一. 什么是Lambda
Onoi ^MDy 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ZzET8?8 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,
|5|^[v L|4kv X6s6fu; a-\\A[E class filler
"5*n(S{ks {
p?S:J`q public :
`WvNN>R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|r*btyOJk } ;
%/!n]g- vq yR aaMf e6n1/TtqM 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:
~_v?M%5i |&vQ1o|} -#srn1A> Erz{{kf]1V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
sdP% Y<eAT MkJ}dncg* /MHqt=jP6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J~7E8 v%c r b'Cy!d r |/K+tH 二. 战前分析
$#ks`$vM 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。
+tFm DDx= 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
!{5jP|vo \5UwZx\ G!},jO*" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WS6pm6@A*! /* --------------------------------------------- */
n|`L>@aw, vector < int *> vp( 10 );
K$_ Rno" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1;E[Ml /* --------------------------------------------- */
MK"PCE5^i6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.])ubK_9 /* --------------------------------------------- */
gIrVrAV# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1Y iUf /* --------------------------------------------- */
X51pRP $R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7MIu-x| /* --------------------------------------------- */
*yp}#\rk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2Wz/s 0` Hm2}xnY O8+e: K[D h*2Q0GRX 看了之后,我们可以思考一些问题:
IE*GF27n 1._1, _2是什么?
oL0Q%_9hW 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\z!*)v/{- 2._1 = 1是在做什么?
is&A_C7yg 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
)yp+!\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]|g{{PWH S^|Uzc .Lz\/ OS 三. 动工
SrzlR) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]Cy1yAv={ ;8m_[gfw >Ya+#j~CZ W,Q"?(+]B template < typename T >
lV!ecJw$ class assignment
&$uQ$]&H {
\eD#s T value;
3c] oU1GfF public :
.zr2!}lB assignment( const T & v) : value(v) {}
:@KU_U)\ template < typename T2 >
wWm1G) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=mV1jGqX } ;
krwY_$q =1g ##VS%&{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g+8{{o= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
yv| |:wZC $(v1q[ig l
+RT>jAmK J<dr x_gc class holder
-+4:}
sD {
D-*`b&i48 public :
S8;Dk@rr(y template < typename T >
g+BW~e) assignment < T > operator = ( const T & t) const
RE/'E?G {
*IWO ,! return assignment < T > (t);
z VleJ!d }
tU7,nE>p } ;
A2 r1%}{ VD+TJ` r |GgFdn`> 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:
\(Z'@5vC g/ONr,l`- static holder _1;
+@D [%l| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*njdqr2c~ aWhhq@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s6SG%Vd 而不用手动写一个函数对象。
e$>.x<
Eq %lPAq b0PqP<{ t tcOgF: 四. 问题分析
F
VW&&ft 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#W[/N|~wx 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
:9H=D^J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3~H_UGw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G]5m@;~l5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
88~BE ^ Z4NNrA# 五. 问题1:一致性
s,>_kxuX 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
JSX-iHhW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
t4)~A5s &UH .e struct holder
v-2_# {
<+D(GH}; //
pk2OZ,14Mj template < typename T >
E/x``,k T & operator ()( const T & r) const
jSVIO v: {
]S+NH[g+ return (T & )r;
P!yE{_% }
D?~`L[}I!} } ;
N{v
<z 6 6jjmrc[#}X 这样的话assignment也必须相应改动:
>#).3 '&@'V5}C{ template < typename Left, typename Right >
*BzqAi0 class assignment
d
dB}mk6 {
|x*~PXb Left l;
`
MIZqHM @ Right r;
SS OF\ public :
b||
c^f
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bmN'{09@ template < typename T2 >
dWV.5cViP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~i 'Ib_%h } ;
;w";s$ Wk w.z 同时,holder的operator=也需要改动:
\C;cs&\Q ]5W|^% template < typename T >
+[C(hhk(" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2lNZwV7 {
rn3GBWC_C return assignment < holder, T > ( * this , t);
rvjPm5[t }
9^ITP!~e* b^b@W^\hn 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。
0Q>f,}W%> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P)x&9OHV qP? V{N return l(rhs) = r;
@{16j#'R 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。
9xL8 ];- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b*w izd ${\iHg[vZ template < typename Tp >
"H I&dC class constant_t
tA'O66. {
*aF#on{ const Tp t;
Dizc#!IGU public :
>jxo,xz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|r2U4^ template < typename T >
!K: const Tp & operator ()( const T & r) const
{RFpTh7f: {
%5<uQc9 return t;
r|2Y|6@ }
9m^"ca } ;
J8Bz|.@Q L{_Q%!h3] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"w3#2q& 下面就可以修改holder的operator=了
6qfL-( G 1FC'DH! template < typename T >
Zd$a}~4~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,h1
z8.wD| {
feg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)/VhkSXbG! }
67Z@Hg :u$nH9kwv 同时也要修改assignment的operator()
n/$1&x1 S8-3Nv' template < typename T2 >
<1i:Z*l. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r(= 现在代码看起来就很一致了。
nn'a`N !,8jB( 六. 问题2:链式操作
j>f 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[-}LEH1[p 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。
^Pqj*k+F 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。
XV)<Oav s 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。
jI})\5<R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WE;QEA / MDkcG"O template < typename T >
#O3Y#2lI struct result_1
9eOP:/'}w {
6lW\-h`NG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tf?syk+jB7 } ;
PvW {g5)S \*] l'>x1 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:
(`C#Tq PuyJ:#a template < typename T >
88%7 struct ref
|C;8GSw>|F {
uL!QeY>k\ typedef T & reference;
hp ?4w) , } ;
@~t^zI1 template < typename T >
^d2#J struct ref < T &>
e5\/:HpI {
kn2s,%\`<p typedef T & reference;
[6+iR } ;
@PH`Wn#S Ht >5R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Da.eVU; KZ8Hp=s template < typename T >
3<Qe'd
^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NXwthc3 {
\YXzq<7 return l(t) = r(t);
}_,\yC9F }
T!-*; yu 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。
+qN}oyL
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|"}F cS
y Vf28R,~m 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
c~1+5& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0PfjD _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'0\,waEu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Uk@du7P1k 最后的布局是:
0j{Rsy Add
=K#5I<x / \
JATW'HWC|I Divide 5
dJvT2s.t[ / \
m
|Isi _1 3
2bu,_<K. 似乎一切都解决了?不。
l', +l{\Z 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。
j@g`Pm%u` 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";2Xh 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:
gX29c RCZ"BxleU template < typename Right >
r{+P2MPW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QMO.Bnek Right & rt) const
:V,agAMn {
(!cG*FrN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sj=x.Tr\ }
g|STeg g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SSr#MIS? 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。
&A/k{(.XP 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。
4F[4H\>' 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。
\zCwD0Z 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。
_E\Cm 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?
V{A_\ 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:
_?VMSu w.7pD template < class Action >
K_SURTys class picker : public Action
y$Nqw9 {
}Gvu!a#R public :
qdW"g$fW picker( const Action & act) : Action(act) {}
\v\f'eQ // all the operator overloaded
{[I]pm~n } ;
.ei5+?V<i <cof 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。
LE@<)}Au^ 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:
QUQw/ Am'%tw
~ template < typename Right >
/Z~}dWI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b((>?=hh {
p<Oz"6_/~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ax)>rP,V }
Q9G\T:^ury =Ch^;Wyt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|Eyn0\OA 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。
uM"_3je{W2 DXI{ jalL template < typename T > struct picker_maker
&~Hx!]uc {
pie8 3Wy> typedef picker < constant_t < T > > result;
!"d"3coQ? } ;
SH1S_EQ< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
FF5|qCV/z {
IGnP#@`5] typedef picker < T > result;
m;4qs#qCg? } ;
n^lr7(!6 3<
'bi}{ 下面总的结构就有了:
1m~-q4D)V 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。
W9D~:>^YP 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。
BjSd\Ul picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{D$5M/$ 至此链式操作完美实现。
|tr^
`Z ;:PxWm|_ zG*
>g 七. 问题3
N^Hj%5 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。
jk\z-hd '.B5CQ template < typename T1, typename T2 >
fxQ4kiI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xqQLri} {
-HU4Ow return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
H`bS::JI- }
iSP}kM} +RBX2$kB 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:
le|Rhs%Z% +HT?>k template < typename T1, typename T2 >
xNd p]u struct result_2
Oq9E$0JW {
w/f?KN typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,,c+R?D } ;
H~NK:qRzK 0-Ga2Go9 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?
Y*QoD9<T?; 这个差事就留给了holder自己。
wg UgNwd1 kNd(KQ<.17 LrH"d template < int Order >
A\w"!tNM| class holder;
egmNX't6f5 template <>
O))YJh"'_ class holder < 1 >
r_hs_n!6 {
>ZwDcuJ~Lz public :
*djVOC template < typename T >
)^`V{iD struct result_1
`iNH`:[w {
lyD=n typedef T & result;
U#G<cV79 } ;
2!_DkE template < typename T1, typename T2 >
.TM.
v5B struct result_2
2Krh& {
X #>:9 typedef T1 & result;
C
%i{{Y&l } ;
eg1Mdg\a template < typename T >
Itz[%Dbiq9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YuUJgt .1 {
wEF"'T return (T & )r;
z"c,TlVN3 }
4YSVy2x template < typename T1, typename T2 >
Lz&FywF-l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D>-srzw {
!l-Q.=yw return (T1 & )r1;
YB1Jv[ }
4:=VHd } ;
hTQ8y10a tIT/HG_o template <>
d=0{vsrB class holder < 2 >
&`IJ55Z-) {
-EJj j { public :
y(wb?86#W5 template < typename T >
>a;LBQ0 struct result_1
m
al?3*x/ {
H]}mg='kI typedef T & result;
9vP#/ -g } ;
'=`af>Nc template < typename T1, typename T2 >
-(},%!-_ struct result_2
}9V0Cu1 {
Nwo*tb: typedef T2 & result;
+|--}iE5n } ;
X%$1%)C9 template < typename T >
vaLP_V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p}Um+I=1 {
B7wzF" return (T & )r;
29^(weT"] }
e'sS",o* template < typename T1, typename T2 >
?kK3%uJy& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{9FL}Jrt {
R7 rO7M! return (T2 & )r2;
"A*;V }
{"2Hv;x } ;
Mh2Zj TBIr^n>Z<k VU1Wr| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
;H3~r^>c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
yIC
C8M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*a^wYWa <iBn-EG l> return l(i, j) = r(i, j);
`oTV)J'~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
CTe!jMZ= }qJ`nN8 return ( int & )i;
IE3GZk+a~ return ( int & )j;
Y4+]5;B8 最后执行i = j;
Nt;1&dwUb 可见,参数被正确的选择了。
aCJ-T8?' @ULd~ (-],VB
(+ IR{XL\WF &7,::$cu 八. 中期总结
KF1Zy; 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:
vQG v4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2r!- zEV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qnb/zr)p 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
hE
E1i oJ tmd} ?,]eN&` CED[\n 1>/ iYf Qp7F3,/# 九. 简化
YCVT0d 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。
<(_Tanx9Q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{6O}E9 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:
P @J)S ? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~xv3R +-*/&|^等
>xA(*7 2. 返回引用。
zf]e"e =,各种复合赋值等
OnU-FX< 3. 返回固定类型。
4 aE{}jp1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M(yWE0 3 4. 原样返回。
&^w" operator,
m?gGFxo 5. 返回解引用的类型。
.<E7Ey# operator*(单目)
*Z\AO'h=Z 6. 返回地址。
0_AIKJrL operator&(单目)
HRJ\H-
V 7. 下表访问返回类型。
#k1IrqUp operator[]
L]H'
]wpn= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N`{6<Z0 operator<<和operator>>
ZNl1e' Vc6
>i|"-O 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。
+*Fe 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D>^g2!b: lD->1=z template < typename Left >
^QjkZ^<dD struct value_return
4e?bkC {
H DD)AM&p template < typename T >
&EYoviFp struct result_1
>j7]gi( {
7=NKbv] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)#GF:.B } ;
x3(
->?)D <$pv;]n template < typename T1, typename T2 >
1M6^Brx struct result_2
=HB(N|9 _d {
EiaP1o typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o~W,VhCP } ;
GY %$7 } ;
@4Zkkjc4b Pd& Npp3 R^=v&c{@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ay||yn: hrO9_B|# 下面我们来剥离functor中的operator()
{;th~[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
z,hBtq:-$ %!AzFL
J|Z return l(t) op r(t)
Vugb;5Vl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vr d16s
return op l(t)
Q, "8Ty return op l(t1, t2)
pr1bsrMuL return l(t) op
)pe17T1| return l(t1, t2) op
LE)$_i8gX return l(t)[r(t)]
_yX.Apv] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xG(iSuz 1G67#L)USq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
LEe{fc?{ 单目: return f(l(t), r(t));
[c lwmx return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k.jBu 双目: return f(l(t));
#6~Bg)7AM return f(l(t1, t2));
u0,QsD)_X0 下面就是f的实现,以operator/为例
]];pWlo! o|y_j49 struct meta_divide
+:=FcsY {
qsXkm4 template < typename T1, typename T2 >
Z!^>!'Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
x{zZ%_F {
dT% eq7= return t1 / t2;
.-mIU.Nwi }
X am8h } ;
rPyjr(I"_ WLwi 这个工作可以让宏来做:
r79P|)\ 1%R${Qhr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
XTk
:lzFH template < typename T1, typename T2 > \
1#7|au%:) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Jr;w>8B), 以后可以直接用
9&Un|cr DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b?Uk%Z]+v 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
'0)`. (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。。。)
+HRtuRv0T ]v),[]Xs kONn7Itbu 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
#>\SK
8IWT;% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P]y{3y:XxM class unary_op : public Rettype
NIQ}+xpC {
$IX(a4' Left l;
dhxzW@'nIL public :
9+@z:j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Mt`LOdiC_ Z:>3AJuS_ template < typename T >
d}Guj/cx, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cZF|oZ6< {
KU{zzn;g return FuncType::execute(l(t));
K0C"s'q }
+zk5du^gZ bXc*d9] template < typename T1, typename T2 >
.E+O,@?< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.>[l@x" {
btnD+O66< return FuncType::execute(l(t1, t2));
n{L^W5B }
>eo[)Y } ;
^'tT_
gT qrj f :k`Qj(7S 同样还可以申明一个binary_op
8d8jUPFQ 4I2:"CK06 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i%<NKE;v7m class binary_op : public Rettype
8rlf9m {
nHDKe)V Left l;
,YBO}l Right r;
X)Tyxppf' public :
J1cz
D |( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:eD-'#@$u RdyKd_0`Q template < typename T >
09P2<oFLn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5Uy*^C7M^ {
]3='TN8aQF return FuncType::execute(l(t), r(t));
?q Q.Wj6Mj }
%(6+{'j~# {:_*P
TVk template < typename T1, typename T2 >
No[9m_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VB4V[jraCF {
B=^M& { return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%uV,p!| ) }
''q;yKpaz } ;
%`$:/3P$U Lk$Mfm5"M =N\$$3m?
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]1H&mc*A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nm%qm DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|E$q S)y 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~l] w=[
z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qRcg|']R 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}2*qv4},! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tBZ?UAe; 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
{2 T:4i5 下面是修改过的unary_op
.=G3wox3 F g):>];<9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l?m 3* class unary_op
+ `'wY? {
A0;{$/ Left l;
,-k?"|tQ d Efk~V\ public :
1B&XM^>/ E#tfCM6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ygg(qB1q N.E{6_{S template < typename T >
>,k2|m struct result_1
7TypzgXNe {
n4XkhY| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=c#mR" 1 } ;
!{(crfXB G\k&sF template < typename T1, typename T2 >
Pjvb}q= struct result_2
`-b{|a J {
eW3?3l`fvt typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.v+J@Y a } ;
5RO6YxQ XknNb{. r template < typename T1, typename T2 >
S}0-2T[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(o{x*';i4 {
"iK'O =M return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vKdS1Dn1 }
lY,9bSF$ "?
V;C template < typename T >
!rqs!-cCQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UaQW<6+ {
-{d(~XIo return OpClass::execute(lt(t));
[6.<#_~{ }
I7'v;* &js$qgY } ;
vt(n: Xk 7VkjnG^!: $mf6!p4 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
PIQd=%?' 好啦,现在才真正完美了。
TDg<&ND3 现在在picker里面就可以这么添加了:
=ty{ugM< B*QLKO:)i template < typename Right >
NW21{}=4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=PjdL32 {
we*E}U4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y~lOkH[z }
NcSi %] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
w5Ucj*A\ ?$/W3Xn0% R-f('[u !g~u'r'1 D42!# 十. bind
su8()]|0x 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。
kO/;lrwC 先来分析一下一段例子
0? KvR``Aj *tDxwD7 /KO2y0` int foo( int x, int y) { return x - y;}
YB]^Y^" e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#_Lgo
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bD1IY1 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。
o O1Fw1Y 我们来写个简单的。
U\YzE.G1]S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
reoCyP\!! 对于函数对象类的版本:
>lO]/3j1 ]XfROhgP= template < typename Func >
>+ Im:fD struct functor_trait
5 ^tetDz} {
eGbjk~,f' typedef typename Func::result_type result_type;
FJsg3D*@J } ;
xw1n;IO4 对于无参数函数的版本:
M_;hfpJZ >~G _'~_f template < typename Ret >
j5 W)9HW: struct functor_trait < Ret ( * )() >
S%Z2J)H" {
z'Fu} ho typedef Ret result_type;
zids2/_* } ;
{'f=*vMI 对于单参数函数的版本:
D}pNsQ X]Ma:1+ template < typename Ret, typename V1 >
1jj.oa] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
QPz3IK% {
m' L8z
fX typedef Ret result_type;
{UOR_Vt!* } ;
D{,
b|4 对于双参数函数的版本:
*W1:AGpz 4VlQN$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$4rMYEn08 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^36m$J $ {
|z.Z='` typedef Ret result_type;
FZJ sZeO } ;
X}j_k=, C 等等。。。
?C|b>wM/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c_.4~>qw J[4IO template < typename Func >
7D)i]68E struct func_return
+Zi@+|"BCN {
]`O??wN template < typename T >
2z=aP!9] struct result_1
N:7;c}~ {
8j&LU, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)|i]"8I } ;
H{fOAv1* c=\H&x3X template < typename T1, typename T2 >
Ni)/L(
& struct result_2
DM)%=C6< {
~;B@ {kFY) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BJI"DrF } ;
uMM?s?q } ;
KZt4 dr *Z=:?4u y6 _,U/9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
J+20]jI |c5r&oM&m template < typename Func, typename aPicker >
IA?v[xu class binder_1
fp2.2 @[ {
K#<cuHGC Func fn;
)M(-EDL>Qk aPicker pk;
BjyGk+A public :
|oI] j_2yTz"G- template < typename T >
N T<>LWo struct result_1
2YL)"
w {
a jyuk@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f)/5%W7n} } ;
('7qJkV l^*'W(% template < typename T1, typename T2 >
\gjYh2> struct result_2
,8MUTXd@ V {
8KrqJN0\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iw==q:$ } ;
n_X)6 s eL7\})!W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+:&,Ts/ Tf1G827 template < typename T >
5bKm)|4z6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K~B@8az {
bW9a_m yE return fn(pk(t));
-l#h^ }
6+hx64 = template < typename T1, typename T2 >
=6N%;2`84 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}pzUHl> {
qz
.{[l return fn(pk(t1, t2));
^k7`:@
z0U }
|6d0,muN } ;
%kRQ9I". ..g?po 1D/9lR, 一目了然不是么?
dq&N;kk
| 最后实现bind
wNX2* Fuuy_+p@G E0Y>2HOuL template < typename Func, typename aPicker >
lS.&>{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gISG<!+X^ {
cU^Z=B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6pHn%yE* }
>)sB#<e im6Rx=}E{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
E~y@ue: 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。
V#Hg+\{d TC%ENxDR 十一. phoenix
~x:B@Ow Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
TNHkHR[& +l "z for_each(v.begin(), v.end(),
xElHYh(\ (
#H;yXsR` do_
KG!W,tB [
E
mUA38 cout << _1 << " , "
GRt1]%l#$ ]
?Z]5
[ .while_( -- _1),
q
(?%$u. cout << var( " \n " )
NZ}DbA+g;| )
-f+U:/'.>v );
&ZmHR^Flz {g%F 3- 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
TbY<(wrMZ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
U=<d;2N# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`H:5D5] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
m3cO{
1I ^WZcM#~TL `pHlGbrW template < typename Cond, typename Actor >
Od?M4Ed( class do_while
?W#>9WQi {
-W^jmwM Cond cd;
b?p_mQKtZ Actor act;
Bbb_}y|CA public :
]7*Z'E template < typename T >
UJqDZIvC struct result_1
eX;Tufe*(Q {
~s
:Ml typedef int result_type;
{Q&@vbw' } ;
tKnvNOhn lcv&/ A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k3-'!dW< YkPc& template < typename T >
Slk__eC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AjTkQ)
{
Z#+{ksU do
V!sT2 {
f`8]4ms" act(t);
] Q 'Ed }
^x! N] while (cd(t));
/_N*6a~ return 0 ;
y%y F34 }
@AXRKYQ{t } ;
rRTAWAs%T 3$.R=MQ7 x>u \ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h83;}> 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。
N W/RQ( 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。
kl0!*j 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。
X-tc Ud 下面就是产生这个functor的类:
kIm)Um j^t#>tZS O4Wn+$AN template < typename Actor >
}b//oe7 class do_while_actor
?0v(_ v {
7*!h:rg Actor act;
%n^jho5 public :
6#,VnS)`q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7e{w)m:A
G_fP%ovh template < typename Cond >
l!U_7)s/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
To x{Sk3L } ;
j}0W|* IZ<d~ [y mkA1Sh{hX> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
*rY@(| 最后,是那个do_
:# 1d;jx lJ+05\pE W?a{3B class do_while_invoker
C~16Jj:v {
r<Il;?S6 public :
\#(3r1( template < typename Actor >
q*^Y8s~3I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J!
;g.q {
Tgpf0( return do_while_actor < Actor > (act);
.'zXO }
bITc9Hqc } do_;
54TW8y `h 9uV'#sR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zJp}JO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hJqLH?Ri 最后来说说怎么处理break和continue
+*dG'U6 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。
8>Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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