一. 什么是Lambda
+M=h+3hw]( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1ubu~6 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,
|Rfj
0+ xv]z>4@z, "^4*,41U I*-\u class filler
zb0NqIN: {
x@
=p public :
>j?5?J" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|P5dv>tb
F } ;
fV"Y/9}( mV^w|x 31G:[;g 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:
Gld~GyB\k :qo[@ x{ q'jOI_b RE t&QP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\m7\}Nbz0/ uc,>VzdB =zn'0g,J4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M ygCg(h .BPd06y VN)WBv
SWdmej[ 二. 战前分析
"(mJupI 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。
:j]6vp6 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
<J^5l0)q m'2F#{ phDIUhL$z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pim /* --------------------------------------------- */
|lLe^FM vector < int *> vp( 10 );
%E%=Za transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[],[LkS /* --------------------------------------------- */
QbdXt%gZe sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$j- Fm:ZIA /* --------------------------------------------- */
-)-:rRx- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$PMr)U /* --------------------------------------------- */
s~,!E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Apu-9|oP /* --------------------------------------------- */
8fQ~UcT$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qBk[Afjgz ~;(\a@ _ Ls2OnL9 \B')2phE 看了之后,我们可以思考一些问题:
@C-dCC? 1._1, _2是什么?
%>K(IRpMW 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。
hEjvtfM9\- 2._1 = 1是在做什么?
k[mp( 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。
Cnpl0rV~5 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。
5{-Hg[+9 U$D:gZ 4"PA7
e 三. 动工
9ZOQNN<ex 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
qo9&e~Y<G oxFd@WV5 (l][_6Q e|A=sCN- template < typename T >
Rq15AR class assignment
em'3 8L|( {
SMvlEj^ T value;
djf8FNnn public :
f$ /C.E assignment( const T & v) : value(v) {}
?z`yNx6 template < typename T2 >
'\H
& EJ' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*)r_Y|vg } ;
Iv7BIK^0 ;Qd'G7+ <mLU-'c@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%.[AZ> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SFWS<H(IN lS;S:-
-F fpNq o)\EfPT class holder
= r=/L {
s/?(G L+Ae public :
U&kdR+dB template < typename T >
uF,%N assignment < T > operator = ( const T & t) const
_z^&zuO {
'&/Y}] return assignment < T > (t);
1%.CtTi }
R{4[. } ;
Wbmqf
s pv|D{39Hs K<ldl. 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:
IOUzj{G# nNM)rW static holder _1;
xs
>Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RV5;EM)~[ i#lO{ ] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~xZ)btf 而不用手动写一个函数对象。
ilj9&.isB 5o~AUo{ j|% C?N fwyz|>H_Y( 四. 问题分析
Jxb+NPUB 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。
fl9J 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。
6v-2(Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oX]c$<w5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"6'# L, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NE$=R"<Gv gJn_8\,C>Q 五. 问题1:一致性
Y'LIk Q\ 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?|
QXT*O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
eYjr/`>O *C(XGX\?- struct holder
r`'n3#O* {
hz+x)M`Y //
;lo!o9`< template < typename T >
n|iO)L\9aB T & operator ()( const T & r) const
{Uu|NA87Cd {
F0 FF:>< return (T & )r;
)![?JXf }
?\Jl] {i2 } ;
~lLIq!!\ <[GkhPfZ 这样的话assignment也必须相应改动:
0l ]K%5# 9a9{OJa6M template < typename Left, typename Right >
%,*{hhfu class assignment
'`Z5.<n7p {
@(A[H^E Left l;
"h}miVArS Right r;
vJfex,#lv public :
H6XlSj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EWg\\90 template < typename T2 >
wg=ge]E5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7.l[tKh } ;
ZK@ENfG 9q-9UC!g 同时,holder的operator=也需要改动:
h>+,ba"D q~=]_PMP template < typename T >
>{^&;$G+* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XaV h. {
<k&Q"X:" return assignment < holder, T > ( * this , t);
aD@sb o }
=q(;g]e +idj,J| 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。
xCMcS~
3/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zR+EJFf qqSf17sW return l(rhs) = r;
:YU_ \EV 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。
)FkJ=P0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Bp`?inKBOd r-+ .Ax4L" template < typename Tp >
pN"d~Z8 class constant_t
mh"&KX86W {
LuB-9[^< const Tp t;
eEIa=MB* public :
$4y;F] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kckWBL template < typename T >
Bg*Oj)NM const Tp & operator ()( const T & r) const
2Ke?* {
vl<W`)' return t;
oq4*m[ }
k1HukGa } ;
(7G5y7wI" [ 44d(P' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j^}p'w Tu{ 下面就可以修改holder的operator=了
6u`E{$ %l!Gt"\xm template < typename T >
7yLO<o?9w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.V9/0 {
({g7{tUy^H return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
L\--h`~YU }
Bkvh]k;F8 )>$@cH 同时也要修改assignment的operator()
U)%gzXTZ% )2KQZMtgm] template < typename T2 >
A\9QgM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{#aW")x^# 现在代码看起来就很一致了。
pZx'%-\-T ^fT|Wm< 六. 问题2:链式操作
o;+$AU1f 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TQyi-Dc 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。
y#Je%tAe
2 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。
-NW7ncB| 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。
yES+0D 5< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XS5*=hv: 7jIye 8Zi8 template < typename T >
qi7(RL_N struct result_1
^W|B Xxo {
Zi5d"V[}T typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C
7)w8y } ;
M8oCh QZ!;` ?( 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:
WV]%llj^ .}W#YN$ template < typename T >
B -XM(Cj struct ref
z DDvXz {
eYd6~T[9 typedef T & reference;
R0dIxG% } ;
$\BRX\6(- template < typename T >
G9y
0;br struct ref < T &>
wg<UCmfu! {
EHk(\1!V typedef T & reference;
^V]DQ%v"I } ;
AnK-\4 +X)n} jh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6% +s` gd~# uR\ template < typename T >
[C)JI; \ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!Z+4FwF {
TEC'}%
return l(t) = r(t);
*~b3FLzq }
_jkH}o ' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
W\xM$#)m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cR.[4rG' &w@~@] 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
Y{yN*9a79 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r?Y+TtF\e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(ATvH_Z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)U4h?J 最后的布局是:
ZZ 1s}TG Add
nNe`?TS?f / \
rG7S^,5o Divide 5
1QHCX*_ / \
;DWtCtD _1 3
Of|e]GR 似乎一切都解决了?不。
.eQIU$Kw!O 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
4}nsW}jCc 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
F$ a?} } 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:
z:PH _N~ Y XC?q template < typename Right >
u+7B-l=u* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q7id?F}3& Right & rt) const
ZSL:q%:. {
bJ8~/d]+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SZ+<0Y| }
VKa- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~r~~0|= 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。
TF %8pIg>Z 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。
mi~BdBv 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。
Iq&S6l <0 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。
$#V^CmW. 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
<,S0C\la= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
^/+0L[R r.e,!B s template < class Action >
%I]?xe6 class picker : public Action
5[WhjTo {
FrSeR9b public :
s^_E'j$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q
!5P // all the operator overloaded
ailje } ;
c"+N{$ vp ]Y[8|HJ8 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。
1m-"v:fT5D 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:
*"E?n>b ^&t(O1.- template < typename Right >
+NRn>1] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0D1yG(ck {
`~( P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rVkoj;[ }
lj"L Q(^ ki6`d? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:)nn/[>fC 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。
sY,!Ir`/` 3mn0 template < typename T > struct picker_maker
o"^}2^)_SR {
r;w_B%9 typedef picker < constant_t < T > > result;
4ei
.- } ;
i L1.R+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xmtbSRgK9 {
96F:%|yG typedef picker < T > result;
z)5n&w
S } ;
x&R&\}@G m ~c!zTe 下面总的结构就有了:
-5\aL"?4 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。
ua:.97~Ym 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。
G*BM'^0+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O#A1)~ 至此链式操作完美实现。
:EyH'v MAR
kTxzi $XFG1?L! 七. 问题3
u0$7k9mE 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。
X.s?=6}g L4sN)EI template < typename T1, typename T2 >
UA,&0.7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)T#;1qNB {
I(Nsm3L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%R;cXs4r }
N(&FATZUW J+\F)k>r 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:
,-CDF)~G=3 $?Aez/ template < typename T1, typename T2 >
/_,~dt struct result_2
NOx&`OU+ {
Vu\|KL| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B<1*p,z } ;
-f9M*7O<gf /N%f78
Z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|@nvg>mu 这个差事就留给了holder自己。
yN3Tk}{V *BXtE8
BU v/+ dx/ template < int Order >
? |8&!F class holder;
{]<D"x; template <>
+1d\ZZA|6& class holder < 1 >
k|A!5A2 {
F5
LQgK-z public :
:VN<,1s9p^ template < typename T >
WKah$l struct result_1
"fpj"lf- {
WP]<\_r2 typedef T & result;
e_1mO 5z } ;
ePs<jrB< template < typename T1, typename T2 >
@O45s\4-* struct result_2
+=k?Dp[ {
m6;Xo}^w typedef T1 & result;
cJA:vHyw } ;
H&03>.b template < typename T >
Z;>~<#!4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z$ftG7;P0 {
#Ejly2C, return (T & )r;
Ep?a>\ }
}qKeX4\- template < typename T1, typename T2 >
\B}W(^\wg; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
';ZJuJ. {
+XpRkX&- return (T1 & )r1;
(|[3/_!;v }
"^XN"SUw } ;
`% ENGB| %x927I> template <>
?ft_ class holder < 2 >
.R
gfP'M {
)K?GAj]Pq public :
3P6'*pZ template < typename T >
XS!ZTb>[ struct result_1
:mJM=FeJ {
YAPD7hA typedef T & result;
QE #$bCw } ;
E{fnh50^Q. template < typename T1, typename T2 >
6AwnmGL(;; struct result_2
Dq?2mXOqD {
?+|tPjg$ typedef T2 & result;
yBe/UFp+ } ;
]bR'J\Fwl template < typename T >
ib&qH_r/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
> Qtyw.n {
'pe0Q- return (T & )r;
|M?HdxPa }
F0JFx$AoD template < typename T1, typename T2 >
3>(`Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i4pJIb {
\\lC"Z#J` return (T2 & )r2;
lET)<V(Y }
BdKtpje } ;
EK#m?O:> EsWszpRqb m2! 7M%]GC 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
NN:TT\!v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b910Z?B^L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4eEs_R vjb?N return l(i, j) = r(i, j);
8`t%QhE2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LF~#4)B
B1M/5cr. return ( int & )i;
y|dXxd9 return ( int & )j;
z3C^L 最后执行i = j;
s z\RmX 可见,参数被正确的选择了。
?>y-5B[K/( <e^/hR4O oW[,EW+u [:QMnJ .+Ej%|l% 八. 中期总结
<J)A_Kx[57 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ay_D.gxz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XNUqZ-M: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-T?IkL) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5u46Vl{ #CPP dU$ !I[n|r " ?I'-C?(t@1 B@]7eVo m-8 9nOls 九. 简化
.m?~TOR 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。
>bN~p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nvPE
N 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:
EaD@clJS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NVeRn +-*/&|^等
~TH5>``;gF 2. 返回引用。
ak) -OL1 =,各种复合赋值等
mi<D
bnou 3. 返回固定类型。
$NT9LtT@K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^\&g^T% 4. 原样返回。
HF: T]n, operator,
#(
sNk,^Ax 5. 返回解引用的类型。
q|X4[E|{Q operator*(单目)
@$P!#z 6. 返回地址。
Zd U{`>v operator&(单目)
E`fssd~ 7. 下表访问返回类型。
[
5W#1 & operator[]
7J;~&x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3DAGW"F operator<<和operator>>
.crM!{<Y : W^\
mH 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。
5^K#Tj ;2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m"(d%N7 _P<lG[V template < typename Left >
d?M!acB struct value_return
nRB>[lG {
rm=~^eB template < typename T >
1m`tqlFU9 struct result_1
"QO/Jls {
46Q;F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
a\69,%!: } ;
C^" Hj F|Dz]ar template < typename T1, typename T2 >
!""!sFx)R struct result_2
,(0XsBL {
cL)rjty2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_'hCUXeY' } ;
to!W={S<ol } ;
N9=r#![>, 2 Z`$ G#n^@kc*, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Gr#rM/AfCK #1't"R+3M 下面我们来剥离functor中的operator()
9U<)_E<y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@oz& 2b4pOM7W return l(t) op r(t)
B~ !G lT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+:"6`um| return op l(t)
"dK|]w8 return op l(t1, t2)
F%.9fUo return l(t) op
L_~I~ return l(t1, t2) op
LA+$_U"Jk return l(t)[r(t)]
LD~Jbq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y!a+#N! 1V**QSZ1 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:
lNaez3 单目: return f(l(t), r(t));
qsft*& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[)H,zpl 双目: return f(l(t));
cPx~|,)l return f(l(t1, t2));
pKxX{i1l 下面就是f的实现,以operator/为例
wI@zPVY_i !k:zLjtp struct meta_divide
W.J:.|kt {
8)W?la8'p template < typename T1, typename T2 >
$&= 4.7Yt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z<oE!1St {
~"JE![XR return t1 / t2;
o0aO0Y }
hB
P$9GR } ;
0H OoKh C,|nmlDN 这个工作可以让宏来做:
^J#?hHz &?/N}g@K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N"Y K@)*Q template < typename T1, typename T2 > \
L876$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<pTQpU 以后可以直接用
zj~nnfoys DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.Bb$j= 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
c$,c`H(~ (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。。。)
L _vblUDq }zkL[qu; LN@E\wRw{r 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hsTFAfa' $i,6B9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d98))G~W class unary_op : public Rettype
tJUVw= {
g(-;_j!= Left l;
hH<6E public :
BW'L.*2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l;XU#6{ Z"6 2#VM template < typename T >
rnnX|}J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~A8qeaP {
|7svA<<[ return FuncType::execute(l(t));
ad"'O] }
\p5|}<Sr) N@k3$+ls template < typename T1, typename T2 >
6yE'/VB< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tRLE,(S,- {
v2Dt3$@H6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
mbF(tSy }
;c1relR2 } ;
IZO@V1-m }P#Vsqe V j*tk(o}qG 同样还可以申明一个binary_op
bAdiA2VF' 0yn[L3x7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p= {Jf}v class binary_op : public Rettype
`&7mHa61 {
St6aYK Left l;
( : Right r;
9*4 . public :
w'A tf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-^yXLa;D '0Lov]L template < typename T >
0|ZVA+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`AR"!X {
fO6[!M( return FuncType::execute(l(t), r(t));
ba8 6 N }
4:D:| r @@Q6TB template < typename T1, typename T2 >
=ai2z2z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lK*jhW?3: {
sm1;MF]/u return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
IhE9snJ[ }
|k6Ox* } ;
q]TqI' o \QGa4_# %%&e"&7HE 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
OqBC/p
B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1fY>>*oP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T^]7R4Fg 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
C`NmZwL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<#y*h8IZ@t 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
xdZ<|
vMR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+< yhcSSTB 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(9]6bd 下面是修改过的unary_op
P$ucL~r #dxvz^2V.3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ux}W&K/?' class unary_op
!^iwQ55e2A {
9Kbw
GmSU Left l;
KQ{Lt?S qnJ50 VVW public :
v L}T~_=3 |9IC/C!HC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Blk}I rslvsS: template < typename T >
L^FcS\r; struct result_1
#!})3_Qc(y {
<6jFKA< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"|t!7hC } ;
VRbQdiZ{ . I==-| template < typename T1, typename T2 >
E^wyD-ii/ struct result_2
n@
[ {
AnMV < typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S!hXf|*0[ } ;
kRlA4h1u_$ Kkv<"^H template < typename T1, typename T2 >
fF;h V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>zngJ$ {
UpfZi9v?W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OlY$v@| }
z%sy$^v@vD ,j178EX template < typename T >
@AQwr#R"l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ashar&' {
U>F{?PReA? return OpClass::execute(lt(t));
%
frfSGf.# }
u =J&~ gU;&$ } ;
cb$-6ZE/ 2K{6iw"h (Rd$VYuf 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
x({C(Q'O
好啦,现在才真正完美了。
<9eu1^g 现在在picker里面就可以这么添加了:
Vrkf(E3_V J7+w4q~cB` template < typename Right >
?*u*de[, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$yu?.b
9H# {
Eu,`7iQ?( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
NM#-Af*pg }
}dYBces 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。
[[+ pMI ;\{`Ci\ 3EK9,:<Cf ig!7BxM)<h 0
n
vSvk 十. bind
!{%&=tIZ 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。
zpjqEEY; 先来分析一下一段例子
{38bv.3' ,d_Gn! &
,hr8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
p $`92Be/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_NZ@4+aW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
s:>\/[*>0c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Jkt4@h2Q} 我们来写个简单的。
vbG]mMJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y1f:?L-z 对于函数对象类的版本:
O XP\R tJ0NPI56yP template < typename Func >
,5Vt]#F5@ struct functor_trait
PBjmGwg7 {
9jir*UI typedef typename Func::result_type result_type;
ipE]}0q } ;
, X{> 对于无参数函数的版本:
EcL-V>U#M h*i9m o template < typename Ret >
=/0=$\Ws struct functor_trait < Ret ( * )() >
#FxPj-3(ix {
\}0-^(9zd typedef Ret result_type;
Di.3113t } ;
}f}}A= 对于单参数函数的版本:
s#9Ui#[=h 7V7zGx+Z7 template < typename Ret, typename V1 >
\*t~==WB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c3%@Wj:fo {
8jlLUG:g typedef Ret result_type;
tz NlJ~E } ;
cZ8.TsI~ 对于双参数函数的版本:
~Ou1WnmO ,MPB/j^o5! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V N{NA+I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y[};J
vk {
xgu `Q`~ typedef Ret result_type;
qy1F*kY } ;
Lo.rvt
等等。。。
jEdtJEPa 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
w'4AJ Q|; ZzGahtx)Y template < typename Func >
{=2DqkTD struct func_return
Z6C=T;w {
38ES($ template < typename T >
Oc].@Jy struct result_1
uE/T2BX* {
\2-@' ^i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N;oQ^B' } ;
BAj-akc f #hfuH=&oh template < typename T1, typename T2 >
POI.]1i struct result_2
Wm~` ~P {
u9woEe? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BaF!O5M } ;
WO5O?jo' } ;
_ZB\L^j) ]Y>h3T~ 5wao1sd# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g>0XxjP4 gbeghLP[? template < typename Func, typename aPicker >
v44}%$ class binder_1
V"o7jsFH6n {
Jf)bHjC_V Func fn;
JCcZuwu[ aPicker pk;
9fnA public :
5RH2"*8T 6Tw#^;q- template < typename T >
,
^F)L| struct result_1
0_P}z3(M {
`!:q;i]} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_\PNr.D8 } ;
unJid8Lo "vYE+ template < typename T1, typename T2 >
iqQUtE]E_ struct result_2
m=AqV:%| {
SVlua@]ChU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ok7t@l$ } ;
Z@8vL f'I z
G.R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.x`M<L#M( w;}@'GgL template < typename T >
IKtB; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hUQ,z7- {
Cz4)Yz return fn(pk(t));
fP
tm0.r }
F/m^?{==~* template < typename T1, typename T2 >
id<:p*
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uPYmHA}_/ {
{U
'd}Q return fn(pk(t1, t2));
IM$2VlC }
;!91^Tl } ;
=.]l*6WV l$K,#P<) $Y=T&O 一目了然不是么?
%8*64T") 最后实现bind
kyAXRwzI 87}&` `c/*H29 template < typename Func, typename aPicker >
t
E` cau picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N=:5eAza {
Ngr/QL]Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
S[tE&[$(p }
-~eJn'W J};z85B 2个以上参数的bind可以同理实现。
*Nyev]8 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。
2([2Pb3<" s[8@*/ds 十一. phoenix
<<D$+@wxm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
J7C4V'_ kc7lc|'z for_each(v.begin(), v.end(),
n~g)I& (
>0{S do_
Z5c~^jL$- [
x^"ES%* cout << _1 << " , "
Ca%g_B0t ]
t}v2$<!I .while_( -- _1),
fzjU<?} cout << var( " \n " )
Ku&!?m@C )
{bO|409>W );
X1ZgSs+i s>0Nr 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
[D5t{[i 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
)1g"?] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#fj/~[Ajv 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2F%W8Y3 LZ@|9!KDw &z"krM]G template < typename Cond, typename Actor >
jCTAKaq class do_while
+0),xu {
;['[?wk Cond cd;
0&ByEN99 Actor act;
@!&}}"< public :
*9)SmSs template < typename T >
b3wM;jv struct result_1
{JV@"t-X3" {
"EU{8b typedef int result_type;
G/%iu;7ZCb } ;
.I}:m%zv JbB}y'c4}= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b$k&dT\o B\g]({E template < typename T >
+GsWTEz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z} '! eCl {
g*w<* do
~2EH OO{ {
9w9jpe# act(t);
Rl|4S[ }
i&8FBV- while (cd(t));
:';L/x> return 0 ;
nUq<TJ }
>;z<j$;F< } ;
x.1-)\ IlX$YOf4 \D>$aLO*? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
= 07Gy, =i 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
]nhr+;of/- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
M4ozTp<$O 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。
lyCW=nc 下面就是产生这个functor的类:
~.%K/=wK @ 7FN<iI&7\ >=iy2~Fz , template < typename Actor >
+h2eqNr class do_while_actor
@H !$[m3 {
xf%4, JQ Actor act;
6 \B0^ public :
q_
=b<.; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5 ,0d m8623DB" template < typename Cond >
vaf&X]p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
JO14KY*% } ;
-st7_3 (h']a! I *c;H I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s08u @ 最后,是那个do_
o`khz{SU: ZxGP/D !h&g7do]Z class do_while_invoker
UEak^Mm;=2 {
\yrisp#` public :
~-a'v! template < typename Actor >
MJj4Hd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=O|c-k,f@ {
9*6]&:fm return do_while_actor < Actor > (act);
R E1/"[t }
c= UU" } do_;
uGdp@]z&8Q 'H9=J*9oG 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
TJ?g% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4eVI}, 最后来说说怎么处理break和continue
7dihVvL
$ 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。
W{XkVKe1a 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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