一. 什么是Lambda
kwZ8q-0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
zXvAW7 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,
>va#PFHA lW?}jzuo sBq @W4 Oh~JyrZy class filler
bKmR
&
{
v%=G~kF}[ public :
.!,T>:R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e0+N1kY } ;
(<(8(}x 2>.B*P r.[!n)* 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:
vl2!2X =wPl;SDf! cW26TtU( D+N{'d?+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
me$7\B;wy ,K6s'3O(LW 4iRcmsP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%IW=[D6Tg 1N1MD@C?P ; @-7'%(C :Y0*P 二. 战前分析
:|M0n%-X 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Obrv5%'
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5"c#OU W'-B)li X&TTw/J!^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7<mY{!2iF? /* --------------------------------------------- */
{XC# -3O vector < int *> vp( 10 );
8U*}D~%! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{2}O\A /* --------------------------------------------- */
M8ZpNa sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:xm,Ok /* --------------------------------------------- */
C3u/8Mrt7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~M3`mO+^U /* --------------------------------------------- */
H.hF`n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
u=5&e)v3 /* --------------------------------------------- */
"e0$/WQ6J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{PnvQ?|Z 'mp@!@_
(2[tQ`~ d0"Hu^] 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jv %,v? 1._1, _2是什么?
)AEJ`xC 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。
7$b!-I+a2 2._1 = 1是在做什么?
(y[+s?;WyB 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
9i*t3W71] Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
:$~)i?ge<5 Kp'_lKW)]q )pJ}
$[6 三. 动工
Fo=Icvo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7+0Kg'^+n :3pJGMv( }A\s`Hm LuM:dJ template < typename T >
T!0o(Pp< class assignment
Hm!ffqO_ {
-~\R.<+ T value;
47 xyS%X public :
2a|9D\ assignment( const T & v) : value(v) {}
D1rXTI$$ template < typename T2 >
i t.Lh'N;T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cVYDO*N2T } ;
}^U7NZn<" ebK/cPa8 Q>Voa&tYn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X |zQZ<CO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rp^=vfW bnHQvCO3$ Q#w mS&$f Yef=HSzo class holder
@SeInew;`l {
@{N2I$%6 public :
P'%#B&LZo template < typename T >
5x856RQ' assignment < T > operator = ( const T & t) const
1Tl^mS~k {
+yYxHIOZ( return assignment < T > (t);
cq:<,Ke }
^/@Z4(E } ;
\ OPJ*/U qaJ$0,]H+ &CBW>*B 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:
E)w6ZwV 1<|\df. static holder _1;
1g_p`( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LX f r N{+6 V`\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(bhMo^3/* 而不用手动写一个函数对象。
s/Ne,v )/4eT\ = P:D@5 cft/;Au{ 四. 问题分析
~dc
o 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。
f2h`bO 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。
s Zn@y e^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#/N;ScyUJT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(F=/r]Q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<S[]VXy 7Eb |AR 五. 问题1:一致性
!AR@GuQPE 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?|
*2,tGZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z$*m=]2 Y @(izC&h struct holder
( JMk0H3u {
MS5X#B //
,I|3.4z template < typename T >
ATRB9 T & operator ()( const T & r) const
M{GT$Q {
k2-+3zx return (T & )r;
C>NLZMT }
hqDnmzG } ;
2xxw8_~C "udA-;!@& 这样的话assignment也必须相应改动:
M4H~]Ftn .n\j<Kq template < typename Left, typename Right >
%+pF4f8] class assignment
$y$E1A6h+ {
Mq~ g+`
' Left l;
t~v_k\`{ Right r;
ee2k..Tq# public :
qs$w9I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#i;y[dQ template < typename T2 >
sgLw,WZ: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4s@oj } ;
W?H-Ng3E h"}c_lY9 同时,holder的operator=也需要改动:
j^5VmG Mni@@W template < typename T >
b[U;P=;= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t) uS7y {
2rGg return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ir6(EIwx0 }
P=<>H9p:o B<{Yj}.. 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。
yedEI[_4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GIM'H;XG +\x}1bNS%j return l(rhs) = r;
9,jFQb(), 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。
C2;Hugm4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cI\&&<>SlG GR,gCtG+L template < typename Tp >
=/m$ayG class constant_t
!d
Z:Ih.[{ {
+.J/7gD const Tp t;
fR&x5Ika0 public :
yPoa04!{= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FY9nVnIoI template < typename T >
v*JXrB&x const Tp & operator ()( const T & r) const
o`M.v[O {
yJGnN g return t;
ePo ::: }
x/L(0z } ;
2-dEie/{' sTmdoqTK! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8
3Tv-X 下面就可以修改holder的operator=了
8}Cp(z2 b^q%p1 template < typename T >
ih=O#f| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,lFhLj7 {
LMRq.wxbbB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UT%?3}*u" }
z9
$1jC ,zOv-pH 同时也要修改assignment的operator()
YP`/dX"4 }k0B template < typename T2 >
=`g@6S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7|DPevrk 现在代码看起来就很一致了。
dmYgv^t GhR%f xe 六. 问题2:链式操作
%?PRBE'}' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\ZtF,`Z 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。
*6wt+twH 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。
,.i)(Or 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。
$Dm|ol.Z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{ewo-dva ki?ETC template < typename T >
YSru5Q struct result_1
B*otquz {
ZjveXrx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\<%?=C'w~ } ;
{YIf rM *n_7~ZX 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:
xeW}`i5_w LLPbZ9q template < typename T >
>dfk2.6e struct ref
#\&64 {
I`q" typedef T & reference;
=2/[n8pSsM } ;
;mwU>l,4 template < typename T >
p9gX$-!pbG struct ref < T &>
B qcFbY {
PvW~EJ typedef T & reference;
"f4atuuXa } ;
|g!3f wY*tq{7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:,Mg1Zf RP%7M8V){B template < typename T >
c52S2f7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h[oI/X {
lO=~&_ return l(t) = r(t);
hw0u?++ }
tB<|7 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。
F1NYpCR 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
t&H3yV TSUT3'&~p 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
Mcqym8,q|3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7
|Q;E|=-Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!1xX)XD4y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,o sM|!, 最后的布局是:
W6jdS;3 Add
h5}:>yc / \
.y>G/8_i Divide 5
Y(6 p&I / \
b>f{o_ _1 3
%)sG 34 似乎一切都解决了?不。
-HUlB|Q8r 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。
A3Oe=rB 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。
$kd9^lj#[ 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:
5'S~PQka* .{4U]a;[ template < typename Right >
1Y{pf]5Wx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E@7);i5K Right & rt) const
=k:yBswi {
_
cm^Fi5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q=#N4[W' }
D\k'Eez 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:bu]gj4e 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。
S94S[j0D 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。
CC,CKb 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。
67A g.f6- 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。
maVfLVx- 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?
Zx 5Ue#I 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:
`!@d$*:' k@>y<A{;D template < class Action >
`}S;_g! class picker : public Action
V~fPp"F {
@k3xk1* public :
Zce/& picker( const Action & act) : Action(act) {}
`]j:''K // all the operator overloaded
[(m+Ejzi% } ;
yhh\?qqy mY&(&'2T" 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。
$$e"[g 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:
M6XpauR- XB;C~: template < typename Right >
!pxOhO.V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ph>0?Z =bn {
#H.DnW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PgdHH:v) }
4~~G
i`XE W[t0hbVw Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
UZx8ozv' 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。
wf2v9.;X:< D+"+m%^>C template < typename T > struct picker_maker
qu%}b> {
x &*2R#Ai typedef picker < constant_t < T > > result;
KZGy&u
>` } ;
1C+d&U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v@QfxV2 {
`Jn2(+ typedef picker < T > result;
)jGB[s";)y } ;
`rb}"V+ HpIWH* 下面总的结构就有了:
5+[ 3@ 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。
#:s*Hy= 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。
0SV4p. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{ep.So6 至此链式操作完美实现。
dO4Jf9) T\w{&3ONm S!h=HE 七. 问题3
<+_WMSf;4 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。
>E9 k5 2?@Ozr2Uh template < typename T1, typename T2 >
3|PV. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sFw;P` {
5Kl;(0B9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#vzt6x@* }
wL[{6wL
=@!s[ 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:
jIck! ?*&5`Xh template < typename T1, typename T2 >
`\yQn7 Oq struct result_2
/YHnt-}v, {
uZa)N-=b2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`JcWH_[ } ;
LoW}!,| UBw*}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?
~uu{
v') 这个差事就留给了holder自己。
X*t2h3"} pkc*toW ^00C"58A template < int Order >
|!L0X@> class holder;
F#a'N c9 template <>
S|]\q-qA& class holder < 1 >
YL/B7^fd8 {
AbIYdFX B public :
K_%gda|l+ template < typename T >
OlM3G^1e1 struct result_1
?hKpJA'% {
Rbcu5.6 typedef T & result;
nw0Tg= P } ;
wQYW5X template < typename T1, typename T2 >
lsU`~3nr struct result_2
?@QcKQ@ {
EZ[e
a< typedef T1 & result;
?8YbTn1f) } ;
,6aF~p;wI| template < typename T >
o,'Fz?[T% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>aT~G!y {
a}[rk*QmZ return (T & )r;
B? 9"Ztb }
P?J\pJ1|7 template < typename T1, typename T2 >
:XB^IyO-A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
H__'K/nH+ {
JvYs6u return (T1 & )r1;
]xPy-j6C }
VyWzb } ;
{/i&o |CPyCM$ template <>
ppnl bL^* class holder < 2 >
P?+
VR=t {
0P;\ :-&p public :
\{={{O template < typename T >
A}i>ys struct result_1
,3Nna:~f {
]3uj~la typedef T & result;
C)ic;!$Qhb } ;
~-'-<- template < typename T1, typename T2 >
gSkY c{b struct result_2
3\K;y>NK {
e8{!Kjiz typedef T2 & result;
oE)xL%* } ;
%$=2tfR template < typename T >
fni7HBV? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
szp.\CMz {
sU/vXweky" return (T & )r;
u56F;y }
1i;Cw/mr template < typename T1, typename T2 >
ptlag&Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)1f.=QZN^; {
T-Yb|@4 return (T2 & )r2;
G)&!f)6 }
_po5j;"_O } ;
rLA^ &P: L$ZsNs+ PoD/i@ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
&;U
F, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p,14'HS%@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I7W?}bR*6 ?=b#H6vs return l(i, j) = r(i, j);
)NO,G 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
W
Haf}.V ysFp$!9Ux return ( int & )i;
VP*B<u return ( int & )j;
kNX8y-- 最后执行i = j;
M,we,!B0 可见,参数被正确的选择了。
!\\OMAf7 *!yA'z< 3*-!0 yUs/lI, Q h;A~:}c, 八. 中期总结
kb!W|l"PN 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:
%DKC/% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8F/zrPG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{dlG3P='`f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q><wzCnRu~ ;A0ZcgF ={50>WXE P>R u ;8w
CQ N!<X%Ym 九. 简化
7A{Z1[7 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。
seb/rxb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(^m~UN2@~m 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:
eF?jNO3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K6 ,d{n +-*/&|^等
!8tqYY?>@\ 2. 返回引用。
VUD9ZyPw =,各种复合赋值等
" s/ws 3. 返回固定类型。
_~;K] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-i]2b 4. 原样返回。
?8)k6: operator,
uM9Gj@_ 5. 返回解引用的类型。
[K1z/ea)V operator*(单目)
m?=J;r"Re 6. 返回地址。
h~q5GhY!9 operator&(单目)
qAt#0 7. 下表访问返回类型。
CHDt^(oa!B operator[]
xu>grj 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rr2^sQ;_ operator<<和operator>>
[@ NW Fe2t[y:8h 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。
;8cTy8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ek d[|g xu@xP5GB^ template < typename Left >
WA5.qw struct value_return
#-l+cu{ {
=[0|qGzg template < typename T >
)Jh:~9L%=' struct result_1
/xd|mo)D {
TXqtE("BDl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!E^\)=E)P } ;
@ ZN@EOM$+ +ijxv template < typename T1, typename T2 >
\
*A!@T struct result_2
T%E/k#
)q {
9Z DbZc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7_J0[C!G } ;
6Q_ZP#oAV } ;
)GOio+{H =+H,} Dy{lgT 0k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[4+I1UR` s<5P sR 下面我们来剥离functor中的operator()
HT6$|j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p9&gKIO_m [@@EE>
y return l(t) op r(t)
<Vh}d/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yoM^6o^,D return op l(t)
M3eFG@, return op l(t1, t2)
T-x}o return l(t) op
Kp19dp}'b return l(t1, t2) op
#P
{|7}jk
return l(t)[r(t)]
;,xM* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s\Ln !Oi':OQG 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:
9}+X#ma.Nc 单目: return f(l(t), r(t));
N l^uA return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o* e'D7 双目: return f(l(t));
}taG/kE62 return f(l(t1, t2));
7@&kPh}PG 下面就是f的实现,以operator/为例
^_BjO(b'e 4h
T!DS struct meta_divide
cGlpJ)'-{ {
8YQ7XB template < typename T1, typename T2 >
CD4@0Z+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Z_mQpt|y {
2"WP>>b80 return t1 / t2;
ER;\Aes*? }
@Thrizh } ;
i/PL!'oq r(rT.D& 这个工作可以让宏来做:
BE!l{ SeLFubs_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
T/:6Z template < typename T1, typename T2 > \
%q6I- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v`U;.W 以后可以直接用
-1w^z`;2h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0qW"b`9R 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
,o}CBB! k (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。。。)
AuY*x;~ \uZ1Sl EXR6Vb, 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
u(8dsgR Hk$do`H-=Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UK)wV class unary_op : public Rettype
Uy?X-"UR {
55=YM'5] Left l;
&w:0ad| public :
|o@U
L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#k,.xMJ~ 0n\AUgVPF template < typename T >
WP'.o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OF,_6"m {
[MD"JW?4B return FuncType::execute(l(t));
AqHGBH0 }
w*X(bua@ *n EG<Y) template < typename T1, typename T2 >
Y Azj>c& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m= %KaRI {
/v.<h*hxWy return FuncType::execute(l(t1, t2));
GGUwS }
+jO#?J } ;
(0Jr<16si$ Pfd%[C/vdm P G
zwS 同样还可以申明一个binary_op
I:1Pz|$` xpI8QV$# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qHPinxewx class binary_op : public Rettype
(3=bKcD' {
I1JL`\;4 Left l;
=L`PP>"rW Right r;
4\j1+&W
public :
1B$8<NCQ=? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mRN[lj tg<bVA)E'J template < typename T >
\\C!{}+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i8%Z(@_` {
<[=[|DS l return FuncType::execute(l(t), r(t));
8C*xrg#g: }
sXYXBX[ 5C9
.h:c4y template < typename T1, typename T2 >
rS+ >oP} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
olm'_{{
{
ZgmK~iJ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bAUYJPRpy }
,^jQBD4={ } ;
65tsJ"a< >fD%lq; Ex6Kxd}8 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
\w-3Spk* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oG-Eac, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pp2 Jy{\d 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。
rddn"~lm1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v!=e]w6{ 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。。。
Z1p%6f` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w9Nk8OsL 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)
;CuL1N#I 下面是修改过的unary_op
G]dHYxG pV1;gqXNS template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I<"UQ\) class unary_op
iZ0(a {
:Ye~I;"8 Left l;
&E@mCQ1 nN>Uh T public :
2#8PM-3" T0 cm+|S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D\E"v,Y\+O ~/Y8wxg template < typename T >
'1zC|:, struct result_1
}:*?w>= {
Xd.y or typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
COd~H } ;
-L2?Tap
U^-RyE!} template < typename T1, typename T2 >
r
l;Y7l struct result_2
COD^osM@ {
2\gbciJ[{( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(~(FQ:L%U } ;
swMR+F#u* S<5.}c R template < typename T1, typename T2 >
>n1UK5QD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|=W>4> {
[P]M)vJ** return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q[lkhx|.B }
&m{~4]qWpM #XNURj template < typename T >
"*KOU2}C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
knWI7 {
#t
VGqf return OpClass::execute(lt(t));
9gZS)MZ }
!_?HSDAj"n X*e:MRw[ } ;
)
urUaE :]* =f]. o+\?E.%%g 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
9~ifST\ 好啦,现在才真正完美了。
fUJe{C<H 现在在picker里面就可以这么添加了:
5!6}g<z&L f%REN3=5K template < typename Right >
GB}X picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y;hco {
!m9g\8tE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ul"Z%
1] }
QdIoK7J 9 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。
zeH=py[n fJi?~[5<
K81&BVx/ 0b2; 5'xZ9K 十. bind
^!O2Fw 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。
!V/p.O 先来分析一下一段例子
X4"[,:Tw *C> N 3W3d $ int foo( int x, int y) { return x - y;}
H$&P=\8n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
By<~h/uJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]O~/k~f 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
x6|QTO 我们来写个简单的。
be.Kx< I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|G)bnmi7 对于函数对象类的版本:
;=8@@9 &<C&(g{Z template < typename Func >
=gSACDTc struct functor_trait
ry4:i4/[ {
>*}m.'u typedef typename Func::result_type result_type;
dw7h@9\y } ;
{7=k/Y*U 对于无参数函数的版本:
O[^zQA MO79FNH2\ template < typename Ret >
%5<t3H" struct functor_trait < Ret ( * )() >
2f9%HX(5 {
&oDu$%dkT typedef Ret result_type;
%'dsb7n } ;
-} +PE 4fh 对于单参数函数的版本:
!i=k=l= ,Lw
'3
template < typename Ret, typename V1 >
Uq2 Qh@B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&MP8.(u ` {
~I%JVX% typedef Ret result_type;
P"c7h7 } ;
JI92Dc*o 对于双参数函数的版本:
McU]U9:z 8V:yOq10 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7JP.c@s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Zg!E}B:z {
55`cNZ typedef Ret result_type;
}@g#S@o } ;
.PJ_1 等等。。。
' :,p6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ivi&; DVRbTz3V template < typename Func >
7me1:}4 struct func_return
R<1[hH9"o {
=+wkjTO template < typename T >
_NM=9cWd struct result_1
s ,GGO3^ {
=7U8`]WA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$ZE"o`=7 } ;
N~M-|^L VW9BQs2w template < typename T1, typename T2 >
LtBm }0 struct result_2
f.u[!T {
I*8_5?)g< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a~[]Ye@H } ;
?I#zcD)w } ;
`LVX|l62 FYeUz$/ `)eqTeW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C$EvcF%1 %g%#=a;]q template < typename Func, typename aPicker >
9=;ETLL " class binder_1
,u<aKae {
y]E ?\03" Func fn;
,0[h`FN aPicker pk;
LgS.%Mn public :
^'aMp}3iu .;9I:YB$ template < typename T >
M7n|Z{?( struct result_1
1)wzSEV@ {
oNr~8CA` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0@8EIQxK" } ;
||k^pzj% ]#x?[F template < typename T1, typename T2 >
B(dq$+4 struct result_2
*Z"(K\1TH {
|Xl,~-. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4*9: } ;
1PJ8O|Zt8 d/:zO4v3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Wtwh.\Jba ]i@VIvYq template < typename T >
Flzl,3rW4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}x1p~N+; {
"5R8Zl+ return fn(pk(t));
iw^(3FcP@C }
w">p
8 template < typename T1, typename T2 >
I-
X|- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u!&Vbo? .B {
pjX')i< return fn(pk(t1, t2));
ryp@<}A]!d }
YWPAc>uw, } ;
|>P`Gl]E NI136P hE>i~:~R 一目了然不是么?
S_B;m1 最后实现bind
htGk: y2eeE CS] Awad!_VdHS template < typename Func, typename aPicker >
zy9# *gGq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,kKMUshBi {
|JW-P`tL0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"b"Q0"w }
0SBiMTm g^DPbpWxu 2个以上参数的bind可以同理实现。
/a$RJ6t&3 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。
wg[ D*a |PED8K:rU 十一. phoenix
RWi~34r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:jq DKfw8"L] for_each(v.begin(), v.end(),
IU`&h2KZ. (
+[
944n do_
=?f\o*J) [
',yY cout << _1 << " , "
L{\au5-4 ]
jnuovM!x~ .while_( -- _1),
fN TPW] cout << var( " \n " )
S5Q$dAL )
{uRnZ/m );
YRYAQj/7 Y&k6Xhuao 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
\$Nx`daFi 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
iS^IqS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/CAi%UH,F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.)>DFGb>H 1dF=BR8 KN;b+`x;M template < typename Cond, typename Actor >
hYW<4{Gjr class do_while
DM%4V|F" {
=kUN ^hb Cond cd;
b:nHcxDU< Actor act;
i#
1:DiF public :
)0P>o]fWI template < typename T >
.h2K$(/ struct result_1
WX}"Pj/6 {
F~dq7AS typedef int result_type;
~)#JwY } ;
gNO<`9q 0FFx do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E{*~>#+ <[2]p\rj template < typename T >
k4+F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>*v^E9Y {
m1X0stFRs" do
H1'`*
}V {
~bCn%r2 act(t);
$g55wG F
}
n;0bVVMV while (cd(t));
3n/U4fn_ return 0 ;
Wm
nsD! }
mB.kV Ve0 } ;
xGq,hCQHV H/p<lp \ qc8;"@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xoD5z<< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
6<+R55 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Oc;0*v[I 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
G l=dL<F 下面就是产生这个functor的类:
`7P4O -<jb>8
qh/q< template < typename Actor >
*K6 V$_{S class do_while_actor
X 5LI {
z./M^7v? Actor act;
;6I{7[ public :
] }XK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rHu # h1Ca9Z_ template < typename Cond >
9KVeFl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=j 6amk- } ;
AAkdwo nKJJ7'$'3 C26PQGo#$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lM C4j 最后,是那个do_
)p>BN|L 7'_zJI^ AG2iLictv class do_while_invoker
Ep0L51Q {
Z'PE^ , public :
l
tr=_ template < typename Actor >
KE+y'j#C3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8@|_];9#. {
>b#z
o, return do_while_actor < Actor > (act);
qx<`Kc4 }
lztPexyXZ } do_;
lcij}-z:%e 3ryIXC\v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W?!(/`J] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W{l+_a{/9 最后来说说怎么处理break和continue
MN|y5w}$u 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。
lDNB0Ad 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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