一. 什么是Lambda
6#Ag^A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_zAHN0d 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,
Dj
Z;LE> YCv)DW; Tr}z&efY lHRs3+ class filler
grvm2`u {
(G:A^z public :
Gm,vLs9H$T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}2WscxL } ;
~r/"w'dB 3AKT>Wy = 'r&az BO 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G,tJ\xMw8 v"nN[_T
Bw;gl^:UG l;*/F`>c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
PI
KQ}aq= C,*3a`/2M^ HGuU6@~hu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!Tc
jJ2T M^q< qS>d RJpH1XQ
j O$Wi=5 二. 战前分析
1u?h4wC 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。
#w%d 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
)7$1Da|. p`/"e<TP !n;0%"(FH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t)#8r,9c /* --------------------------------------------- */
Gv
'; vector < int *> vp( 10 );
xC3h m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{1 VHz])I /* --------------------------------------------- */
T1$fu(f sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nWfzwXP>_ /* --------------------------------------------- */
j@N z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
CSKOtqKQ) /* --------------------------------------------- */
C`G+b{o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L]wWJL /* --------------------------------------------- */
W''%{A/' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9+:SS1_ @uh^)6i]/ kJQH{n+)R i D6f/|g 看了之后,我们可以思考一些问题:
-L4fp
1._1, _2是什么?
Nk.m$ 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。
$|kq{@< 2._1 = 1是在做什么?
^Rr!YnEN 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
?c G~M|@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2C6o?*RjyY mLEJt,X v'Y0|9c 三. 动工
&a;{ed1B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ro}7ERA ~]sj.>P nt 9LBea zd%n)jlwR template < typename T >
:B^YK]. class assignment
f ZEyXb {
A-n@:` n~ T value;
Mi>! public :
ZmLA4< assignment( const T & v) : value(v) {}
pZE}<EX template < typename T2 >
QN4{xf:}S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
BlLK6"gJT } ;
/9SEW!E Y ~TR`y
`w&A;fR!H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<{ER#}b:O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
lEZODc+%Y 6TR` O v3p0 _4#Mdnh}[ class holder
AvmI<U {
'hoEdJ]t5 public :
Abw=x4d(i template < typename T >
V4#b W assignment < T > operator = ( const T & t) const
G '1K6 {
3_DwqZ 'O return assignment < T > (t);
8O[br@h:5 }
1>c^-"#e^ } ;
RJ\'"XQ <E2nM, )r0XQa]@$ 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:
VQ R
E] YW14X static holder _1;
x?"+Or.h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&@v&5EXOw ut*sx9l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g=gM}`X% 而不用手动写一个函数对象。
/"J3hSR ]$7yB3S,B +6~y1s/B[ ;s$,}O. 四. 问题分析
9ZD>_a 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。
nF5\iV 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。
gAudL)X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4)Bk:K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.5^7Jwh 下面我们可以对这几个问题进行分析。
i5*BZv>e B>;`$- 五. 问题1:一致性
yI{4h $c 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?|
`o4%UkBpM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ykS-5E` DqJzsk'd3 struct holder
"C]v {
c]/X
>8; //
B*@0l: template < typename T >
e"d-$$'e T & operator ()( const T & r) const
&cpqn2Z
{
-=InGm\Y return (T & )r;
20,}T)}Tm }
\H4$9lPk } ;
V;LV),R? b Y2:g ) 这样的话assignment也必须相应改动:
,k9xI<i O>@ChQF template < typename Left, typename Right >
O`^dy7>{U class assignment
vNDf1B5z {
D_Zt:tzO Left l;
Yn_v'Os2 Right r;
jtv<{7a public :
X:>,3[hx| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MqAN~<l [ template < typename T2 >
'PvOOhm, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Mp3nR5@d$ } ;
K'c[r0Ew Vr7L9%/wg 同时,holder的operator=也需要改动:
I_s* pT 4n0Iw I template < typename T >
Krd0Gc~\|
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wBlo2WY {
;S?ei>Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
1>=]lMW }
mVd%sWD K2qKkV@ 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。
8b:GyC5L 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n`X}&(O S*NeS#!v return l(rhs) = r;
szs.B|3X@* 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。
{O!B8a
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4*&2D-8<K Tg@:mw5 template < typename Tp >
xyrlR;Sk class constant_t
SUb:0GUa {
,Ma%"cWVC const Tp t;
NtG^t}V public :
`D? &)Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q\G7T{t$. template < typename T >
O%1uBc const Tp & operator ()( const T & r) const
T(=Z0M {
V`4/oM` return t;
Gm[XnUR7V }
C/!7E: } ;
'j\~> a3\ bo-lT-I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|Sv}/P- 下面就可以修改holder的operator=了
`hDH7u!U. HE:]zH template < typename T >
(&1565 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6(/*E=bOKV {
K*P:FCz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)@],0yL }
f<;eNN Oh3A?!y# 同时也要修改assignment的operator()
!8I80:e_~ !>?*gc.< template < typename T2 >
KjK-#F,@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iBk1QRdn 现在代码看起来就很一致了。
C ~Doj VQI[J 六. 问题2:链式操作
(H;,E- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PQrc#dfc| 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。
"XLFw;o 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。
1b<[/g9 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。
t+#vcg,G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b/d1(B@ Tq,dlDDOR template < typename T >
-#Jp@6'k% struct result_1
lvH} 8lJ {
G4^6o[ x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
i|xC#hV } ;
!
Q8y]9O g~XR#vl$ 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:
|qf ef& GK[9Cm"v template < typename T >
pHKc9VC struct ref
hm0MO,i" {
~{ucr#]C typedef T & reference;
FK@Gd)( } ;
1 fTf+P template < typename T >
;NF:98 struct ref < T &>
!8|?0>3) {
K?Jo"oy7 typedef T & reference;
`(xzCRX } ;
]VaMulb4 Uka(Vr: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j/F:j5O* sn8l3h) template < typename T >
GC[Ot~*_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&hJQHlyJM0 {
_q}^#- return l(t) = r(t);
K.Y.K$NjP{ }
]4B&8n! 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。
RBpv40n0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zFr#j~L" x$z>.4 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
EKUiX#p:M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/H$:Q|T} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
A&V'WahC@I +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P} w0= 最后的布局是:
2>g!+p Ox Add
MaZVGrcC / \
hV NT Divide 5
>]x%+@{| / \
hX:yn:P~ _1 3
sj&1I.@,> 似乎一切都解决了?不。
z8j7K'vV1 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。
G_#MXFWt 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。
a&Me#H{ 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:
}[y_Fr0 l)f 2T@bHl template < typename Right >
bZ}T;!U?I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
w3M F62: Right & rt) const
~&D5RfK5f {
B.}j1Bb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zd=N. }
esd9N'.Q* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e
3TKg 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。
\"9ysePI 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。
CYdYa| 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。
C?]+(P 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。
7>3+]njw 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?
%<1_\N7 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:
WH<\f|xR f%yNq6l template < class Action >
(8(P12l class picker : public Action
<m*j1|^{t {
`We?j7O public :
6 )lWuY]e picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZQyX zERp // all the operator overloaded
zor } ;
6%MM)Vj+u \q"vC1,9 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。
n`D-?]* 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:
m,Mg 2^)_XVX1 template < typename Right >
-kb;h F}. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rnC<(f22 {
C|RC9b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cXNR<` }
mcWN. b@B\2BT Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|AS9^w 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。
/5~j"|
U' OG^#e+ template < typename T > struct picker_maker
K<v:RbU|[1 {
T+>W(w
i typedef picker < constant_t < T > > result;
@Py?.H } ;
juMHc$d17 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"5"{~3Gw^ {
HBZtg typedef picker < T > result;
5>-~!Mg1 } ;
" ,]A., V=E5pB`Pr 下面总的结构就有了:
j3fq}>= 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。
B % 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。
AIw~@*T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|5*:ThC[ 至此链式操作完美实现。
<W/YC2b # (-?i\i [ub)`-6 u 七. 问题3
58]t iP" 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。
0+k=gO vkLyGb7r< template < typename T1, typename T2 >
+<)H2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gyobq'o- {
>1q:-^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ckbD/+ }
,S1'SCwVdJ CIQ9dx7> 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:
G5UNW<P2C v %S$5 template < typename T1, typename T2 >
-pQ0,/}K struct result_2
uCj)7>}v{M {
2,p= % typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
IeB^BD+j } ;
V5+|H1= 9L>ep&u)^ 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?
uExYgI`<%& 这个差事就留给了holder自己。
[pz1f!Wn v"dl6%D" jsq|K=x, template < int Order >
lN7YU-ygz class holder;
}sM_^&e4X template <>
>~uKkQ_p class holder < 1 >
! ~+mf^D {
O>IG7Ujl public :
y7LM}dH#m template < typename T >
LHs^Xo18 struct result_1
_!k\~4U {
)_K:A(V> typedef T & result;
X`7O%HiX/` } ;
Hm_&``=' template < typename T1, typename T2 >
R".*dC,0'B struct result_2
L7N>p4h]Xj {
Bb7Vf7>
typedef T1 & result;
gh%Q9Ni- } ;
T8Ye+eP} template < typename T >
q]v{o8:U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2 '8I/>- {
Sv[+~co<l return (T & )r;
Obc wmL }
{mA#'75a# template < typename T1, typename T2 >
M2M&L,/O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/?S,u,R {
"gt*k# return (T1 & )r1;
c/,B ? }
u4Z
Accj } ;
on f7V <\L=F8[ template <>
LF!S`|FF class holder < 2 >
MYUL y2) {
muKjeg'b public :
(~^KXJ{-> template < typename T >
7+m.:~H3} struct result_1
Jg@eGs\* {
ORt)sn&~d typedef T & result;
U-#vssJhk } ;
]u%Y8kBe template < typename T1, typename T2 >
wfM|3GS+. struct result_2
dEfP272M {
[UB]vPXm$ typedef T2 & result;
M"8?XD% } ;
/ 16 r_l template < typename T >
cFoeyI# v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bJL ,pe+u {
/%P,y+<}iG return (T & )r;
\m+;^_;5GW }
%D[6;PT template < typename T1, typename T2 >
w=ZK=@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5-"aK~@+ {
Bacmrf return (T2 & )r2;
n;r
W }
HG)h,&nc- } ;
8b $e)
1Pd2% l6T5]$ 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> >。
?8$h%Ov- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@eRv`O" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|@dY[VK> Sp@{5 return l(i, j) = r(i, j);
eit %U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f:h<tlob !3Q^oR return ( int & )i;
5I0j>{U& return ( int & )j;
<#e!kWGR? 最后执行i = j;
U
zMIm 可见,参数被正确的选择了。
*YWk. eX o@3/ ksQw|>K SoB6F9 34qfP{9!N 八. 中期总结
!p3vnOX6 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:
fUB+9G(Bx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ml+O -
3T 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ce_l\J8G 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3$ BYfI3H j8ag}% zG~nRt{4 $ !:xjb g;!,2,De} L_fiE3G|> 九. 简化
X1GM\*BE 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。
v;IuB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ai5D[ykX 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:
s@|TQ9e |j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
HeM- +-*/&|^等
'dcO-A:> 2. 返回引用。
01o,9_|FL =,各种复合赋值等
V Rz9;=m 3. 返回固定类型。
tnC,1HV0[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>('Z9<|r: 4. 原样返回。
D<xDj#Z~1 operator,
G":u::hR 5. 返回解引用的类型。
` MXGEJF operator*(单目)
<_-8)abK 6. 返回地址。
IHj9n>c)[ operator&(单目)
r~T3Ieb 7. 下表访问返回类型。
41\V;yib operator[]
1lf]}V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rTM0[2N operator<<和operator>>
o`\@Yq$. (?~*.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。
[2nPr^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jLreN#:9 /` 4B-Y4M4 template < typename Left >
k_7agW struct value_return
cy#N(S[ 1 {
]o*-|[^? template < typename T >
D,,
x<JG| struct result_1
-P=Hp/ELi {
n }4L q^$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_u8d`7$*% } ;
"9!CsloWhz Z+C&?K template < typename T1, typename T2 >
%ysfFE struct result_2
A@JZK+WB} {
Iih]q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^|=3sJ4[U } ;
3Uni{Z]Q) } ;
pc/]t^]p Q#*Pjl $rz'Ybs 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hOIk6}r4X )n1 7}Qm`V 下面我们来剥离functor中的operator()
"6o5x&H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C/A~r #nJ&`woZt return l(t) op r(t)
Ixv/xI return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%B-m- =gz return op l(t)
!gFUC<4bu return op l(t1, t2)
KZ/2#` return l(t) op
i{6wns?KMj return l(t1, t2) op
B;xGTl@8 return l(t)[r(t)]
%Dm:|><V$b return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$7bux1L glP
W9q,f 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:
pt-
1>Ui 单目: return f(l(t), r(t));
+@5*_n\e` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y7Sj^muBY 双目: return f(l(t));
m6M:l"u return f(l(t1, t2));
{-)*.l= 下面就是f的实现,以operator/为例
x>~.cey Q1?0]5 struct meta_divide
y`.m'n7>P {
UvM_~qo template < typename T1, typename T2 >
dLy-J1h\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{]dH+J7 {
.3,6Oo return t1 / t2;
z+6%Ya&ls }
DU1\ K } ;
Gu@Znh-D bdkxCt 这个工作可以让宏来做:
}uk]1M2= lF.yQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!0
-[}vvU template < typename T1, typename T2 > \
'7TT4~F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d3K-| 以后可以直接用
Hnc<)_DF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3eP7vy 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
SjB#"A5 (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。。。)
]<?7CpP mL[Y{t#N 088"7 s 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
u3@v
e&J_uG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qI#ow_lL# class unary_op : public Rettype
uV+.(sjH {
%t<ba[9F Left l;
52d8EGC public :
ZMI
vzQYI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N"rZK/@} dt|f4XWF template < typename T >
~6-6aYhe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h`b[c.% {
{kp^@ return FuncType::execute(l(t));
%e'Z.vm }
, 1`-u$ 2%(RB4+ template < typename T1, typename T2 >
*oU-V# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'`fz|.|cbB {
<tp#KZE return FuncType::execute(l(t1, t2));
u.Z,HsEO b }
@O%d2bgEWV } ;
;IYH5sG{ 6`l7saHXE "[BDa}Il 同样还可以申明一个binary_op
J=C63YB A/#Xr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rc9Y:(S1l class binary_op : public Rettype
~^R?H S {
;_hL Left l;
&33.mdBH Right r;
jwd{CN% public :
'{(/C?T binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KGoHn6jM @Xb>GPVe#L template < typename T >
ie%_- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X0"f>.Lg {
--9Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
SJdi*> }
2>bV+[@B mv+K!T6 template < typename T1, typename T2 >
.6D9m.Q, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}.R].4gT {
(ATCP#lF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!(wH}ti }
N2x!RYW } ;
bG6<=^ >)IXc<"wq ;y{VdT 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|BZ{T}d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ttK`*Ng DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}lzQMT 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。
m*^|9*dIC 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Mn=5yU 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。。。
n_Ka+Y< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
U5z}i^8a 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)
qJ|n73yn 下面是修改过的unary_op
J '^xDIZX v 8`)h<:W? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X}5aE4K/ class unary_op
k<M~co;L {
P;dp>jL Left l;
l?/.uNw 0kD8w j% public :
r_kw "9 z]YP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yT>t[t60/S cc%O35o template < typename T >
yq?_#r struct result_1
VhAZncw {
#89h}mp' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
elgCPX&:W } ;
Hhbf9) 7\
<4LX template < typename T1, typename T2 >
FBGHVV
w! struct result_2
6rnehv!p {
I>27U<PX typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4nhe *ip } ;
O^]I>A#d toipEp<ci template < typename T1, typename T2 >
F$K-Q;r]< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{}3kla{ {
3_atv'I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X*~NE\ }
G5Ci"0 dv0TJ 0% template < typename T >
Gc9^Z= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DJE/u qE {
xLZQ\2q return OpClass::execute(lt(t));
TKc&yAK }
ru`;cXa, Yi[dS`,d } ;
s\&_Kbw]c 4[3T%jA -aNTFt~|[ 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
4(4JQ(5 好啦,现在才真正完美了。
e>t9\vN#bx 现在在picker里面就可以这么添加了:
|Z;wk& ^+[o+ template < typename Right >
4C/8hsn picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LM'` U-/e$ {
](0Vm_es return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)
WIlj }
0iXqAa 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。
~~1~ _0?e ~rCnST RQ,(?I*8\ vP}K(' ( l``1^&K 十. bind
ID+'$u& 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。
QBsDO].J< 先来分析一下一段例子
o33{tUp' :e@JESlLf ;oFaDTX] int foo( int x, int y) { return x - y;}
UxicqkX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)+t5G>yKK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.%wEuqW=0 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。
)dL?B9d: 我们来写个简单的。
z3*G(, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\>=YxB q 对于函数对象类的版本:
-N\{QX1Yd /1li^</|p` template < typename Func >
Rg[e~## struct functor_trait
{t/!a0\HS {
KR^peWR typedef typename Func::result_type result_type;
` 4EOy:a
} ;
x#8=drh.:C 对于无参数函数的版本:
MZjiJZaO:L hTG
d Uw] template < typename Ret >
@&ZTEznbyt struct functor_trait < Ret ( * )() >
_TPo=}Z {
pV("NJj! typedef Ret result_type;
$m=z87hX } ;
1UM]$$:i 对于单参数函数的版本:
~v54$#CB Y!7P>?)`,X template < typename Ret, typename V1 >
a+~o: 5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"tj#P {
}\0"gM typedef Ret result_type;
\~)573' } ;
^w12k2a 对于双参数函数的版本:
Nz}Q"6L S-/#3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:9h8q"T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
kTk?[BK {
{PVu3W typedef Ret result_type;
}[DAk~ } ;
!>:tF,fcB 等等。。。
oPbD9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)ED[cYGx 3
#wj- template < typename Func >
|@g1|OWd| struct func_return
kxmS {
YQ)m?=+J template < typename T >
~+np7 struct result_1
"QF083$ {
Na6z,TW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ji!-G4.n" } ;
S }n;..{ 2bJFlxEU template < typename T1, typename T2 >
|:#mw1 struct result_2
2$o[ {
Fq9[: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HxM sH5; } ;
u
.2sB6} } ;
19.cf3Dh ".)_kt[ }m H>lN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C#~MR+; W*<]`U_. template < typename Func, typename aPicker >
EDo@J2A class binder_1
%8L<KJd {
8[C6LG Func fn;
AVr!e
aPicker pk;
DOerSh_0W public :
I5L7BTe Ng"vBycy template < typename T >
%&Cl@6 struct result_1
+I <Sq_- {
_")h
%)f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W\,lII0 } ;
pNlisS pD# "8h template < typename T1, typename T2 >
ElXe=5L\# struct result_2
uB1!*S1f {
k^pu1g=6I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hzLGmWN2j8 } ;
nEm7&Gb W6O.E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@WHd(ka! 5uo(z,WLR template < typename T >
XQOprIJ
U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
winJ@IY W {
M:M>@|) return fn(pk(t));
RuNH
(>Eb }
z[%v_S template < typename T1, typename T2 >
0NtsFPO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f#kevf9zc {
!2|`aa return fn(pk(t1, t2));
9'q /&uH }
{H;|G0tR } ;
"IG$VjgcB
hu(K!>{ -Y=c g; 一目了然不是么?
`U_>{p&x 最后实现bind
8.Ef 5-m }8M`2HMFR j' KobyX< template < typename Func, typename aPicker >
SP7g qM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@Q\$dneY {
= )l: ^+q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0D3+R1>_D }
[y[v]'
s<_LcQbt{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
/B@%pq 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。
SE9u2Jk jjwMvf.R 十一. phoenix
%[\x%m) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
d)1sP0Z_@ vDeG20.?Z for_each(v.begin(), v.end(),
p:<gFZb (
*DCNu{6 do_
a]Da`$T [
oB06{/6 cout << _1 << " , "
|z|)r"*\4 ]
_2X6bIE .while_( -- _1),
<fsn2[V:B% cout << var( " \n " )
Sd$]b>b4O )
mGpkM?Y" );
2PP-0
E ";?C4%L 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}`V c{\ 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
?sf2h:\N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ds$ \vSd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/>^`*e_ -=Eq/su% b8{h[YJL2 template < typename Cond, typename Actor >
Z>Kcz^a# class do_while
`k{ ff {
@t;O"q'| Cond cd;
;TV'PJ Actor act;
me[J\MJ;w^ public :
5lHN8k=mm2 template < typename T >
"l[V%f E struct result_1
%YvSHh;c {
A.$VM# typedef int result_type;
j^$3vj5E[ } ;
o.A}`` <7FP"YU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*@G(3 n i_9Cc$Qh< template < typename T >
^E<~zO=Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q0b`HD {
@u"kX2>Eq do
+6#%P {
>xU72l#5 act(t);
,Og[[0g }
9#s95RO while (cd(t));
]cLEuE^& return 0 ;
:rTKqX&"j }
Ft"&NtXeZZ } ;
7SA-OFM 7>t$<J J:~[j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&3 XFgHo 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。
J/]o WC`u 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。
oieQ2>lYh 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。
_Qm7x>NT4 下面就是产生这个functor的类:
Y @XkqvX H)j[eZP _>jrlIfc template < typename Actor >
;9p#xW6 class do_while_actor
=q"w2b& {
[$1: &!(! Actor act;
{m_A1D/_ public :
RWh9&O:6' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!!-}ttFA h7de9Rt template < typename Cond >
nCffBc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e8XM=$@ } ;
y(/jTS/hd Xc8= 2n JK(`6qB>(6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
up+.@h{ 最后,是那个do_
?dJ/)3I%F zt)p`kd D L)kb (TH class do_while_invoker
(<]\,pP0_ {
G!!-+n< public :
#RR:3ZPZC template < typename Actor >
HsjELbH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p@cfY]<7 {
5eiZs return do_while_actor < Actor > (act);
q9>Ls-k }
b!4N)t>gl } do_;
;PfeP;z R
"/xne 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5';/@M 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SZim>@R 最后来说说怎么处理break和continue
B^8ZoF 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。
LaIW,+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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