一. 什么是Lambda
my3W [3# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v?1xYG@1 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,
_EZrZB b~;+E#[* `Axn ab5z&7Re6 class filler
{wfe!f {
T*C]:=) public :
W[W}:@KZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w0t||qj^>" } ;
4THGHS^ ;lo!o9`< UG9 Ha 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:
,}#l0BY PT`gAUCw g*#.yC1/ gTP0: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q:v&wb% of:xj$dQ_ #PRkqg+| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U,u\o@3A bjJ212J <yrl_vl{ wg,w;Gle 二. 战前分析
<[GkhPfZ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-i?-Xj#% 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
!n/"39KT S-6%mYf S(*SUH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)b AcU /* --------------------------------------------- */
Xn3Ph!\Z5e vector < int *> vp( 10 );
gg%OOvaj5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o;@T6-VH /* --------------------------------------------- */
f~? MNJ2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
13P8Zmco /* --------------------------------------------- */
.qBf`T; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
m;nT ?kv /* --------------------------------------------- */
5zF7yvS.w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
vJfex,#lv /* --------------------------------------------- */
*<_8]C0> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VS \~t qMe$Qr8 +O@0gl oUBn:Ir@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
uD''0G\ 1._1, _2是什么?
<J QvuC 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。
jsG
epi9 2._1 = 1是在做什么?
ZK@ENfG 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。
H?>R#Ds- 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。
!7-dqw%l ?8Hr
9 !8U\GR ` 三. 动工
Ytnk^/Z1L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
AA
um1xl hIPU%
zj^Ys`nl (TV ye4Z template < typename T >
0)'^vJe class assignment
<k&Q"X:" {
Q=%1@ ,x" T value;
~sSlfQWMzy public :
#yv_Eb02 assignment( const T & v) : value(v) {}
tPHDnh^n] template < typename T2 >
KZw"?%H[
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f6ad@2 } ;
y-93 >Y n
LZ
{?
jr 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O&?i8XsB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{(#>%f+|C gI
qYIt <o";?^0Q ^{GnEqml& class holder
--S2lN/:T {
z5v)~+"1 public :
V\"x#uB template < typename T >
m]$!wp assignment < T > operator = ( const T & t) const
T^ ^o {
S&% GB return assignment < T > (t);
%klC&
_g~_ }
mh"&KX86W } ;
#s)Wzv%OX FaC;vuSpy /,z4tf 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
R*D0A@ !K#Q[Ee static holder _1;
u+GtH;<; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>v9 (" 2Ke?* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u|.L73<j% 而不用手动写一个函数对象。
wPYz&&W lz1l1.f8 `Li3=!V[ MS-}IHO 四. 问题分析
z )2h\S 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
YT6<1-E# 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%SL'X`j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cbD&tsF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R g7 O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s('<ms cWSiJr):r 五. 问题1:一致性
~r6qnC2 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Tp&03 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E4aCL#}D oX@0+*" struct holder
#y"EhwF {
6u`E{$ //
, [xDNl[Y| template < typename T >
L<encPJt T & operator ()( const T & r) const
cTpAU9|( {
=l
TV2C< return (T & )r;
j_VTa/ }
xJ)hGPrAl } ;
mr]IxTv ({g7{tUy^H 这样的话assignment也必须相应改动:
;#G)([ A>8uLO G} template < typename Left, typename Right >
445}Yw5;9 class assignment
=#||&1U$ {
q$Z.5EN Left l;
2XubM+6 Right r;
4i>sOP3
B public :
K'EGm #I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)2KQZMtgm] template < typename T2 >
BD+V{x}P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
KPIc?|o/6 } ;
J fFOU!F\ 7KOM,FWKe 同时,holder的operator=也需要改动:
=^m,|j|d>4 o;+$AU1f template < typename T >
&R:$h*Wt| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y<bA Y_-[ {
2yk32| return assignment < holder, T > ( * this , t);
6vySOVMj }
|[/[*hDZ9 Z&gM7Zo8 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。
L|Zja* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,*SoV~ [hE0 9W return l(rhs) = r;
j]\3>. 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。
Z?yMy zT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v`ckvl)(C b13XHR)0 template < typename Tp >
[m3[plwe class constant_t
1'wwwxe7 {
rcUXYJCh- const Tp t;
5(0f"zY public :
(he cvJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j3`#v3 template < typename T >
G j^J pG const Tp & operator ()( const T & r) const
`,XCD-R^ {
]3Z?Q return t;
##~";j }
c+:LDc3!Gb } ;
RO(~c-fV #jAlmxN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a[;TUc^I1F 下面就可以修改holder的operator=了
MYgh^%w: 5 Z+2 template < typename T >
<WN? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bjvpYZC\5 {
^sz4-+> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B]Vnu7 }
?}4 =A&][ *GxOiv7"4W 同时也要修改assignment的operator()
ag Za+a ZPHiR4fQli template < typename T2 >
l<fZt#T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$e66j V 现在代码看起来就很一致了。
n#,<-Rb- =SJwCT0; 六. 问题2:链式操作
QJ2V&t"3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j{00iA} 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
2%Bq[SMuN 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
*k)v#;B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
zs!}P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Id`?yt |_q:0qo template < typename T >
vK\n4mE[, struct result_1
sHC4iMIw {
u~MD?!LV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\LX!n!@ } ;
bvZTB<rA KLqn`m`O; 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6q^Tq {I ] .Mr&@ template < typename T >
@]$qJFXx struct ref
"vVL52HwB {
:2#8\7IU^' typedef T & reference;
MRzrZZ%LQ } ;
.I%p0ds1r template < typename T >
sU>!sxW struct ref < T &>
)Ih'0>= {
LwDm(gG typedef T & reference;
&w@~@] } ;
fAMJFHW a xT- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r,^}/<* A#&Q(g\YE template < typename T >
="fq.Tt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!FwR7`i {
|)'gQvDM return l(t) = r(t);
ZZ 1s}TG }
-&87nR(eW 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。
VT.BHZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^<L;"jl% 1o5DQ'~n 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
CS[[TzC=5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P$4h_dw _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vwZ d@%BO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S,&tKDJn 最后的布局是:
GtZkzVqLd Add
=*f>vrme / \
WH Zz?|^ Divide 5
0fc]RkHs" / \
yxfV|ox _1 3
-
zaqL\ 似乎一切都解决了?不。
.;6G?8` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Op] L#<&T 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Q8:`;W OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
wFr}]<=Mi ,>-Q# template < typename Right >
Zkn$D: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iy&*5U Right & rt) const
:/e=J {
v` 9^?Xw) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J)6A,:wt }
w3j51v` 0' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Z,~"`9>Ss 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。
pPztUz/. 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。
`_L=~F8 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。
6 isz 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。
~r`~I"ZK7^ 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?
F12tOSfu* 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:
xW84g08_, TF %8pIg>Z template < class Action >
:UuPy|> class picker : public Action
B Z:H$v {
@&f3zq public :
.f'iod- picker( const Action & act) : Action(act) {}
S30@|@fTz // all the operator overloaded
H*U\P 2C!) } ;
<,S0C\la= i?^Cc\gH Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
RZykwD( 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
g=?KpI-pn0 USVM' ~p I template < typename Right >
:P$I;YY=A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5H_%inWM {
'TPRGX~& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?L|Jc_E }
+cAN4 T7W*S-IW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\Fhk> 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。
_#c^z;! 4uip!@$K template < typename T > struct picker_maker
&JoMrcEZ {
F\.n42Tz typedef picker < constant_t < T > > result;
nU"V@_?\ } ;
*qcL(] Yq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4_,l[BhsQG {
M4a-+T" typedef picker < T > result;
,j~R ^j } ;
1m-"v:fT5D lu@#) 下面总的结构就有了:
Fj c+{;x functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
\6B,\l]$t@ 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。
@Kri)U
i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\mZ\1wzn'{ 至此链式操作完美实现。
uNLB3Rdy} w;$@ </ S3"js4a 七. 问题3
ZIAiVq2) 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。
g0.D36 YBgHX [q template < typename T1, typename T2 >
s(7'*`G"h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F<q3{}1zR {
S EY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Fi{~UOZg }
(sw1HR \\jB@O 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:
NF=FbvNe /p')
u3 template < typename T1, typename T2 >
$;*YdZ`q struct result_2
l79jd%/m {
q>&F%;q1] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'3uj6Wq2 } ;
~B%EvG7:n :>lica_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
v>Il# 这个差事就留给了holder自己。
WfVkewuPo i L1.R+ {+[~;ISL template < int Order >
%+$P<Rw7 class holder;
xmtbSRgK9 template <>
iUh_rX9A" class holder < 1 >
Ms?V1 {
S=lA^#'UdX public :
. iq.H template < typename T >
(5d~0 struct result_1
lwLK#_5u {
R~b9) typedef T & result;
?Gl'-tV } ;
I=hgfo template < typename T1, typename T2 >
@1P1n8mH] struct result_2
s<qSelj {
:o$ R@l typedef T1 & result;
G*BM'^0+ } ;
e#k9}n^+ template < typename T >
<9bQAyL9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!?tWWU%P) {
fDq,
)~D return (T & )r;
G;Y,C<)0k }
sXTt)J template < typename T1, typename T2 >
HH6b{f@^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}eb%"ZH4| {
n:he`7.6O return (T1 & )r1;
tH:ea$A }
#s1M>M) } ;
)T#;1qNB ?9X#{p>q template <>
c
i7;v9 class holder < 2 >
%e7{ke}r {
l{#m"S7J^ public :
iCN@G&rVw template < typename T >
6u7(}K struct result_1
*cp|lW!ag {
#2DH_P typedef T & result;
z/fRd6|[ } ;
UF<|1;' template < typename T1, typename T2 >
*ILS/`mdav struct result_2
q30WUO; {
YH<F~F _ typedef T2 & result;
C?rL>_+71 } ;
CpS'2@6 template < typename T >
Beqhe\{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mkBQX {
QC <(rx return (T & )r;
^yK94U;<Gy }
.EloBP template < typename T1, typename T2 >
5?;'26iC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+nuv?QB/ {
V-=$:J"J'\ return (T2 & )r2;
5F2+o#*h }
vkq?z~GA } ;
zwU8i VDe |@nvg>mu .ET;wK 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> >。
eiEZtu 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F:pXdU-xf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0y;&L63>T #j-,#P@ return l(i, j) = r(i, j);
g#[9O'H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`8FC&%X_ />ob*sk/Y return ( int & )i;
.?I!/;=[ return ( int & )j;
iZMsN*9[ 最后执行i = j;
#-'}r}1ZT 可见,参数被正确的选择了。
k|A!5A2 hQL9 Zl~ puqLXDjA/ :VN<,1s9p^ Od&M^;BQ 八. 中期总结
LOnhFX
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:
MCh8Q|Yx4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8~HC0o\2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b V9Z[[\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ysr{1! K ys#M*
{? p~8~EQFj X3W)c&Pr @1]<LQ\\ @O45s\4-* 九. 简化
:m&`bq 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。
~7 `x9MUc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{6%uNT>| 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:
>t D-kzN 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
o B6"D +-*/&|^等
/#:RYM'Tu 2. 返回引用。
5?O/Aub =,各种复合赋值等
Q`vyDoF 3. 返回固定类型。
{t=Nnc15K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
keJec`q=X 4. 原样返回。
%+I(S`} operator,
k2t?e:)3zr 5. 返回解引用的类型。
w:Lu operator*(单目)
Ep?a>\ 6. 返回地址。
"~V}MPt operator&(单目)
B4|`Z'U#; 7. 下表访问返回类型。
Q|ik\ operator[]
UkqLLzL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2#(7,o}Y5
operator<<和operator>>
B8_l+dXO +XpRkX&- 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。
]UgAz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~JZLfw /yykOvUO template < typename Left >
ZH0f32K struct value_return
N!h>fE` {
%M`|0g}! template < typename T >
{?!hUi+ struct result_1
dX$])b_Uw {
tLvli>y@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/vPb } ;
%I.{umU -:~`g*3# template < typename T1, typename T2 >
`PW=_f={ struct result_2
5t<]|-i! {
#>- rKv.A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<oXsn.'\ } ;
i3%~Gc63 } ;
9~; Ju^b H]-W$V
/7lkbL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
iit`'}+U =TP>Y" 下面我们来剥离functor中的operator()
[e}]K: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ky~ x4_y5 mCE})S return l(t) op r(t)
Dq?2mXOqD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SRD&Uf0M return op l(t)
Rke:*(p*n; return op l(t1, t2)
^=W&p%Y(! return l(t) op
TdE_\gEo/R return l(t1, t2) op
f.f4<_v'h return l(t)[r(t)]
O#EBR<CuK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZGbZu <+$S{Z. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
E1C8yIF 单目: return f(l(t), r(t));
>WDpBn: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gK<- *v 双目: return f(l(t));
h4qR\LX return f(l(t1, t2));
7 %|>7 下面就是f的实现,以operator/为例
c:6w >: X3-1)|g !z struct meta_divide
nB]Q^~jX {
X,N@` template < typename T1, typename T2 >
\1MDCP9: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+,-rb {
&q<8tTW5 return t1 / t2;
t<k8 .9
M$ }
P
X0#X=$ } ;
`o3d@Vc \k,bz0 这个工作可以让宏来做:
M/DTD98'N :3t])mL# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y o(B8}?0! template < typename T1, typename T2 > \
"pPNlV]UA^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ye%F <:O7 以后可以直接用
UQR"wUiiV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UZ!hk*PF 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
:L[6a>"neE (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。。。)
vjb?N m#ie{u^ OKqpc;y:D 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
0?7uqS#L O9_YVE/-] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~"mZ0E class unary_op : public Rettype
I I8nz[s {
9y4rw]4zI Left l;
d!t@A public :
(FaT{W{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H_j<%VW _+N^yw ,r* template < typename T >
#TgJ d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[5VUcXGt*\ {
1IV
0a return FuncType::execute(l(t));
f UIs(}US }
oW[,EW+u `Z/ IW template < typename T1, typename T2 >
9CNHjs+-}s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K_5&_P1 {
IebS~N
E return FuncType::execute(l(t1, t2));
5);#\&B }
8joQPHkI\ } ;
)ziQ=k6d6 nB5[]x' !{Y#<tG] 同样还可以申明一个binary_op
4BT`|(7 F^YIZ,=p! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%5G BMMn class binary_op : public Rettype
C6VoOT)\ {
*r`Yz} Left l;
9^='&U9sr Right r;
Tv$7aVi! public :
'oz={; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YfPo"uxx #:|Y(,c template < typename T >
cDiz!n*.q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+29\'w, {
`0i3"06lr return FuncType::execute(l(t), r(t));
i6d$/yP" }
lX*;KHT ) swlWe}1 template < typename T1, typename T2 >
B`scuLl3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qN[7zsaj {
N%f!B"NQ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nvPE
N }
D-GU"^-9 } ;
H/k W
:k n@;x!c< + $3'+V_CZ3 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
!C#RW=h9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C._sgO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M0SH-0T;Z 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
pV6HQ:y1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4w( vRe 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
IxZ.2 67 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n\-_i2yy 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
~5NGDT#L* 下面是修改过的unary_op
DOVX$N$3 D:E~yh)$- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(AG class unary_op
r^t{Ii~ {
DME?kh>7 Left l;
X-1Vp_(,TP qb4;l\SfT public :
Z9 m;@<% E`fssd~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yim$y,=d 50ew/fZj| template < typename T >
pPqN[OJ struct result_1
0 l:pWc {
ph?0I:eU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<cv1$
x ~P } ;
3DAGW"F %hbLT{w
template < typename T1, typename T2 >
,/6:bc:W struct result_2
(?BgT i\ {
p@Y$e Z:O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bH/pa#G(
} ;
1?RCJ]e5 4)HWPX template < typename T1, typename T2 >
P"h\7V,d% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.'b3iG& {
p=+*g.,O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O^Vy"8Ji}y }
M`P]cX)x n&m?BuG template < typename T >
(}X?v`Y^W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
> &vO4L {
/ =m9s return OpClass::execute(lt(t));
'e>sHL }
cNo4UZvr -;)SER3Wq4 } ;
46Q;F a\69,%!: S"^KJUUc 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L-C/Luws 好啦,现在才真正完美了。
U`9\P2D`/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Gr"7w[|+ GoSWH2N template < typename Right >
'?G[T28 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,(0XsBL {
[k~+(.2I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]Ec[")"kT }
gZ"{{#:} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>3`ctbe nqxq@.L2 VuMDV6^Z sRyw\v-=P vvsNWA 十. bind
6G<Hi"I 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Cre0e$ a 先来分析一下一段例子
K-EI?6`xM @yn^6cE 0"^oTmQN int foo( int x, int y) { return x - y;}
_%Jl&0%q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UI<PNQvo9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
22/?JWL> 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。
9j?hF$L" 我们来写个简单的。
bj7MzlGFy 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(: TGe v 对于函数对象类的版本:
UiK+c30FU *lerPY3 q template < typename Func >
]PzTl {] struct functor_trait
r$r&4dY {
k~jKJb-_ typedef typename Func::result_type result_type;
L_gsG|xX } ;
aC,vh1")F 对于无参数函数的版本:
0"kE^= e.}3OK template < typename Ret >
LD~Jbq struct functor_trait < Ret ( * )() >
RC8)f8n {
^KZAYB9C typedef Ret result_type;
*)NR$9lGv } ;
B)DC,+@$ 对于单参数函数的版本:
<Id1: F/h :&B:; template < typename Ret, typename V1 >
w{r(F` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
l<aqiZSY {
,dZ H$ typedef Ret result_type;
(]}x[F9l } ;
cPx~|,)l 对于双参数函数的版本:
XY!{ g(
_
7BF+*T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nG},v% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6>=-/)p} {
$
o5V$N D typedef Ret result_type;
T^'*_*m } ;
I[g?Ju > 等等。。。
AY&9JSu6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Zc4(tf9 8L7Y
A)u template < typename Func >
0r0\b*r struct func_return
5y(t`Fmt
{
d(X\B{ template < typename T >
K#l
-? struct result_1
5DkK'tCI9Z {
)4!CR /ao typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0H OoKh } ;
Ko$ $dkSE *h*j% template < typename T1, typename T2 >
C,|nmlDN struct result_2
yhSk"e'G {
_Sly7_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0+K`pS' } ;
v7o?GQ75 } ;
I
9{40_ A;fB6 -YzQ2#K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l$k]O vLv|SqD template < typename Func, typename aPicker >
yN 9$gfJC^ class binder_1
<OR.q {
MPKpS3VS Func fn;
~j/bCMEf! aPicker pk;
1N!Oslum public :
4; BW er["NSo template < typename T >
u [V4OU}% struct result_1
fqcU5l[v, {
]5} -y3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i"%JFj_G } ;
Qb!!J4|! z'?7]C2b template < typename T1, typename T2 >
5T$}Oy1 struct result_2
saGRP}7? {
-TzI>Fz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hsTFAfa' } ;
}mKGuCoH> l-<3{! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
22)0zY%\ D'7A2 f template < typename T >
Ne &Xf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ruZYehu1W {
uSABh^ return fn(pk(t));
DC?21[60 }
/^++As0pY template < typename T1, typename T2 >
l;XU#6{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Cz1C {
42b. 7E return fn(pk(t1, t2));
"bD+/\ z }
@T<ad7g-2J } ;
A#v|@sul q%OcLZ<, 4t&gW 一目了然不是么?
FjD,8^SQW 最后实现bind
0n4g$JK7 x`]Ofr' +<pVf%u5 template < typename Func, typename aPicker >
nGq]$h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ef2Yl {
y]yine return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jMN)?6$= }
u|(Ux~O
lq:]`l,6@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Sp 7u_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。
c:=7lI `%$8cZ-kr 十一. phoenix
_REqT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`+roQX.p Z7JKaP9{: for_each(v.begin(), v.end(),
Of-C (
8<YX7e do_
#$LH2?) [
A5sf cout << _1 << " , "
9 wAA.
-" ]
9.xvV|Sp .while_( -- _1),
z'7#"D cout << var( " \n " )
<KKDu$W|T )
MQwIPjk8 );
( V$Zc0 sB?2*S"X)< 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:
8$\Za,)g 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5,S,\O9>X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r)gCTV(kb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hdo&\Q2D8 Rb)|66&3& qv
*3A?uzr template < typename Cond, typename Actor >
24//21m class do_while
XAkK:}h {
wAw42{M Cond cd;
8h@q Actor act;
},rav] public :
ERF,tLa! template < typename T >
w'A tf struct result_1
'0]r<O {
E_~x==cb typedef int result_type;
N*Yy&[ } ;
J5;5-:N d]8_l1O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@c Z\*,T fb23J|" template < typename T >
t\zbEN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/?Vdqci {
_l<mu? " do
7!pLK&_ {
(qUK7$ act(t);
cQX:%Ix= }
)u0O_R while (cd(t));
{&-#s#& return 0 ;
YJd8l>mz }
f27)v(EJ } ;
k=?^){[We Jn=42Q:> mwIk^Sz]@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
TtPr)F| 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。
#:#Dz.$L 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
6a*83G,k 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
RwW$O@0 下面就是产生这个functor的类:
J@QdieW6 vs+QbI6>- -j&Vtr template < typename Actor >
.Rvf/-e class do_while_actor
}S */b1 {
ZZ("-#? Actor act;
#F!Kxks public :
fz3lR2~G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h$pk<< C`NmZwL template < typename Cond >
m2(E>raV6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T6uMFD4 | } ;
!{(ls< `a
>?UUT4 Um z05* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
K\(6rS}N 最后,是那个do_
n3$gx,KL GF'f[F6oI ? Vp%=E class do_while_invoker
)Q]w6he3 {
qBYg[K> public :
(9]6bd template < typename Actor >
?ok)>P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
26.)U r<F {
:3^dF}> return do_while_actor < Actor > (act);
q>-R3HB }
hm\\'_u } do_;
Lc]1$ a8Uk[^5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
99u/fk L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$mpO?D J~ 最后来说说怎么处理break和continue
?YBaO,G9o 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。
6{=_718l` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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