一. 什么是Lambda
7^}Z%c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#2t\>7] 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,
-8J@r2 \ v?' k)B k`zK HOI`F3#XI class filler
w9?wy#YI {
leqSS}KU+ public :
/|^^v DL void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.cK } ;
,UJPLj^ dufHd %[F;TZt 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:
6E%k{ r \evgDZf ;Cpm3at <^$b1<@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
GdwHm =7Gi4X% fH{$LjH( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
xo3)dsX X7!A(q+h *VAi!3Rx; b<MMli 二. 战前分析
q:eAL'OkM 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。
ol>=tk 8} 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
\shoLp
SQCuY<mD 4h@of' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z@LP9+?dE /* --------------------------------------------- */
438>)= vector < int *> vp( 10 );
Xc<9[@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6iS+3+ /* --------------------------------------------- */
J)~=b_'< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4ov~y1Da) /* --------------------------------------------- */
2Nszxvq, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?["ZEa /* --------------------------------------------- */
5Ww\h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7}?z=LHb3 /* --------------------------------------------- */
s7gf7E#Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LD"}$vfs g[Y$SgJ !SNtJi$;v p_N=V. w 看了之后,我们可以思考一些问题:
ozr+6z 1._1, _2是什么?
sVf7g? 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
r F-yD1 2._1 = 1是在做什么?
e6/} M3B 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3<SC`6'? Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V)@scB|>, -M9
4 F ?q6eV~P 三. 动工
9]9(o 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*]k"H`JoFC n*|-"'j Fs~-exY1 w/@%xy template < typename T >
n[7zK'%Dxg class assignment
YLr2j 7 {
#.aLx$"a T value;
3Pq)RD|hn public :
r JxT)bR assignment( const T & v) : value(v) {}
9t gkAU` template < typename T2 >
!r,drb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
qd ZYaS ~ } ;
my0->W%L D~,R@7 T9.gs}B0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n*uZ=M_/Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Melc-[ suSIz 7:
!Hg#c!eOg j_g9RmZT class holder
F3'G9Xf8Q= {
(x!bZ,fu public :
P$yJA7]j;% template < typename T >
e4P.G4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
gA*zFhGVS7 {
kDQXPp return assignment < T > (t);
2y,wN"qH* }
^6n]@4P } ;
4]R3*F glUP bvKi0- 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:
YWdvL3Bgk, _X/`4 G static holder _1;
z@j&vW Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}8e%s;C lX7^LB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&3. 8i% 而不用手动写一个函数对象。
v|z1nD!?] ,%^0 4sl 4#uoPkLK !{LwX Kf 四. 问题分析
PGDlSB^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。
k[m-"I%ZFX 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。
#Ba'k6b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3@JwL{C 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j.*}W4`Q_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
G_@H:4$3 bx>D 五. 问题1:一致性
xcA`W|M 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
zrM|8Cu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,`b9c=6; #c_ZU\"h" struct holder
,\b5M`<c {
FS0SGBo //
V7<}
;Lzm template < typename T >
7y&`H T & operator ()( const T & r) const
%,BJkNV {
xOH@V4z: return (T & )r;
^EZoP:x(oE }
G.8ZISN/ } ;
W:G*t4i R<U<Y'Y 这样的话assignment也必须相应改动:
-q27N^A0 X-)6.[9f template < typename Left, typename Right >
+$C5V,H~ class assignment
xe'*%3-v) {
]MyWB<9M Left l;
[o6d]i! Right r;
BN0))p public :
|{(ynZ]R assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z\, w$Ef+ template < typename T2 >
QQJcvaQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
FrS>.!OFn } ;
S_zE+f+
2 6IA~bkc} 同时,holder的operator=也需要改动:
O B:G5B` &%<G2x$ template < typename T >
ZZUCwczI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uWSG+ {
"cZ.86gG`: return assignment < holder, T > ( * this , t);
AiuF3`Xa }
3-0Y<++W3> uzOZxW[e 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。
ul
E\>5O4h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OLq/OO,w Ru/3>n return l(rhs) = r;
[&$z[/4:8c 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Y|",.~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YGB|6p( %O-wMl template < typename Tp >
ev`p!p class constant_t
Y (Q8P{@( {
YAD9'h]d\ const Tp t;
3JwmLGj} public :
mT;z `* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f-PDgs template < typename T >
TA*49Qp const Tp & operator ()( const T & r) const
'sC{d&c {
LYT0 XB)A return t;
'yl`0,3wV }
.[7m4iJf } ;
Kgcg:r: z[B7k%} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YS9| J=!~ 下面就可以修改holder的operator=了
D .E>Y -1[ri8t;nV template < typename T >
`ainJs:B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C]}0h!_V {
]0o78(/w2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T
^uBMDYe }
}wn GOr |oX l+&u 同时也要修改assignment的operator()
a83o(9 Bi]%bl>% template < typename T2 >
iC
2:P~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
FYzl- 7!Y 现在代码看起来就很一致了。
%
nR:Rc! 7kO
1d{u6b 六. 问题2:链式操作
K-K+%U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%k"-rmW 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6_XTeu 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
7l?-2I'c 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`*!.B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
nRvV+F0# F4*f_lP template < typename T >
3N?uY2 struct result_1
Yk }zN_v {
O*CKyW_$t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kj>XKZL10 } ;
>LLFe~9`g h)sc-e 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:
G'! Hc6OZ w(VH>t template < typename T >
7p|Pv;wp| struct ref
y2)~ljR {
/@q_`tU typedef T & reference;
$L(,q!DvH } ;
B<i1UJ5 template < typename T >
}V09tK/M struct ref < T &>
WFTTBUoH {
<[(xGrEZV typedef T & reference;
)U5AnL } ;
Dp>/lkk. U<Ag=vsZE 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V;.=O}Lr /6g*WX2P1 template < typename T >
nlh%O@, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
od!TwGX {
,w
c|YI)E return l(t) = r(t);
! @|"84 }
zvE]4}VL? 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
n{|~x":9V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:[!rj Yf|+p65g 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
`g3H;E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
hX8;G!/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~u.CY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
I~EJctOG 最后的布局是:
/:l>yKI+~ Add
a&9+< / \
-K PbA`j+ Divide 5
sOv:/' / \
%<P&"[F]v@ _1 3
^dRB(E}|) 似乎一切都解决了?不。
~r+;i,,X 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
kz] qk15w 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%-> X$,Q
: 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:
A=>%KQc? dQTJC
%]O template < typename Right >
z;D[7tT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
DdPU\ ZWR Right & rt) const
Lk4gjs,V {
1InG%=jLo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ea 0
j} }
o#CNr5/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7iT#dpF/A 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。
RWK|?FD\< 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。
9/`T]s" 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。
KftZ^mk+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。
uK1DC i 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?
5!-'~W 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:
:(E.sT"R b@"#A8M template < class Action >
FZO}+ P class picker : public Action
5V]!xi {
WQK ~;GV- public :
7;5SK:X%dm picker( const Action & act) : Action(act) {}
Xnpw'<~X // all the operator overloaded
lh{U@,/ } ;
9n%vz@X Gg8F>y<[R 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。
l*^c?lp) 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:
u8 Q`la M:rE^El template < typename Right >
8\P!47'q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:;HJ3V; {
t,Ss3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7M7sq-n5z }
"MOM@4\
]?M3X_Mq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
N6EG!* 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。
}}G`yfs}r c>mTd{Abi template < typename T > struct picker_maker
v4OroG=^ {
#-W
a3P typedef picker < constant_t < T > > result;
i_Ol vuy~ } ;
~U}0=lRVS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
a'r8J~:jy {
|ZC@l^a7 typedef picker < T > result;
x5jd2wSDx } ;
g:8k,1y5 v)1@Ew=Y% 下面总的结构就有了:
O4t0 VL$ 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。
{_C2c{ 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。
}xJ ).D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)&Af[mS 至此链式操作完美实现。
)jm!bR` yGj'0c:: b
v5BV 七. 问题3
Klrd|;C 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。
YMXhzqj @^R6}qJ template < typename T1, typename T2 >
ld ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=e*S h0dK {
hX4V}kj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[`(W(0U% }
3'2>3Y/7Bb `cgyiJ 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:
I' [gGK4F p.)IdbC`B template < typename T1, typename T2 >
'8Wu9 phT struct result_2
mH6\8I {
x<d2/[(}mT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~'lY Q[7 } ;
8GlRO4yd VRE[vM' 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?
;2N:
=Rv 这个差事就留给了holder自己。
mM(Z8PA9- uSQRI9/ir2 `]F}O \H template < int Order >
M,w5F5 class holder;
$/J4?Wik template <>
;x,yGb` class holder < 1 >
<*_DC)&79 {
Iw;i ". public :
?
R!Pf: t template < typename T >
Y+)qb); struct result_1
NWue;u^ {
L
NS O]\ typedef T & result;
7/e25LS!`U } ;
$&Lw 2 c0 template < typename T1, typename T2 >
'"C& dia struct result_2
W>y> {
Bi-x
gq'z typedef T1 & result;
.VXadgM } ;
z#HNJAQ#| template < typename T >
b]5/IT)@O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yByxy-~ {
Mh"iyDGA return (T & )r;
<H,E1kGw9 }
jI/#NCKE template < typename T1, typename T2 >
k|4}Do%; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}y>/#]X {
yU|=)p5 return (T1 & )r1;
fL(_V/p^ }
Q3<ctd\]Y } ;
l3N '@GO 'r'+$D7 template <>
Rt.2]eZEJ class holder < 2 >
|\FJ {
\)M
EM=U public :
6DVHJ+WTV template < typename T >
?G>E[!8ev struct result_1
;q?WU>c{? {
F]GX;<` typedef T & result;
Ve\.7s } ;
BN1,R] *; template < typename T1, typename T2 >
M#}k@
;L3 struct result_2
^V0I!&7lx {
[hJASX9 typedef T2 & result;
b
Bkg/p] } ;
n,#o6ali> template < typename T >
]u|5ZCv0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{VE1c'E"V? {
nTv^][ return (T & )r;
&8HJ4Vj2 }
+8}8b_bgH template < typename T1, typename T2 >
*RD<*l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~--b#o{ {
6
m%/3>q return (T2 & )r2;
*#.Ku(C+ }
9]gV#uF } ;
#X"fm1 m$`4.>J ffy,ds_7 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
g?rK&UTU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ri/D>[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6m0-he~ 9Xe|*bT return l(i, j) = r(i, j);
ZdJQ9y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"lA8CA Zt \3y return ( int & )i;
04c`7[ return ( int & )j;
G&q@B`I 最后执行i = j;
N)EJP~0 可见,参数被正确的选择了。
+{\b&q_ !DBaC%TGC GLA4O) ~p { fl? u}-)ywX 八. 中期总结
v*&WqVg 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2OwO|n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ow9Vj$m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
OouR4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_#yd0E W]5sqtF;6 [Qn=y/._r r)gtx!bx uA%cie rsD?
;XzH 九. 简化
JqK-vvI 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。
}g"K\x:Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
T^@P.zX 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:
`aL4YH-v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3J[ 5^ +-*/&|^等
Uc0Sb 2. 返回引用。
]GiDfYs7% =,各种复合赋值等
o(YF`;OhvS 3. 返回固定类型。
Lf+3nN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6oLZH6fG 4. 原样返回。
Bg}(Sy operator,
4Y{&y6 5. 返回解引用的类型。
i}kMo@ operator*(单目)
{^@qfkZz^ 6. 返回地址。
G3D!ifho.# operator&(单目)
qb PC5v 7. 下表访问返回类型。
<-xu*Fc operator[]
+ooQ-Gh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
cJ#%OU3p operator<<和operator>>
lT+N{[kLt* 6AKT-r. 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。
iI@(Bl] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`cqZ;(^ J1d|L|M template < typename Left >
&Ui&2EW struct value_return
e
ls&_BPE {
^ oh%Ns template < typename T >
u4~(0 struct result_1
nE"0?VNW$ {
M7gM#bv>L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
trg&^{D< } ;
CW@G(R &\Yd)#B/ template < typename T1, typename T2 >
8Og)(BC struct result_2
7WN$ rl5/ {
EK}QjY[i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D,SL_*r{ } ;
?sbM= oo } ;
KDYyLkI dr C72btS
C/!8NV1:4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B:tGD@ Ts3(,Y 下面我们来剥离functor中的operator()
qR8 BS4q_p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
33w(Pw eo'C)j# U return l(t) op r(t)
b*o,re)Dj return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jAOD&@z1 return op l(t)
1~9AQ[]w8 return op l(t1, t2)
(N$$N:ac[t return l(t) op
G9jlpf5> return l(t1, t2) op
hionR)R4 return l(t)[r(t)]
Xj;5i
Vq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
k?'PCV \:-N<[ 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:
ATf{;S} 单目: return f(l(t), r(t));
W'<cAg? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?p!+s96 双目: return f(l(t));
<=&7*8u0+ return f(l(t1, t2));
G+l9QaFv 下面就是f的实现,以operator/为例
+ywd(Tuzm eE[/#5tK struct meta_divide
?mW;%d~] {
-cnlj template < typename T1, typename T2 >
*!x/ia9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+hd1|qa4 {
2`w\<h
return t1 / t2;
s`"ALn8m }
.X(ocs$} } ;
da53XEF& ~*uxKEH 这个工作可以让宏来做:
w\3'wD! {>=#7e-] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c}g:vh template < typename T1, typename T2 > \
X5eTj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s\i.pd:Q 以后可以直接用
Ue0Q| h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7Om)uUjU4 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
P;!4 VK (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。。。)
QprzlxB <jRs/?1R G q
r(. 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
]qk/V:H: 9 ulr6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fO{E65uA class unary_op : public Rettype
B^G{k3]t {
@X6|[r&Z Left l;
>SZ9,K4Gs public :
7w=%aW| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S+C^7# lT to*<W,I template < typename T >
ICgyCsZ, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$\@yH^hL {
5PlTf?Ao return FuncType::execute(l(t));
A4W61f }
v]HiG_C `;R|SyrX template < typename T1, typename T2 >
id.W"5+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J8yi#A>+ {
Wy%F
return FuncType::execute(l(t1, t2));
DqHVc)9 }
^y"$k } ;
=7`0hS<@F 7a:mZ[Vh Cz_chK4 同样还可以申明一个binary_op
__V6TDehJ$ ;zO(bj> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>AW=N class binary_op : public Rettype
hrRX= {
A
fctycQ- Left l;
KCed!OJ+ Right r;
hOx">yki public :
3f:I<S7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U;:,$]+ +xlxhF template < typename T >
~4iIG}Y< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Th%1eLQ {
@.X}S"yr return FuncType::execute(l(t), r(t));
b_ | }
/-39od0 tnmuCz template < typename T1, typename T2 >
N+PW,a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?%h JZm; {
g~@0p7]Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:*!u\lV \ }
Y2Y2>^ } ;
E#FyL>:.h ?s5zTT0U>$ y6o^ Knl 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
l%A~3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}x1mpPND DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`8TM<az-L 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。
$E4W{ad2jW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K,}"v ;|| 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。。。
sHrpBm&O4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(;a
O% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Tf"DpA!_ 下面是修改过的unary_op
>M^
1m( [lA[wCw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8P!dk5,,O class unary_op
Sh]x`3 ). {
8Db~OYVJG Left l;
z[S,hD\w \wNn c" public :
t{>66jm\R c+G: bb%p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
685o1c| 38Z"9 template < typename T >
=3oz74O[ struct result_1
vmOXB#7W {
9,'5~+7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8'B\%.+"8e } ;
\sC0om, (`18W1f5W template < typename T1, typename T2 >
c`X'Q)c&K struct result_2
$YSD%/c {
fwAN9zs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4ij` } ;
c)SSi@<
cv [NvEXTd template < typename T1, typename T2 >
S/d})8~. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xt=& {
["Q8`vV0WO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J5Fg]O* }
'{cN~A2b4 dtM@iDljj template < typename T >
#G.3a]p}" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MQY1he2M {
%T6#c7U_ return OpClass::execute(lt(t));
''BP4=r5n }
>W'SG3Hmc 2c%}p0<;|? } ;
,0 &lag :/%Vpdd@ ^MJGY,r6b 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
;*W]]4fy 好啦,现在才真正完美了。
u."fJ2}l0X 现在在picker里面就可以这么添加了:
R~w(] [l#WS template < typename Right >
B@zJ\Ir[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
R[&lk~a{= {
4!k={Pd return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
fe37T@ }
+H&_Z38n 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
iW"L!t#\| rpEFyHorJ +zs6$OI]V 6eDIS|/ GYO\l.%V5y 十. bind
7Xad2wXn 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。
iY|YEi8 先来分析一下一段例子
GoEIY -Ez| 3Gp4%UT& int foo( int x, int y) { return x - y;}
w ^<Y5K bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)i_FU~ LRq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
INbjk;k 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。
J82{PfQ" 我们来写个简单的。
~2H7_+.# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Jl]]nOBQ/ 对于函数对象类的版本:
km c9P& Q5,@P? template < typename Func >
"j a0,%3 struct functor_trait
ZHC sv]l {
ImV54h' typedef typename Func::result_type result_type;
Gr6ma*)y~t } ;
[BQw$8+n_ 对于无参数函数的版本:
gs8L/veP Ox~'w0c,f template < typename Ret >
#dpt= struct functor_trait < Ret ( * )() >
<,E*,&0W {
99ha/t typedef Ret result_type;
'hekCZZ_I } ;
?Nh%!2n 对于单参数函数的版本:
s3+O=5 gw*d"~A template < typename Ret, typename V1 >
b(SV_.4,' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#`p>VXBj! {
GVl
u4 typedef Ret result_type;
r0X2cc } ;
o`77gkLO 对于双参数函数的版本:
*}_/:\v 7%E1F)% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
GcU/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i`>X5Da5 {
k(
g$_ ]X typedef Ret result_type;
<y.D0^68 } ;
"q`%d_ 等等。。。
EkL\~^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nUd\4;J# *b)b#p template < typename Func >
'!.;(Jo struct func_return
6#KI?
6 {
Dz50,*}J template < typename T >
13QCM0# struct result_1
^z^>]Qd {
r/4]b]n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P+b^;+\1s } ;
Oq2H>eW`f Iv<9})2K template < typename T1, typename T2 >
z;/'OJ[. struct result_2
*SY4lqN {
J7\q#] ? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mN eW|3a } ;
~d8>#v=Q` } ;
+E [b Lz^ <dN=d3S
zOE6;c81 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{6n \532@ A$F;fCV* template < typename Func, typename aPicker >
^97ZH)Ww class binder_1
\Zv =?\ {
dI!/:x Func fn;
v$i%>tQ\ aPicker pk;
_B1uE2j9 public :
cik@QN<[0 V[I<9xaE template < typename T >
-$)Et | struct result_1
A C^[3 {
pHvE`s"Ea typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vQ/\BN } ;
*_QHtZG NNE,|
: template < typename T1, typename T2 >
;iORfUjxrq struct result_2
K D-_~uIF {
-(uBTO s typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BLH=:zb5 } ;
:'dc=C 1QJ$yr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)A0&16<
7q:bBS template < typename T >
oPy zk7{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kV rT? {
Mdrv/x{ return fn(pk(t));
M=WE^v!b }
tlERis template < typename T1, typename T2 >
y|Y3,s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1Kh?JH {
7h]R{ _ return fn(pk(t1, t2));
Kk9 8FI0] }
j_yFH#^W: } ;
tTFoS[V )t0b$<% ptv4v[gQ 一目了然不是么?
y+scJ+< 最后实现bind
E
E|zY% %gMpV H27Oq8 template < typename Func, typename aPicker >
i 9tJHeSm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wDhcHB {
'h^DI` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$JB:rozE }
gyQ9Z} Kg`x9._2 2个以上参数的bind可以同理实现。
7=.VqC^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z{
Zox[/ G^ZkY 十一. phoenix
+@uC:3jM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^Ai_/! " .r| vz6tU? for_each(v.begin(), v.end(),
fJw=7t-t (
lq8ko@ do_
I!7.fuO [
PBs<8xBx^ cout << _1 << " , "
g**%J Xo ]
*z"1MU .while_( -- _1),
`VFl|o#H cout << var( " \n " )
ZU.)K>' )
:ZfUjqRE );
,N7l/6 pd>a6 lI` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
~R@m!'Ik 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:/[YY?pg- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:
|*,Lwvd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sHTePEJ_h @*"<U] /-YlC(kL template < typename Cond, typename Actor >
/N]Ow class do_while
oZ>`Qu {
)4)iANH? Cond cd;
`;qv} Actor act;
31sgf5 s public :
C$RAJ template < typename T >
O mh&)|Iql struct result_1
#Wm@&|U {
ROt0<^< typedef int result_type;
vx5o
k1UY } ;
tbzvO<~ q\b
?o!#_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`?o1cf A
h NOYFH template < typename T >
~sHZh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&]yJCzo] {
Cb%.C;q do
Bd oC6H {
fpK0MS]=b act(t);
"p~]m~g }
S7NnC4)=-f while (cd(t));
BQuliX& return 0 ;
zj$_iB`9 }
`^bvj]>l } ;
[OoH5dD ;p#Z :6 Y\g90 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
rI^~9Rz 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
aC8,Y$>?E` 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。
u};]LX\E 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。
$|cp;~ 1 下面就是产生这个functor的类:
!Ir1qt8T enbN0 (LT\
IJSM template < typename Actor >
;vv!qBl|@ class do_while_actor
>uchF8)e| {
qtwT#z;Y Actor act;
;[OJ-|Q public :
Fy_<Ui do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p[@oF5M _KM $u>B8 template < typename Cond >
hKH$AEHEU} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ss<_K>wk } ;
d1uG[ IGK_1@tq Y0L5W;iM 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
27*(oT 最后,是那个do_
>0<KkBH Wq{d8|)1 Hc&uE3=%sL class do_while_invoker
orQV' {
PQ&Q71 public :
wKi}@|0[@ template < typename Actor >
~^%0V<*-} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K?FX<PT {
[aWDD[#j~ return do_while_actor < Actor > (act);
zh{@?k }
l)i&ATvCE } do_;
Q/3tg *_{l 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5v!DYx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$||ns@F+ 最后来说说怎么处理break和continue
i!.I;@ 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。
lC /Hib 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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