一. 什么是Lambda
B4 bB`r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>{AE@@PB^ 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,
$H*8H` Sr+hB>{ \p:)Cdn c{^1`(#? class filler
G
1{m" 1M {
-axKnfj public :
fAh|43Y*a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Aa-5k3:x]= } ;
(ot,CpI(I (o{Y;E@/y F=5+JjrX 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
X$xf@|<a
kNP-+o x~k3kj {~&] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
23|JgKuA U_jW5mgsG ll}_EUF| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}
e w{WD $c*fbBM(&n zMepF]V ]prw=rD 二. 战前分析
HFB>0<$ 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。
F=&,=r'Q8 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
8K^#$,.." 0~<?*{~ H M(X8iNt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XN-1`5:4I /* --------------------------------------------- */
^WU[+H ; vector < int *> vp( 10 );
0aq{Y7sYU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_I)TO_L; /* --------------------------------------------- */
8-gl$h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&pY$\ /* --------------------------------------------- */
"[/W+&z[~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T6SYXQd>. /* --------------------------------------------- */
^?|4<Rm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f2tCB1[D+ /* --------------------------------------------- */
zM8 jjB for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nls$
wE AW;xlY= g }2Ge??! 7E*0;sA# 看了之后,我们可以思考一些问题:
<=!t!_ 1._1, _2是什么?
/0`Eux\ 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。
lhQMR(w^ 2._1 = 1是在做什么?
Rhlm 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。
"X=^MGV 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。
p Dg!Cs 1z; !)pG. 5T"h7^}e 三. 动工
O*2{V]Y
@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c.Izm+9k jn]l!nm N f?\O@ ui"`c%2n template < typename T >
f% 8n?f3;u class assignment
zWN]#W` {
\{(cz/]G/ T value;
l d%#.~Q public :
xhCNiYJ| assignment( const T & v) : value(v) {}
g}?39?o4 template < typename T2 >
dXWG`G_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'mv|6Y } ;
:3se/4y} }WR@%)7ay ?!tO'}? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
e*<pO@Uy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0m4#{^Y 2#R0Bd EE9eG31|r t|&hXh{ class holder
3"HEXJMc {
.^- I<4 . public :
FIJ]` template < typename T >
SbtZhg=S_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
SQ/}K8uZ {
V+u0J"/8 return assignment < T > (t);
%~dn5t; }
s2tNQtq0W } ;
%@I= $8j Rs'mk6+ HT_nxe`E 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7*+tG7I @ 5M%)*.Y
3[ static holder _1;
6m9\0)R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
pfMmDl5| xM&`>`;^e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<P5 7s+JK 而不用手动写一个函数对象。
Z4k'c+ Z1\=d = B.?@VF Q2gz\N 四. 问题分析
[L2N[vy; 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
EP{ji"/7[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
}o=s"0 a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
C61E=$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;0dl 下面我们可以对这几个问题进行分析。
fHF*# SG)|4$" 五. 问题1:一致性
JGlp7wro 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>Qf`xUZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O2~Q(q' 7MX5hZF" struct holder
wemhP8!gc {
ATD4%|a9h //
69Q#UJ template < typename T >
_y9NDLRs8 T & operator ()( const T & r) const
a^)@}4 {
Zu ![v0 return (T & )r;
Q/l388' }
8J0#lu } ;
E7U.>8C kybDw{(}gc 这样的话assignment也必须相应改动:
:W[d&e Tu=~iQ template < typename Left, typename Right >
LV]F?O[K= class assignment
Y-v6M3$ {
FQB6`
M Left l;
P\2x9T Right r;
xtd1>| public :
VBg
M7d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K^[Dz\ov5 template < typename T2 >
7;ddzxR4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_^NL{R/ } ;
<)$JA O<+x=>_ 同时,holder的operator=也需要改动:
$_u)~O4$ 5J*h7 template < typename T >
ga|-~~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:w26d-QR( {
kO'NT: return assignment < holder, T > ( * this , t);
u[LsH }
z?g\w6 ?[hkh8| 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。
6z1>(Za7> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xY`$j'u IUwMIHq&sW return l(rhs) = r;
\aGTi
pB 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。
MY z\ R
\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DZU} p ?`=r@ template < typename Tp >
{ VFr8F0*H class constant_t
XjJ[7"hs* {
*l8:%t\ const Tp t;
<):= mr7 public :
%8! }" Xa constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l#!6
tw+e? template < typename T >
8i?:aN[.1b const Tp & operator ()( const T & r) const
R}0!F2 {
s )V<dm;T return t;
{h}e 9 }
L%0G >2x } ;
HpR(DG)
? *ta?7uSiT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;Km74!.e7 下面就可以修改holder的operator=了
gw v
s OVU+V 0w1a template < typename T >
N&-J,p~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"tg?V {
NekPl/4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^#&:-4/ }
#'oGtFCd` 5YnTGf& 同时也要修改assignment的operator()
05/'qf7P,U |lVoL.Z,0 template < typename T2 >
I?Ct@yxhF' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+|TFxaVz 现在代码看起来就很一致了。
/}#@uC eaCh;IpIf 六. 问题2:链式操作
2H2Yxe7? - 现在让我们来看看如何处理链式操作。
I&|J +B?# 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。
>}6V=r3[+ 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。
>m4Q*a4M 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。
zpBkP-%}E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[}Pi $at l"1at eM3 template < typename T >
MtKM#@ struct result_1
rJ)8KY> {
a?ux typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pkT26)aW } ;
RGV}c# yZw5?{g@ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Z@QJ5F1y CH+mzy template < typename T >
*^Xtorqo struct ref
Ue2%w/Yo {
U)iq typedef T & reference;
?5jq)xd2 } ;
:*dfP/GO template < typename T >
uo[W|Q struct ref < T &>
#f-pkeaeq {
: XaBCF* typedef T & reference;
r%UsUj } ;
w-wap d}--}&r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e]q(fPK vj hh4$k template < typename T >
&$8YW]1M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W~qVZ(G*U {
m*H' Cb return l(t) = r(t);
\_8.\o"@*# }
$BUm, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
SKeX~uLz 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-0f,qNF "#G`F 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
R8C#DB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^g
N/ 5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gOLN7K-) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!@4 i:,p@ 最后的布局是:
fF]w[lLDv Add
Y=\:fa / \
C q)Cwc[H Divide 5
+Hkr\ / \
U\GuCw _1 3
s|\\"3 似乎一切都解决了?不。
br%l>Y\" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
9>T5~C'* 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
o9]i
{e>L OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
fprP$MbI CRs@x` 5ue template < typename Right >
DVz_;m6) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)18C(V-x Right & rt) const
|qz&d=> {
Y1R?,5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TXo`P_SE }
`lA_knS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kwUy^"O 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。
<rxtdI"3 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。
qT~a`ou: 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。
m^gxEPJK 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。
qNi`OVh& 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?
=z[$o9 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
vEw8<<cgg y}1Pc* template < class Action >
-car>hQq class picker : public Action
mx5#K\ {
:}z`4S@b public :
eY[kUMo picker( const Action & act) : Action(act) {}
89Ir}bCr // all the operator overloaded
X& mD/1 } ;
A DVUx} 9,[AfI Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}0,dG4Oo= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
3~1Gts J`[gE`d template < typename Right >
iDWM-Ytx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{krBAz& {
V1haAP[# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^.9DfA0 }
=Cd{bj.8 C5g9Gg Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zx5#eMD 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
\FIM'EKzu! 8u%,5GV>Xr template < typename T > struct picker_maker
C_Z/7x*>d {
C1>zwU_zo typedef picker < constant_t < T > > result;
&\%\"Zh } ;
jZD)c_'U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O?ODfO+> {
bgxk:$E typedef picker < T > result;
}Ogb|8 } ;
/>N# PF <4n"LJ9 下面总的结构就有了:
l(W?]{C[% 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。
e_"m\e#N 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。
1tLEKSo+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
bB>.dC 至此链式操作完美实现。
TOhWfl; ,}O33BwJp r.lHlHl 七. 问题3
5KP\ #Y 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。
pKno~jja ik#Wlz`4 template < typename T1, typename T2 >
OE}FZCXF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p8 Ao{ {
RL$%Vy0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
cg o }
$s4.Aj "iR:KW@ 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:
o2'Wu:Y" =H3tkMoi2 template < typename T1, typename T2 >
<nb%$2r1 struct result_2
k~gOL#$ {
k'k}/Hxub typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
PXqG;o*Q*? } ;
_9JFlBx 5\=
y9Z- x 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?
!l=)$RJKdD 这个差事就留给了holder自己。
!/!ga)Y ];lZ:gT m[KmXPFht1 template < int Order >
.6T0d
4,1 class holder;
IxS%V31 template <>
6M.|W; class holder < 1 >
&x[7?Y L {
IRwtM'%0 public :
X9NP,6 template < typename T >
k_!e5c struct result_1
vg5_@7 {
_Z!@#y@j typedef T & result;
pu+Q3NfR } ;
k@un}}0r template < typename T1, typename T2 >
\xbUr`WBY struct result_2
n=bdV(?4 {
C l,vBjl h typedef T1 & result;
! xG*W6IT } ;
vXRY/Zzj1 template < typename T >
-F[@)$L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e).;;0 {
FOk;=+ return (T & )r;
2jC` '8 }
Qj;{Z*l%+ template < typename T1, typename T2 >
u\L}B! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)t"-#$,@ {
&=BzsBh return (T1 & )r1;
DrkTM< }
a!E22k?((z } ;
3,Yr%`/5' DegbjqZ# template <>
cl2_"O class holder < 2 >
} P ," {
|Z<\k x public :
D,ZLo~ template < typename T >
>*8V]{f9 struct result_1
ro\oL {
]FZPgO'G typedef T & result;
G:":CX"O( } ;
a
@2fJ} template < typename T1, typename T2 >
wuA?t struct result_2
.Mb[j1L^ {
1.F&gP)9 typedef T2 & result;
JRo/ HY+ } ;
9+^)?JUYll template < typename T >
fk5'v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n jWe^ {
dHXe2rTE;& return (T & )r;
'R79,)|;[ }
\X:e9~ template < typename T1, typename T2 >
)*;Tt @'y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M% \T5 {
su1lv# return (T2 & )r2;
);7
d_# }
B#Ybdp ; } ;
oQ<[`.s 6M*z`B{hV Ig`q[o 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Nrr})
g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
KFd
+7C9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
pT]hPuC qjP~F return l(i, j) = r(i, j);
9{jMO 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
T>&
q8'lD CUI3^;&S return ( int & )i;
K
{'
atc return ( int & )j;
Fvl\. 最后执行i = j;
Cdz&'en^ 可见,参数被正确的选择了。
x|rc[e%k '^m.vS!/ \%a0Lp{ I ;{sZDjev> ?$f.[;mh 八. 中期总结
STW?0B'Jr 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:
<T}U 3lL^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|IcW7( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
nHdQe 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lFBpNUnzU 1&=)Bxg4 OTXZdAv %} `` : 1!v{#w{u7 P51M?3&=l 九. 简化
r N$0qo 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。
,>a!CnK= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p3=Py7iz 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:
PAYw:/(P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z=a%)Ki?Ag +-*/&|^等
^jMrM.GY 2. 返回引用。
yJ $6vmQ =,各种复合赋值等
o9eOp3w30 3. 返回固定类型。
xS,24{-HJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
GTP'js 4. 原样返回。
Tx;a2:6\[ operator,
x6UXd~
L
e 5. 返回解引用的类型。
'C'mgEl%L operator*(单目)
&u>dKf)5 6. 返回地址。
[:y:_ECs6 operator&(单目)
d0:LJ'<Q 7. 下表访问返回类型。
Ek{Q NlQ]4 operator[]
iW` tr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
uHg q"e operator<<和operator>>
B0@
Tz39= ZxF`i>/h 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。
p) 8S]p] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i>Q!5 ) E^S+ps template < typename Left >
TR DQ+Z struct value_return
hq=;ZI {
P.]h`4 template < typename T >
:$k*y%Z*N& struct result_1
AP&//b,^M {
XY"b 90 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ok:uTeJI } ;
vXJPvh< =
lo.LFV template < typename T1, typename T2 >
'ITq\1z struct result_2
6
VEB2F {
sA2-3V<t8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ALMsF2H } ;
b$_81i } ;
5XKTb , PlH|
mwAN9<o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)~U1sW&t &K/?# 下面我们来剥离functor中的operator()
J,Sa7jv[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
z<%P" 6 s=VU\ return l(t) op r(t)
f'*-<sSr return l(t1, t2) op r(t1, t2)
oZBD.s return op l(t)
eEZgG=s return op l(t1, t2)
K%z!#RyJ4 return l(t) op
-|.NwGh return l(t1, t2) op
2K}49* return l(t)[r(t)]
(D>_O$o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:33@y%>L rB[J*5v 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7e"}ojt$ 单目: return f(l(t), r(t));
N~)-\T:ap return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q#eMwM#~ 双目: return f(l(t));
v=llg ^ return f(l(t1, t2));
xw #CwMbbi 下面就是f的实现,以operator/为例
}5
rR^ryA &4?&tGi struct meta_divide
Qq,2V {
B>2R-pa4~ template < typename T1, typename T2 >
82LE9<4A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VF?H0}YSHb {
^j}C]cq{Xg return t1 / t2;
sfXFh }
iH(7.?.r } ;
\YvG+7a ;.}L#'0j 这个工作可以让宏来做:
JxVGzb`8 Ju+3} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:60vbO template < typename T1, typename T2 > \
"Z@P&jl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CNNqS^ct 以后可以直接用
R$&; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%-n)L 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
~~>m (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Hx#YN*\.M JQQyl: = DGvuo 8 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
^to*ET{0 {hS!IOM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^6W}ZLp class unary_op : public Rettype
^>|ZN2 {
<9@n/ Left l;
XM]m%I public :
rNN>tpZ} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"c%wq0 %1#\LRA( template < typename T >
2!%)_< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SdH=1zBc {
!9d7wPUFr return FuncType::execute(l(t));
}c,b]!: }
VzG|Xtco[ MIJuJ]U} template < typename T1, typename T2 >
:w8{BIUN) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r5j$FwY {
T!jh`;D+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
kK5&?)3Y: }
V!:!c]8F } ;
Jh+;+" 3 Zp<# KM &P5} 同样还可以申明一个binary_op
#S7oW@ (;fJXgj. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hb3n-
rO class binary_op : public Rettype
P>_O :xD {
? 2}%Rb39 Left l;
QSaDa@OV Right r;
c]pz& public :
S9dxrm? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h2Q'5G O?vh]o template < typename T >
rxp|[>O< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TQB)
A9 {
e;6:U85LS return FuncType::execute(l(t), r(t));
+?\JQ| }
)WvKRp r NDRDP D template < typename T1, typename T2 >
)?{<Tt@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Jxl'!8t {
s_ZPo6p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
CVO_F=; }
|5flvkid } ;
:>!-[hfQ L;:|bVH | V(sCF 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
'bbw0aB4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k _t|)
J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V_3oAu54s{ 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。
{/noYB<; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|k~AGc 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。。。
4`?PtRX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
LB@<Q.b,U 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)
r
(m3"Xu6O 下面是修改过的unary_op
*o1US L\mF[Kd#+T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
KaEaJ class unary_op
EI=~*&t {
X!h>13fW Left l;
Ht.P670 '$,yV f public :
fDYTupKXH 7bYwh8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=?|$}vDO[ Zwq\m.h template < typename T >
bEF2-FO struct result_1
RV]#Bg*[# {
@Yt394gA%\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}S iR;2W } ;
oY ~q^Y .]E"w9~ template < typename T1, typename T2 >
& *tL)qKDc struct result_2
XR]bd {
`Fcr`[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Uic } ;
*& w/*h$! e<+)IW: template < typename T1, typename T2 >
KsGW@Ho: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,|O6<u9 {
~5Fx[q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@@@}FV& }
M2V`|19Q ?9xWTVa8 template < typename T >
4Kt0}W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<LZ#A@]71 {
ku/vV+&O return OpClass::execute(lt(t));
`i|!wD,=\ }
LawE3CD w
nBvJb]4l } ;
i~E0p
, gb!0%* !'!\>x$ 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
#e =E 好啦,现在才真正完美了。
#-b}QhxH 现在在picker里面就可以这么添加了:
PE;<0Cz\ Tcv/EST template < typename Right >
LRw-I.z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|L89yjhWBs {
x?rd9c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
k]AL\)
&W }
},X.a@: 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。
`_.:O,^n^ @ o<OI )" Z|x c0l?+:0M ^:$ShbX"P 十. bind
6Ik
v}q_j 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
^[R/W VNk 先来分析一下一段例子
N`d%4)|{ \PZ;y=]p} 7Ou]!AOhG int foo( int x, int y) { return x - y;}
OW6dK#CFt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'Sgz\=K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
E|oOd<z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
NZG
^B/ 我们来写个简单的。
A:4&XRYZY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i"+TKo- 对于函数对象类的版本:
g0QYBrp toU<InN template < typename Func >
N/#x struct functor_trait
*T}c{/ {
C2b<is=H: typedef typename Func::result_type result_type;
X]2x0 } ;
+2p}KpOsL 对于无参数函数的版本:
YADXXQ" eu]qgtg~U template < typename Ret >
N_FjEZpX struct functor_trait < Ret ( * )() >
YIIc@) {
=eS?`| typedef Ret result_type;
LEN=pqGJ. } ;
pI.8Ip_r 对于单参数函数的版本:
X,lhVT
| 4\ElMb[] template < typename Ret, typename V1 >
Z;tWV%F5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BhjDyB {
SY:ISzB} typedef Ret result_type;
uK#2vgT } ;
pVzr]WFx 对于双参数函数的版本:
r?
}|W2^% 2dB]Lw@s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j4`+RS+q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<Voct {
+BhJske typedef Ret result_type;
FI$
-."F } ;
&Cm]*$? 等等。。。
={]POL\ A 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V_e w /PE )xA template < typename Func >
6f
t6;*, struct func_return
X f;R'a,$ {
+~P_o_M template < typename T >
tv~Y5e&8 struct result_1
,_<|e\>~ {
+!:=Mm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
c/j+aj0.v } ;
Q`;eI
a6U }7xcHVO8- template < typename T1, typename T2 >
%<p/s;eu struct result_2
W4P+?c>'2 {
DvLwX1(l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O'@[f{ } ;
i{:iRUC# } ;
s +qodb+ 19[!9ci SXE@\Afj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
p&4n"hC C9""sVs template < typename Func, typename aPicker >
~6O~Fth class binder_1
.LnknjC {
Z.x]6 Func fn;
<Ter\o5% aPicker pk;
%.'oY% public :
H;q[$EUNb tJ8:S@E3, template < typename T >
Nz*,m'-1e struct result_1
@[f$MRp\ {
L`wr~E2u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%~>-nqS } ;
p-w:l*-` WIAukM8~ template < typename T1, typename T2 >
AGO"), struct result_2
\[)SK`cwd {
*DZ7,$LQ~D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iTT%_-X- } ;
|;d#k+/; } *C binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
R(8?9-w "Y4glomR[ template < typename T >
R9"}-A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c^puz2 {
xD~r Q$6sI return fn(pk(t));
8K8jz9.s }
cq3Z}Cp template < typename T1, typename T2 >
c9c3o{(6Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V\]j^$ {
o61rTj return fn(pk(t1, t2));
Tow! 5VAM }
:("@U, } ;
`
vFD O$K /& c2y=/'C TXf60{:f 一目了然不是么?
UWK|_RT6SA 最后实现bind
xirq$sEl @,c`#,F/ $d4&H/u^ template < typename Func, typename aPicker >
D`'Cnt/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MA}}w& {
rl$"~/ oz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+uTl
Lu;MT }
;_|4c7 HD2C^V2@M 2个以上参数的bind可以同理实现。
]>*VEe}hJ 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。
Zs-lN*u7. Iu5 9W> 十一. phoenix
$/@
L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
("}C& 6)cB q4G$I?4 for_each(v.begin(), v.end(),
BIew\N
(
Ht/#d6cQ do_
G`Z<a [
?~.:C' cout << _1 << " , "
[u^ fy<jdp ]
7'Hh^0< .while_( -- _1),
^;9l3P{ cout << var( " \n " )
B.;@i;7L )
qN9 ?$\ );
jt: *Y z 0zB&} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
pzUr9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Q-#<{' ( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I|>.&nb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UUZm]G+ ?z6K/'? 1[#sHj$Na` template < typename Cond, typename Actor >
BafNFPc class do_while
6A|XB3 {
Li0+%ijM Cond cd;
#CAZ}];Qx Actor act;
v&7<f$5 public :
#w \x-i| template < typename T >
rnp; R struct result_1
pR=R{=}wV {
1ah,Zth2 typedef int result_type;
S')DAx } ;
$sg- P|Wo W/ WP }QM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+ZiYl[_| Iw)m9h template < typename T >
L;L_$hu) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H"k\(SPVS {
x
_d do
eT5IL(mH {
I@O9bxR? act(t);
P$N5j~* }
o"L8n(\ while (cd(t));
"rEfhzmyF return 0 ;
BD}%RTeWKq }
#f_'&m } ;
ZqpK}I \ Ucv<S bj 8pqw|; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7bRfkKD 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。
.f;@OqU 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。
!+z^VcV 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。
`,/5skeJ 下面就是产生这个functor的类:
#Dz"g_d G|-RscPe V*(x@pF template < typename Actor >
c+T`X?.j class do_while_actor
iS<1C`%> {
$]}K ; Actor act;
>=:mtcph public :
>hq{:m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q*1'k%7 ,,80nW9E template < typename Cond >
9mv0} I picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*<SXzJ( } ;
5WxNH}{ #Yp&yi
} S
Te8*=w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V lO^0r^z 最后,是那个do_
$3&XM 3B,dL|q(@J ;V?(j3b[ class do_while_invoker
'73}{" ' {
!Icznou\ public :
m?Cb^WgcF template < typename Actor >
J&JZYuuf do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5=p<"*zJ {
mJ5%+.V return do_while_actor < Actor > (act);
L>E{~yh }
b2[U3)|oO } do_;
kjdIk9 Y Pec Zuv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v''J@ F7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fz|_c*&64 最后来说说怎么处理break和continue
H]wP\m) 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。
7F~g A74h 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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