一. 什么是Lambda
<i}lP/U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H$GJpXIb 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
NJ"
d` R Ptc \4 zg)-RCG H#yBWvj*H class filler
v(PwE B] {
dG5p`N% public :
Buazm3q8H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#Fp5>%* } ;
@nIoYT=' }\+7*| q0* e1QL 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
eAvOT$ !8'mIXZ$ B[2 qI7D$ .v<Q-P\8/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eRV4XB : cPQUR^!5 ^Yu<fFn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_G9vsi oUXi4lsSc ZY NHVR +-8S,Rg@ 二. 战前分析
b=Rw=K.
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。
u/W 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
|/Q7 o1i CVo2?ZQ zB,Vi-)vH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V)HX+D> /* --------------------------------------------- */
P[E:=p vector < int *> vp( 10 );
fcDiYJC* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j A/xe /* --------------------------------------------- */
TCb 7-s sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z+# =]Kw) /* --------------------------------------------- */
^Bkwbj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`R\aNgCS} /* --------------------------------------------- */
iv3=J
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
RZKdh}B?\ /* --------------------------------------------- */
2h Wtpus for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h?cf)L \J@i:J6x$1 AC`4n|,zJ; WX2:c,%: 看了之后,我们可以思考一些问题:
ey icMy`7{ 1._1, _2是什么?
?ks3K-.4 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
#2&DDy)Bf 2._1 = 1是在做什么?
M}jF-z 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
RXo!K iQO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
a?63 5*9K fV}: eEo|Y 1Z.
D3@ 三. 动工
4$HU=]b6Tf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gmF Cjs ;;A8*\*$ /iz{NulOz* /Mac:;W` template < typename T >
D/& 8[Z/Cn class assignment
iR_j
h=2{ {
x:Mh&dq? T value;
N*vBu` public :
'{e9Vh<x assignment( const T & v) : value(v) {}
pb>TUKvT& template < typename T2 >
^T^l3B[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:K-05$K } ;
}(*eR F' gd#j{yI/Xf 0Yh Mwg? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0[\^Y<ec 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|$hBYw k/U1
: 9 WAd5,RZ? huPAWlxT class holder
aicvu(%EE {
}8joltf public :
C2l=7+X#W template < typename T >
. 5cL+G1k# assignment < T > operator = ( const T & t) const
PTt#Ixn, {
uItzFX* return assignment < T > (t);
.mr&zq }
J(0E'o{ug } ;
7yUtG^'b U,;a+z4\ 8ClOd<I 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' oK
0" !06
!`LT static holder _1;
pfs'2AFj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r)4GH%+?fv TnuNoMD. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!+<OED=qe 而不用手动写一个函数对象。
Z}b25) E:_m6
m D'Fj"&LK 1KHFzx, 四. 问题分析
\3WF-!xe 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。
.el&\Jt 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。
:NHP," 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pm)kocG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w)nFH)f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5c8tH= "7G> 五. 问题1:一致性
QsXy(w#F 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?|
E}YJGFB7" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w<qn @f [Dzd39aKr struct holder
l0
Eh? {
ZqONK^ //
\sSt _|+ template < typename T >
-@I+IKz T & operator ()( const T & r) const
2aDjt{7P {
h?8I`Z)h return (T & )r;
u0o}rA }
%z9lCTmy } ;
z_;:6*l=: `rWT^E@p5m 这样的话assignment也必须相应改动:
.eNeqC pW
y+oZ template < typename Left, typename Right >
t9U-c5bR class assignment
M/d6I$~7z {
B.Szp_$ Left l;
l?f%2:}m Right r;
qcmf*Yl:v public :
[.
rULQl assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iNlY\67sW template < typename T2 >
2#i*'. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j\LJ{?;jC } ;
}ldOxJSB? 7o99@K, 同时,holder的operator=也需要改动:
N=vb*3ECg _nn\O3TB template < typename T >
U8>M`e"D assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'joc8o sS {
@5=2+ M return assignment < holder, T > ( * this , t);
*XCgl*% * }
WDF;`o*3 8kRqF?rbj 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。
{:%A
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#Wf9` !gyEw1Re7 return l(rhs) = r;
K/;*.u`: 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。
?=FRnpU? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
r@30y/C a,/wqX template < typename Tp >
'gaa@ !bg class constant_t
3}F{a8iIm {
K(:
_52rt const Tp t;
~d9@m#_T#~ public :
b}-/~l-: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
r8wip\[ template < typename T >
#
o;\5MOE% const Tp & operator ()( const T & r) const
(fTi1
I! {
)q8!:Z return t;
OL2 b }
/[FES78p } ;
,zP.ch0K {0~xv@ U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m"|AD/2;( 下面就可以修改holder的operator=了
o3ZqPk]al e.>>al template < typename T >
Py!
F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z/*X)mBuB {
LJh^-FQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y+ Qm. }
4k]DktY}. V."qxKsz 同时也要修改assignment的operator()
qt.Y6s:r_ hgU#2`fS template < typename T2 >
!xRboPg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:9.QhY)D 现在代码看起来就很一致了。
P.>5`^ M>xjs?{%k 六. 问题2:链式操作
<cUaIb;(4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Be4n\c. 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。
p+y2w{{ 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。
D&]dlY@* 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。
D:I6nSoC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`9vCl@"IV "b6ew2\ template < typename T >
RLE6=#4 struct result_1
Cu,#w3JR {
#^zUaPV 7r typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pN-c9n4#j } ;
x#hGJT dFw>SYrpu 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:
6<`tb)_2~
VM"z6@ template < typename T >
^;DbIo\6H struct ref
})TXX7[h {
s6HfN' typedef T & reference;
h;RKF\U:" } ;
E!6 Nf[ template < typename T >
VYAz0H1-_ struct ref < T &>
QZO9CLX 8k {
J.g4I|{ typedef T & reference;
qCUn.
mI } ;
vbMt}bM(GD rd0[(- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t)n}S;iD cpJ(77e template < typename T >
sR*.i?lN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
H]a@"gO {
rD*CLqK return l(t) = r(t);
,f3Ck*M }
,2/y(JX}*! 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。
%7n(>em 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;qwNM~ #
ZcFxB6) 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
C0#"U f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YgCSzW&( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cd-;?/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
kM o7mkV 最后的布局是:
meM61ue_2 Add
SBog7An9SI / \
y'21)P Divide 5
LE>b_gQ$
2 / \
:,*{,^2q: _1 3
u^Ss8}d 似乎一切都解决了?不。
|j>fsk~ 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。
f !D~aJ 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。
'du{ky 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:
|`c=`xK7' n>##,o|Vr# template < typename Right >
r[votdFo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5:6]ZFW Right & rt) const
@,%IVKg\ {
- )brq3L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
se, 0Rvkt }
8Z1pQx-P2C 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/4_^'RB 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。
+:D90p$e 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
tiHP?N U 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
O9Fg_qfuT_ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
9 ! 6\8 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?=^M(TA; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
6d%'>^`(o- "<LVA2v; template < class Action >
|8<P%:*N class picker : public Action
Ej7>ywlW {
_=d
X01 public :
S-D=-{@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Zyx92z9Y // all the operator overloaded
I6B4S"Q5< } ;
Rb=8(# ;~
,<8 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>~)IsQ*% 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
mok%TK cJQ& #u template < typename Right >
[bIR$c[G picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)?qH#>mD6 {
CTOrBl$70 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U2@Mxw }
KfkE'_F Dw-i!dq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kV$$GLD\ 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。
YnLwBJ 2i L^Q q[> template < typename T > struct picker_maker
Zv8I`/4? {
XDM~H typedef picker < constant_t < T > > result;
H.R7,'9 } ;
n"P29" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jh3XG {
fNllF,8} typedef picker < T > result;
.)Af&+KT } ;
( /): ``j8T[g 下面总的结构就有了:
Y\pRk6, 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。
5lp}; 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。
]0yYMnqvr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|fTWf}Jx 至此链式操作完美实现。
5Rc^5Nv 48 | u{ n;+e( ob;; 七. 问题3
XnCrxj 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。
#vnJJ#uI|> |Vq&IfP template < typename T1, typename T2 >
E
02l=M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lAcXi$pF {
R:}u(N return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SSh=r }
X8Ld\vZYn X|3l*FL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-jJw wOm m?$peRn3{ template < typename T1, typename T2 >
vxrRkOU1 struct result_2
oF9c>^s {
#Lq{_Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HvSYE[Zt| } ;
*[MK{m _o-lNt+ 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?
:a#pzEK 这个差事就留给了holder自己。
tEE1`10Mt Q|+g= |%^ NcVsQV template < int Order >
Y3J;Kk#AH class holder;
iNxuQ7~ template <>
6QC=:_M; class holder < 1 >
d|, B* N(w {
Y=- ILN(" public :
rWXw/a template < typename T >
>.]'N:5 struct result_1
v1E=P7}\{s {
<m|\#Jw_V typedef T & result;
_P]!J~$5 } ;
ZJ7<!?6 template < typename T1, typename T2 >
P4~=_Hh struct result_2
ggR--`D[ {
49("$! typedef T1 & result;
OSsxO(;g } ;
S
;; Z template < typename T >
8%;K#,> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7 ?O~3 {
s?2DLXv}! return (T & )r;
uKBSv*AM }
%j=xL V\ template < typename T1, typename T2 >
ydyGPZt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L`!M3c@u {
v-J9N(y" return (T1 & )r1;
x`#|8 }
yQXHEB } ;
RXj6L~vs5_ VZJ[h{ 6 template <>
^S'#)H-8C3 class holder < 2 >
Rt{`v< {
W?B(Jsv public :
BIr24N template < typename T >
/
hl:p struct result_1
=`l).GnN2` {
~GWn > typedef T & result;
h6Vm;{~ } ;
<%2A,
Vz" template < typename T1, typename T2 >
EpO5_T_ struct result_2
_E{hB {
P=j89-e typedef T2 & result;
a V4p0s6ZZ } ;
t`XYY template < typename T >
jb~/>I^1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x\
pC& {
7fOk]Yl[ return (T & )r;
tv+H4/ }
N~%F/`Z<+ template < typename T1, typename T2 >
SgOn:xg;3L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o~*5FN}%+l {
'Si1r%'m# return (T2 & )r2;
'<v/Gl\ }
c
QjzI# } ;
Wy'H4Rg8 a^*@j:[ #h 4`f 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> >。
![v@+9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w;;.bz m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-cjwa-9
~ F_Q?0 Do0' return l(i, j) = r(i, j);
$=?CW( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:PrQ]ss@C5 !U@?Va~Zn return ( int & )i;
"o*zZ;>^ return ( int & )j;
H@uCbT 最后执行i = j;
u,d@oF(= 可见,参数被正确的选择了。
zai x_mR zlh}8Es r`Qzn" H 8G>;X;W Ng6(2Wt0e 八. 中期总结
\?bp^BrI 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
kW#{[,7r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"))G|+tz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\gh`PS-B 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q&Rj)1! }<EA)se" 2[\I{<2/9 LN8V&'> 3zO'=gwJ rf% E+bh4 九. 简化
,Z7tpFC 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?s<'3I{F` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
dnby &-+T 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
BVx: JiA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%C]K`=vI- +-*/&|^等
.Qpqbp 8 2. 返回引用。
HqW| =,各种复合赋值等
kQRkby 3. 返回固定类型。
X^PR];V:$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
HS|X//] 4. 原样返回。
oJF@O:A operator,
{e4ILdXM 5. 返回解引用的类型。
MSmvQ operator*(单目)
n')#]g0[ 6. 返回地址。
`hD\u@5Tw operator&(单目)
("t;
2Mw 7. 下表访问返回类型。
c1IK9X* operator[]
u3 mTsq! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o9!DK operator<<和operator>>
UGy~Ecv vG'JMzAm 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。
<t{T]i+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v'C`;I rNL*(PN}lO template < typename Left >
U!"+~d) struct value_return
U$J l5[`F^ {
9HOdtpQOV template < typename T >
BfLh%XC struct result_1
qY24Y {
I9ga8mG4-' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
XD5z+/F<"0 } ;
"+js7U- -f.<s!a template < typename T1, typename T2 >
Tc6H%itV struct result_2
K8.=bGyg {
4c2*)x$@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=kq!e } ;
z G
{1; } ;
llbj-9OZL &Bbs\
; GM6Y`iU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a*d>WN.;U %f.(^<Gu 下面我们来剥离functor中的operator()
DRLX0Ml]\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
eKlh }v 0k I.dX) return l(t) op r(t)
bJD2c\qoc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TxYxB1C) return op l(t)
#c V_p return op l(t1, t2)
EPCu return l(t) op
nT0FonK> return l(t1, t2) op
FAVw80?5k return l(t)[r(t)]
n&x#_B- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Be{7Rj v y< hIXC 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:
'&5A*X]d 单目: return f(l(t), r(t));
qb y! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N(v<*jn 双目: return f(l(t));
8t!/Op? return f(l(t1, t2));
^tIi;7k 下面就是f的实现,以operator/为例
~Dw.3P:- CUB= T] struct meta_divide
pHlw&8(f" {
Nhv~f0 template < typename T1, typename T2 >
Akf?BB3bC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
zE +)oQ, {
(!Q^.C_m return t1 / t2;
q<rB(j-( }
Ti
}Ljp^O } ;
i,BE]w F>,kKR- 这个工作可以让宏来做:
Z
4uft $u`y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]3<k>? template < typename T1, typename T2 > \
<qs>c<Vj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=$UDa`}D 以后可以直接用
&[}T41 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
n83,MV?- 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
}E+}\& (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。。。)
Bry\"V"'g +(VHnxNQs 8V%(SV 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
K
oPTY^ +Sk ; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\+mc class unary_op : public Rettype
az~4sx$+} {
XM$r,}B k Left l;
aDuO!?Cm public :
UUy|/z% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0[g8 zp>q$e40 template < typename T >
_8 b)Xx@5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b>AFhj : {
&Ib8xwb: return FuncType::execute(l(t));
dV<|ztv }
;Y#~2eYCz Q>u$tLX& template < typename T1, typename T2 >
4(MZ*6G]? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K'~wlO@O {
4flyV - return FuncType::execute(l(t1, t2));
]Kb }
*4Cq,o`o> } ;
x|G#oG)_ RuDn1h#u{ .WA(X5 同样还可以申明一个binary_op
KFBo1^9N (Vglcj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mmm025. class binary_op : public Rettype
T<06y3sN {
,x}p1EZ Left l;
w@7NoD= Right r;
wxpE5v+f| public :
IC>OxYg* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k.>*!l0 `6`NuZ*6g template < typename T >
?y!0QAIXK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q@hx+aM {
^HumyDD6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
P&C,E E$ }
Y[9x\6
_E 7Xm7{`jH template < typename T1, typename T2 >
l2KR=&SX/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a0OH {
vbzeabm return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ipnvw4+ }
&yv%"BPV } ;
- XIjol( @ 'rk[S}A Ia$&SS)K 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
wy"^a45h 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0PD]#.+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I&qT3/SVI 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
8SK}#44Xz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0\O*\w? 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
lq=|= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fD#|C~:= 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:;\>jxA 下面是修改过的unary_op
a(s}Ec${Z _Dl!iV05: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(Y\aV+9[ class unary_op
EAp6IhW{ {
Udv5Y Left l;
LF?83P,UJ# Zso&.IATng public :
/rN%y 'h_PJ% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g2.%x \d 7!.%HhU0 template < typename T >
7$'%*|C. struct result_1
$w`QQ^\ {
C72?vAc,F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gP1~N^hke] } ;
sF^3KJ| 7$x~}*u template < typename T1, typename T2 >
<@ D`16%& struct result_2
'm9f:iTr {
c%c/mata? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(-DA% } ;
{C Qo}@.7 He="S3XON template < typename T1, typename T2 >
'$*d:1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lc(D2=% {
dHc38zp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~,KAJ7O_ }
s`M[/i3Nm 1C(6.7l template < typename T >
Ffk$8" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rq~\Yf+Pm {
GJW+'-f return OpClass::execute(lt(t));
9qkH~B7 }
R4GmUCKB= 2j8^Z } ;
1XQJ#J1/ ]8KAat~J Gjq:-kX\ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@gc lks/M 好啦,现在才真正完美了。
^^QW< 现在在picker里面就可以这么添加了:
N#'+p5|> /-JBzU$ template < typename Right >
1$oVcDLl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U;o[>{L {
lob{{AB,! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
qW[p .jN }
]C^D5(t/cd 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>qUYxG8 cGiS[-g B4 5B`Ay Y\luz`v \)859x&( 十. bind
h"/FqO 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。
mcAg,~"HB 先来分析一下一段例子
B8-v!4b0` GCCmUR9d N8|=K_;& int foo( int x, int y) { return x - y;}
hM\<1D
CKG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zq-"jpZG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{^gbS 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。
0 (jb19 我们来写个简单的。
2)]C' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;mH1J'.(a 对于函数对象类的版本:
]^MOFzSz~ [q]"_4L0;d template < typename Func >
A,D67G<v` struct functor_trait
6T{Zee {
Z#YkAQHv5 typedef typename Func::result_type result_type;
rBLkowDP* } ;
9k =-8@G9 对于无参数函数的版本:
;V]EF bUbM } template < typename Ret >
9{@ #tx struct functor_trait < Ret ( * )() >
;m$F~!Y {
z5IHcZ typedef Ret result_type;
}LQ*vD-Jj } ;
q#wg2 对于单参数函数的版本:
i>6SY83B} rks+\e}^Z template < typename Ret, typename V1 >
Q#P=t83 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qR0V\OtgY~ {
$~c?qU typedef Ret result_type;
3?I^D /K^ } ;
Gb+cT 对于双参数函数的版本:
%J4]T35^2 3`_jNPV1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g/,fjM_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Q#xeu {
'SF+P)Kmz typedef Ret result_type;
|eL&hwqzG } ;
iA*Z4FKkT 等等。。。
x bF*4;^SI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(;YO]U4 OD<0,r0f, template < typename Func >
W Da;wt struct func_return
,GEMc a,` {
JoQzf~ template < typename T >
3n9$qr=' struct result_1
{V%ZOdg9 {
])h={gI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
VpSk.WY/ e } ;
<\Nf6>_qEM Nw $io8:d
template < typename T1, typename T2 >
\W;~[-"# struct result_2
zMb7a_W {
:7%JD .;W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Pi::cf>3 } ;
_H@s^g } ;
2{c ;ELq ]YkF^Pf!v ERQa,h/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0$l=ME( \lHi=}0 template < typename Func, typename aPicker >
OqUEj 0X class binder_1
WpC@nz? {
J]ivIQ Func fn;
R[
S*ON aPicker pk;
~!~VC)a* public :
A$ %5l G;615p1 template < typename T >
@va{&i`%A7 struct result_1
ZmO/6_nU? {
?6Cbx6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uoFH{.) } ;
#/sKb2eQ ba|x?kz template < typename T1, typename T2 >
)/2* <jr struct result_2
jo=XxA {
y=YD4m2 W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&Th/Qv}[ } ;
&5/`6-K !JUXq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$/,qw
3?Y%|ZVM template < typename T >
(xK=/()}q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`m<l8'g {
1iaNb[:QX return fn(pk(t));
N J:]jd }
k#`.!yI, template < typename T1, typename T2 >
O]w &uim typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W5}.WFu {
jEklf0Z return fn(pk(t1, t2));
2N)=fBF%- }
qfE/,L(B } ;
%^^2 :BCjt@K} ttLChL 一目了然不是么?
-Qo`UL.} 最后实现bind
dW;{,Q iKV;>gF,)v E5 H6&XU template < typename Func, typename aPicker >
jD0^,aiG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U/,`xA;v> {
O<S*bN>BF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!l~tBJr*sB }
ItQI M# e`4OlM] 2个以上参数的bind可以同理实现。
kJy<vb~
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/YHBhoat 4 *He<2g 十一. phoenix
.Xo, BEjE/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1W8[
RET 9g>]m6 for_each(v.begin(), v.end(),
xZtA) Bp (
u%a2"G| do_
0@,,YZf [
X"J79?5 cout << _1 << " , "
HoymGU`w ]
M]jzbJ3Q .while_( -- _1),
?A(=%c|,g cout << var( " \n " )
)HS|pS: )
W2tIt&{ );
`>rdn*B 9+@_ZI- 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
u%5B_<90V 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
T#J]%IDd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O-wR48Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?YXl.yj HYLU]9aH8 ?F*gFW_k template < typename Cond, typename Actor >
[[JwHM8H& class do_while
:
i3 -7k {
J\_tigd Cond cd;
(o{QSk\ Actor act;
vb9G_Pfz public :
"pdG%$ template < typename T >
:Ff1Js(Z struct result_1
-#3B>VY {
-DX|[70 typedef int result_type;
V5K`TC^ } ;
*`ji2+4Sjw yXc/Nl% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:2 ?dl:l $Xk1'AzB8 template < typename T >
)eY3[>` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cliP+# {
3 _:yHwkD do
j?/T7a^ {
W)<us?5Ec5 act(t);
$4 >K2 }
p:k>!8.Qho while (cd(t));
O]m,zk return 0 ;
Sq-mH=rs] }
?b2"~A } ;
-nN }8&l s4;SA q3T'rw%Eh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?5'UrqYSW 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。
<bXfjj6YJ@ 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。
"1&C\}.7 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。
#]:yCiA 下面就是产生这个functor的类:
TTmNPp4q `DC)U1 G~8C7$0z template < typename Actor >
~7 C` a$ class do_while_actor
rh${pHl {
d;:+Xd` Actor act;
b0tr)>d public :
;-n+=@]7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~${.sD\ KxGK`'E'r template < typename Cond >
n_)d4d zl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-"\z|OQ } ;
bf'@sh%W 7od!:<v/ C \H%4p1r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fE|([` ! 最后,是那个do_
Y=x]'3}^ ?#rDoYt/Sx +<"sC+2 class do_while_invoker
9-Qub+0o {
K
{!eHTU public :
?X]7jH<iw; template < typename Actor >
d;
oaG (e do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H^B/
'#mO {
hoO8s#0ED return do_while_actor < Actor > (act);
$0AN5 |`g\ }
j Bl I^ } do_;
+g/y)] AP |B;:Ald 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<S6|$7{1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(YGJw?] 最后来说说怎么处理break和continue
kRTT
~ 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。
X@\rg}kP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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