一. 什么是Lambda
U#UVenp@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ArEH%e 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,
LXTipWKz L:k@BCQM 1%]{0P0?[ n##w[7B* class filler
h^[ppc{Z {
)|59FOWg public :
~]6Oz;~<3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WL]Wu.k } ;
$@ T6g I49=ozPP ]/<Qn-BbU 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
@'NaA SB W~+!"^<n qI4R`P" {8>_,z^P) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|+$j(YuH 2jrX JUaKj@a| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(`uC"M Lk u6bB5(s`& f Dm}J ?G%, k
LJJ 二. 战前分析
Jb)eC?6O 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。
zvQ^f@lq2 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
!!D:V`F/d S9ak ' Ik@Q@ T" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V;(*\"O /* --------------------------------------------- */
H?/cG_^y0 vector < int *> vp( 10 );
u_/OTy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q+%m+ /Zq /* --------------------------------------------- */
/iJcy:J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
83 ^,'Z /* --------------------------------------------- */
'\E*W!R.] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xx`8>2T#e /* --------------------------------------------- */
GWkJ/EX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o._#=7|( /* --------------------------------------------- */
w$_'xX( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VkP:%-*#v $xn%i\ .5Z@5g` |{|r?3 看了之后,我们可以思考一些问题:
LXLIos55S 1._1, _2是什么?
~PS2[5yo 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
B6!<@*BI 2._1 = 1是在做什么?
[XU{)l 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
MFdFZkpiV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
YvP"W/5 jiB>.te 0|+hm^'_ 三. 动工
0 c'2rx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
z?) RF[ L4A/7Ep 17[t_T&Ak9 @.]K6qC template < typename T >
GHsdLe=t0# class assignment
u.K'"-xt4K {
g}og@UY7# T value;
2D_Vo ])l/ public :
>D^7v(& assignment( const T & v) : value(v) {}
-0J<R;cVs template < typename T2 >
.$s|T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^VYZ% } ;
xp;8p94 k49n9EX RknSWuFKt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@_:?N(%( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1B]wSvP@ \]:NOmI^' g:6}zHK `[u>NEb class holder
?;7>`F6ld {
VqT[ca\ public :
KdQ|$t template < typename T >
3:gO7Uv
assignment < T > operator = ( const T & t) const
-+2xdLa63 {
JRs[%w`kD return assignment < T > (t);
WD`{kqc }
IG@&l0ARL } ;
0lq4 1UWgOCc @9P9U`ZP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
FNRE_83 iK0J{' static holder _1;
[*E.G~IS` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"JGig!9 Jy
NY * for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o:\j/+] 而不用手动写一个函数对象。
<g1hdF0 5Kxk9{\8 nk.Eq[08 Mp}NUQHE 四. 问题分析
~4gKAD 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
nM}`H'0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
xJ5!`#= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JJ06f~Iw[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;XuEMq,Di 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T1[ZrY'0 w:(7fu= 五. 问题1:一致性
eV}Tx;1|} 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
nECf2>Yp v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y{P9k8v!z _qNLy/AY struct holder
m3e49 bP {
_
9]3S>Rn //
|.W;vc < template < typename T >
[)c|oh% T & operator ()( const T & r) const
4=cq 76 {
HKw4}FC* return (T & )r;
eR;0pWVl }
!}48;P l } ;
DMW:%h{ &cE,9o%FZ 这样的话assignment也必须相应改动:
l_EI7mJ rJj~cPwL" template < typename Left, typename Right >
(j"MsCwE class assignment
Rj=Om {
(LPD Left l;
fdW={}~ Right r;
sRnMBW. public :
pSUp"wch assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T6#GlO)8) template < typename T2 >
4+bsG6i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@U5>w\ } ;
)5x?Qn (B A[a+,TN{ 同时,holder的operator=也需要改动:
_gh7_P^H=d 5,Zn$zosJC template < typename T >
GrC")Z|3u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#1R
%7*$i {
H:6$)# return assignment < holder, T > ( * this , t);
PD4E&k }
$S{j}74[ M+:wa@Kl 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。
"<#:\6aym 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
CVp<SS( k*^W
lCZ3 return l(rhs) = r;
BZ9iy~ 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。
|&vuK9q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q#Vf2U55m _TF>c:m3 template < typename Tp >
*6tN o-)^ class constant_t
=oJiNM5_u {
xkovoTzV const Tp t;
c2/HY8ttRD public :
(z7#KJ1+Aw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!)34tu2 template < typename T >
566Qikw2 const Tp & operator ()( const T & r) const
qzz'v {
z^.0eP8\j return t;
$}fA;BP }
{J$aA6t:"T } ;
mZyTo/\0 bE~lc}% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
KJ_R@,v\ 下面就可以修改holder的operator=了
.&y1gh!= _rd{cvdR template < typename T >
&
j43DYw4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
HV@:!zM {
}T,uw8?f! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7_,gAE:kG }
oWmla*nCKL Sls>
OIc 同时也要修改assignment的operator()
}JD(e}8$! eAMT7 2_ template < typename T2 >
@d\F; o< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I?QKd@ 现在代码看起来就很一致了。
k&b>-QP6 AM>:AtY 六. 问题2:链式操作
Cp%|Q.? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@_{"ho 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
rAKdf?? 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
rzu^br9X 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Ju<D7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
i(WWF#N5 w8qI7/ template < typename T >
iwbjjQPr struct result_1
Zu,f&smb {
VZ8L9h<{" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
amRtFrc| } ;
|NI0zd < -Nj 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
yFSL7`p+ Q*I/mUP&f template < typename T >
iQKfx#kt struct ref
DxlX- {
{#vo^& B typedef T & reference;
`d8TA#|` } ;
F}X_I template < typename T >
5M*p1^ > struct ref < T &>
P.o W#Je {
<x/&Ml+ typedef T & reference;
CVm*Q[5s" } ;
(<h,R@: du !.j 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'Gk|&^ {}z7N~ template < typename T >
xRfX:3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6vDgMfw {
>_@J&vC return l(t) = r(t);
OHU(?TBo }
%]-tA,u 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
344- ~i* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%lBFj/B i[B%:q:& 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Q-\: u~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/O9z-!Jz _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d$!ibL#o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=#W6+=YN8 最后的布局是:
E:2Or~ Add
2n\EZ / \
2'D2>^os Divide 5
^Kn}{m/3Y / \
>1YJETysO _1 3
zQ6otDZx 似乎一切都解决了?不。
{J[0UZ6 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。
b<%6aRC\ 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。
2?&h{PA+ 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&UsSS gD-<^Q- template < typename Right >
@sP?@<C assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
MZ0 J/@( Right & rt) const
#jQITS7 {
`,J\E<4J return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@>:r'Fmu- }
oYW:ptJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`U(FdT 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。
WHL@]^E@m 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。
`On%1%k8 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。
~x2azY2DP 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。
A," u~6Bn 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?
gF&1e5`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:
BRzrtK 'Je;3"@ template < class Action >
o<Q~pd#Ip, class picker : public Action
d-X<+&VZ {
@I9A"4Im public :
"~XAD(T6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
up1kg>i%" // all the operator overloaded
_qr?v=,-A } ;
QN":Qk(,q g/eE^o~; 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。
t~3!| @3i 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:
29:] cL(5 NSZ9M%7 template < typename Right >
cJMp`DQzc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*y0TtEd; {
`Ps&N^[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
13kl\<6 }
EjrK.|I0 tw,uV)xm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0
*2^joUv 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。
m9 1Gc?c Vmt$]/ template < typename T > struct picker_maker
<v%Q|r {
I|(r1.[K typedef picker < constant_t < T > > result;
}"Clv/3_ } ;
~6DaM! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
#ozui-u> {
LtW}R4}3 typedef picker < T > result;
~wvu7 } ;
Q\rf J|| h/k00hD60 下面总的结构就有了:
f?W_/daP 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。
Ir#]p9:x 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。
VYbH:4K@% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q`kV|
pjg 至此链式操作完美实现。
5X&Y~w,poU iSbPOC7 AT%6K. 七. 问题3
\(_(pcl 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。
*+(rQ";x &n9&k
Em template < typename T1, typename T2 >
2D UY4Ti ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KrdEB0qh {
9:R3+,ZN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,R.rxoO }
9A~w2z\G M0yv=g 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:
0CO@@`~4 DG?g~{Y~b template < typename T1, typename T2 >
\#4mPk_" struct result_2
'Fy"|M;2 {
>dx/k)~~-L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
F/ x2}' } ;
x
]"> X$e*s\4 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?
<?s@-mpgN 这个差事就留给了holder自己。
|sd G<+ =p^$>o 4sRM"w; template < int Order >
3\2%i6W6 class holder;
C~egF=w template <>
7Xx3s@ class holder < 1 >
h4jo<yp\ {
KLvAe>#, public :
Y?TS, template < typename T >
)X?oBNsj struct result_1
/78]u^SW {
/jNvHo^B typedef T & result;
ugN t7P,^ } ;
!m^;wkrY template < typename T1, typename T2 >
8tQ;N' struct result_2
$TfB72 {
MA,*$BgZ typedef T1 & result;
PChe w3 } ;
]XU4nNi template < typename T >
[3"F$?e5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FY^2 Y {
:`e#I/, return (T & )r;
_aR{B-E }
}[Z'Sg]s template < typename T1, typename T2 >
g'KxjjYT, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ele@xl {
L/Q[N^ (^ return (T1 & )r1;
r[4n2Mys }
+!0K]$VZs } ;
j1KNgAo<4 ''YqxJ fb template <>
]o8]b7- class holder < 2 >
0W(mx-[H/ {
`0\Z*^> public :
Vf;&z$D{r template < typename T >
gzIx!sc struct result_1
*mzi ?3 {
Ec!!9dgRQ typedef T & result;
H0;Iv#S! } ;
5X20/+aT template < typename T1, typename T2 >
Hl,{4%] struct result_2
N$6e KJ] {
!gve]>M typedef T2 & result;
r|EN 5 } ;
g3z/yj template < typename T >
^FKiVKI: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+b(};(wL {
mY.v: return (T & )r;
eAf i!!Z< }
d.FU))lmD template < typename T1, typename T2 >
=0pt-FQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tw_o?9 {
jc&k-d>=G return (T2 & )r2;
umIGI }
_K o#36.S } ;
itg_+%^R ;=y"Z^ }:0_%=)N< 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> >。
5MVa;m 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oZa'cZNs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
riDb!oC _~z
oMdT! return l(i, j) = r(i, j);
eX+36VG\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|NuMDVd+s J#I RbO) return ( int & )i;
9MMCWMV return ( int & )j;
'XK 'T\m 最后执行i = j;
w\)K0RN 可见,参数被正确的选择了。
F\ B/q d=D-s T Rv AELj"=RA x4WCAqi/2 八. 中期总结
$G".PWc 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
GC')50T J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+V4)>< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.d<K` .O; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l7|z]v- WC#6(H5t$ "`>6M&`U iXDG-_K {<42PJtPY 5#GMp 九. 简化
NiZfaC6V 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。
731Lz*IFg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)x6&Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
~/L:$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|'h(S| +-*/&|^等
,b*?7R 2. 返回引用。
l77 -I: =,各种复合赋值等
UY3)6}g6 3. 返回固定类型。
P T;{U<5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0~U#DTx0 4. 原样返回。
`NIb?/!f operator,
$gl|^c\ 5. 返回解引用的类型。
9hzu!}~'I operator*(单目)
r8EJ@pOF2w 6. 返回地址。
L]=]/>jQ6 operator&(单目)
//&3{B 7. 下表访问返回类型。
hIV9 .{J operator[]
A%^?z. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k8s)PN operator<<和operator>>
\@@ G\\)er NfoHQU<n OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Cff6EE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x{pj`'J) hkPMu@BI template < typename Left >
2XR!2_)O5 struct value_return
R>bg3j {
EID-ROMO template < typename T >
zZMKgFR@ struct result_1
%Xc,l Y1? {
e)}E&D;${ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
02,t } ;
Mi.#x_ n.l#(`($4 template < typename T1, typename T2 >
_gMr]%Q struct result_2
7&id(&y/ {
Zq4%O7% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yy5|8L } ;
vd%AV(]<LJ } ;
ndFVP;q G ]h 2sGKn
a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9,8/DW.K =Htt'""DN 下面我们来剥离functor中的operator()
GbLHzw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b}(c'W*z% ^P,Pj z return l(t) op r(t)
#j Tkz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6"_pCkn;c< return op l(t)
m^FKE: return op l(t1, t2)
(c0L@8L return l(t) op
)"?'~ 5A return l(t1, t2) op
s/ABT.ZO return l(t)[r(t)]
<<-L,0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/SJ>< v{$?Ow T/u 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:
;HCK iHC 单目: return f(l(t), r(t));
r],%:imGr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m=n79]b:N 双目: return f(l(t));
*ELU">!}G return f(l(t1, t2));
0xZ^ f}@L 下面就是f的实现,以operator/为例
-0 xo6'mD XZN@hXc9:v struct meta_divide
>&\.{ aj {
sf$hsPC^ template < typename T1, typename T2 >
.(/HU Qn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[f:&aS+ {
Ytc[ kp return t1 / t2;
PCwc= }
q0q-Coh> } ;
t;Z9p7rk Jqzw94 这个工作可以让宏来做:
G(?1 Urxi khjdTq\\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/t`|3Mw template < typename T1, typename T2 > \
sCJ|U6Q- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%AJ9fs4/ 以后可以直接用
r]-n, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:@5{*o 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
J;<dO7 j5 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
QDj%m %Xd UUDbOxD^w P(yLRc 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
VMF?qT3Nd ..h@QQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/JRZ?/<1 class unary_op : public Rettype
3=U#v< {
s]e`q4ip Left l;
.Y2Hd$rs public :
oQpGa>6U& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R|}4H*N A",}Ikh='` template < typename T >
;F-
mt( Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lH?jqp {
Ohj^Z&j return FuncType::execute(l(t));
-rYb{<;ST }
Uc_}=" uv-O`) template < typename T1, typename T2 >
)H]L/n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QKEtV {
FZ%h7Oe return FuncType::execute(l(t1, t2));
Bx\ o8k }
.|u`s,\ } ;
\z6UWZ |AE{rvP{@ (!8b$)k 同样还可以申明一个binary_op
z&n2JpLY7 iku*\,6W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yogL8V-^4 class binary_op : public Rettype
x0%m}P/ {
Jlb{1B$7 Left l;
I6;6x Right r;
j&/+/s9N public :
f U=P$s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ChUE,) [*It' J^ template < typename T >
Eo^m; p5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]=ApYg7! {
zJ(DO>,p& return FuncType::execute(l(t), r(t));
Kyk{:UnI }
^Os }sJ*5S 0U/[hG"DKN template < typename T1, typename T2 >
T=~d.&J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FXY>o>K%h {
oL R/\Y( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2G-"HOG }
jK/FzD0- } ;
$Yu'B_E6p qHgtd+
I e(^I.`9z 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
W;R6+@I[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k ?6d\Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w (`g)` 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1k:yU( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T?[;ej: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)YwEl72c 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
r{d@74 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Va.TUz4 下面是修改过的unary_op
'3^ qW E<! L^A
M` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1Zp/EYWa{ class unary_op
>oyf i: {
1; kMbl] Left l;
EI?8/c ;xw9#.d#D public :
z}-R^"40 HH6H4K3Zj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;c]O *\/ , vvfk=- template < typename T >
GwDOxH' struct result_1
>{~xO 6H {
r9bAbE
bI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?P|z,n{ } ;
_nzq(m1@ D2D+S template < typename T1, typename T2 >
Rl0"9D87z struct result_2
|zfFB7}v {
euT=]j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[bo"!Qk% } ;
2<n18-|OQ P%yL{ template < typename T1, typename T2 >
ljrJC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nIB eZof {
RWM~7^JA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4%qmwt*p }
@##}zku DH_~,tK9 template < typename T >
mP15PZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?uTuO
{
b|x B< return OpClass::execute(lt(t));
1z2v[S&pk }
`aX+Gz? B$s6|~ } ;
#>_fYjT |mWSS'7fI AZNo%!)o 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
zn= pm#L 好啦,现在才真正完美了。
vFLE%z{\o 现在在picker里面就可以这么添加了:
3kGg;z6 BSSehe* template < typename Right >
(?XIhpd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3bC-B!{;g {
(qc<'$o return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l1 08.ao }
leizjL\P 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
9,Dw;|A] c??m9=OX1 :|I"Em3R .|L9}< AoxORPp' 十. bind
si]MQ\i+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
wp~KrUlR 先来分析一下一段例子
HH(2 E'8XXV^I?P \Z%_dT} int foo( int x, int y) { return x - y;}
n3/Bs bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V~o'L#a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l!j=em@ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+\PLUOk 我们来写个简单的。
T|YMU?4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j9Z1=z 对于函数对象类的版本:
|P9)*~\5 UAI'tRYN_ template < typename Func >
>K%+h)%kI struct functor_trait
rO1N@kd/ {
mSFA i typedef typename Func::result_type result_type;
3<a|_(K } ;
cZ.p 对于无参数函数的版本:
b|k(:b-G&. Je'%EJ template < typename Ret >
G-o6~"J\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
sC :.}6 {
?6MUyH]a typedef Ret result_type;
H}usL)0&& } ;
!*"#*)S. 对于单参数函数的版本:
cft@sY kk
CoOTe& template < typename Ret, typename V1 >
d.U"lP/)D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=G 'c % {
6LT.ng typedef Ret result_type;
01%0u8U } ;
R&/"?&pfa 对于双参数函数的版本:
ronZa0 WZbRR.TxO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
weOga\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)o::~ eu {
[/J(E\9 typedef Ret result_type;
Z+Fh I^ } ;
^w
jM u5f 等等。。。
\&v)#w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
yW}x BL\H@D template < typename Func >
JWxSN9.X struct func_return
P[ , {
s*e1m% template < typename T >
A(JgAV1{ struct result_1
\%#luk@: {
G|UeR=/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T'14OU2N{Y } ;
'^:q|h e=",58 template < typename T1, typename T2 >
-wnBdL struct result_2
S"Ag7i {
2cv=7!K4Uv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uX&Tn1Kg } ;
7I:<i$)V } ;
}pT>dbZ Rdy-6 }Szs9-Wns 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;E\ e.R DV~g template < typename Func, typename aPicker >
04!akPP< class binder_1
9E {
hJoh5DIE95 Func fn;
n_t.l<V aPicker pk;
xcXnd"YYE public :
+?C7(-U> 1lHBg template < typename T >
f_r4*#&v struct result_1
SMHQh.O?5 {
e:iqv?2t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+2^Mz&I@b } ;
o:RO(oA0? }H9V$~}@- template < typename T1, typename T2 >
!;&{Q^} struct result_2
:>, m$XO {
qoJ<e`h} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C,dRdEB> } ;
e\H1IR3 gib;> nuBK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
U$6(@&P! Ku] <$uo template < typename T >
]*yUb-xY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hXP'NS`iv {
Hu7WU;w return fn(pk(t));
4k=LVu]Kcr }
(p}N
cn. template < typename T1, typename T2 >
v\Xyz
) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FDIOST ! {
\Qe`>nA return fn(pk(t1, t2));
]dQ }
{~~' } ;
a3E.rr;b eih~ SBSH Q`[J3-Q*{ 一目了然不是么?
N#4"P:Sv 最后实现bind
D=!5l4 _If:~mIs ~mu)Cw template < typename Func, typename aPicker >
2/#%^,Kb2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cR/z; *wr7 {
M07==R7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s<fzk1LZ }
Tq!.M1{& 'mU7N<Q$qQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
}Jk=ZBVjT7 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
o_&*?k* 2sNV09id 十一. phoenix
Sv|jR r' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A&($X)t J:Ncy}AO for_each(v.begin(), v.end(),
D;WQNlTU (
g0-J8&?X do_
>p@v'h/Cr [
])uhm)U@ cout << _1 << " , "
a;[=bp ]
/;a b"b .while_( -- _1),
$WHmG!)* cout << var( " \n " )
+'QE-#%{= )
Ym/y2B( );
!w=6>B^ Ob>M]udn 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+LeM[XX 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*Z
C$DW!- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'r_NA!R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
eIY![..J/N S67>yqha bf1EMai" template < typename Cond, typename Actor >
OXCf class do_while
Y; OqdO {
w*7BiZ{s< Cond cd;
h,%b>JFo Actor act;
yi$ Jk}w public :
etkKVr;Kv template < typename T >
b Q6<R4 struct result_1
[
bB
{
!<I3^q typedef int result_type;
VwxLElV } ;
^J{tOxO=l :Mq-4U.e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.|Zt&5osI ZAcH`r* template < typename T >
9XSZD93L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p!]$!qHO( {
_yJAn\ do
v?en-,{A {
Zn]njf1x act(t);
GN%|'eU }
+{F2hEYP while (cd(t));
tjIT4 return 0 ;
I"1H]@"= }
f R?Xq@c } ;
\uTy\KA ++)3*+N+
7@*l2edXm+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<5wk~|@t 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。
a.O pxd 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。
|JD"iP: 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。
4Y#F"+m.] 下面就是产生这个functor的类:
2y0J~P! I F}Kkhs
{ [)E.T,fjMQ template < typename Actor >
qB0F9[U class do_while_actor
wxx3']: {
@ppT;9<d Actor act;
yaD_c; public :
8UahoNrSt do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>.)m|, 7\?0d! template < typename Cond >
9h$08l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZWH9E.uj } ;
L~PBD?l %Ct^{k~1 |\W9$V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x #Um` 最后,是那个do_
RrG5`2 (WISf}[l; +nj
2 class do_while_invoker
g$N/pg2>cT {
4|#@41\ B public :
4N- T=Ig template < typename Actor >
Mt93YD-2+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z@G[\"
{
oY K(=j return do_while_actor < Actor > (act);
|v6kZ0B< }
Ac2,A> } do_;
p!OCF]r P,}cH;w6Ck 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P~H?[
; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N-9Vx#i 最后来说说怎么处理break和continue
z3bRV{{YqN 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。
{%"n[DLps 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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