一. 什么是Lambda
(xw) pR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dcUaZfON 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,
Pe[~kog,TP Yt79W F9(*MP| /bm$G"%d class filler
!4zSE,1 {
Dz$GPA public :
U{(B)dFTH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
urmx})= } ;
!v(j#N< m C5mq@$6 SQ7Ws u>T@ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
#DjSS.iW M qq/k J ~bU!4P}4j GZ.Xx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A*tG[) %9ef[,WT tA'O66. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3>FeTf#: S*,DX~vig BUR96YN. Wt=QCutt 二. 战前分析
WK;X6` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?v8.3EE1\o 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
nojJGeW% :D(4HXHK% le1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e<wA["^ /* --------------------------------------------- */
C-Y~T;53 vector < int *> vp( 10 );
@H%)!f]zWt transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`)e5pK /* --------------------------------------------- */
x {Z_rD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A.nU8 /* --------------------------------------------- */
c*LB=;npI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
q~_DR4xZ /* --------------------------------------------- */
It$'6HV~Sb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#
+OEO /* --------------------------------------------- */
Q/'jwyj_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qRk&b F/ ;tK%Q~To KLVkPix;$ R5PXX&Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
t[$C r; 1._1, _2是什么?
t5
:4'%| 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
n.+%eYM< 2._1 = 1是在做什么?
z8v] Kt & 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
GZY8%.1{"a Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
9z>I&vcX :&*Y
Io =[]V$<G'w{ 三. 动工
o@SL0H-6| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wuRB[KLe \@IEqm6 XL9smFq f;os\8JdM template < typename T >
J_PAWW class assignment
)IN!CmpN {
&/XRiK1"0 T value;
GQ=Zp3[ public :
Cq mtO?vne assignment( const T & v) : value(v) {}
'T
G43^ template < typename T2 >
(I(?oCQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6&jW.G8/ } ;
y.h2hv]Bc 7.V'T=@x3) 6/u]r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
) -yJKmV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9g%1^$R ]Rah,4?9f Udj!y$? fC6zDTis8A class holder
3<Qe'd
^ {
%t& public :
k@[\C`P template < typename T >
tOUpK20q.@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
i_/A,5TF {
+qN}oyL
return assignment < T > (t);
j1[Ng #. }
Vf28R,~m } ;
MR") 0PfjD B49:
R> 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:
Uk@du7P1k ky2n%<0] static holder _1;
=K#5I<x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ka\ha dJvT2s.t[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m
|Isi 而不用手动写一个函数对象。
2bu,_<K. l', +l{\Z j@g`Pm%u` 1Ce7\A 四. 问题分析
Z5x&P_.x[ 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。
b'x26wT? 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。
HL8onNq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
QMO.Bnek 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=@e3I)D#?i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qr$h51C& Os)jfKn2 五. 问题1:一致性
2A>s
a3\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
nZ tMF%j' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
e3o?=; * A<vrkHz struct holder
6&8uLM(z {
+(Q$GO% //
r6WSX;K template < typename T >
B3AWJ1o T & operator ()( const T & r) const
/RG>n {
k7L-J return (T & )r;
!841/TR b }
+8xC%eE } ;
!=uaB. \v\f'eQ 这样的话assignment也必须相应改动:
e4h9rF{Cxn [I~&vLTe template < typename Left, typename Right >
_%R]TlL class assignment
{l0[`"EF {
;!~&-I0l Left l;
Z]~) ->=} Right r;
%XC3V7 public :
`[)!4Jb assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_^%DfMP3i\ template < typename T2 >
S4ys)!V1V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T]_]{%z } ;
"26=@Q^Y \&8
61A; 同时,holder的operator=也需要改动:
yg@8&;bP` o=zr]vv template < typename T >
=)c^ik%F& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{sOW DM5 {
#Sc9&DfX return assignment < holder, T > ( * this , t);
o=]\Jy }
MlKSjKl" ! mb\"qD5 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。
Svicw`uX0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-~_[2u^3 ,=IGqw return l(rhs) = r;
7g7[a/Bts 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。
GQH15_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.&i_~?1[N @sdHB./ template < typename Tp >
+0l-zd\ class constant_t
Q\W?qB_ {
{*PbD;/f const Tp t;
jLM}hwJ8 public :
` n#Db constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:L+%5Jq template < typename T >
|Cm6RH$( const Tp & operator ()( const T & r) const
o#K*-jOfiH {
\[9^,QP return t;
<B&vfKO^h }
Nsf>b 8O } ;
\1ncr4 `B$rr4_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`s8o2"12 下面就可以修改holder的operator=了
6 h%,% Tlm::S
template < typename T >
j 06mky assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V(5*Dn84 {
}?)U`zF)7} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hLICu[LC? }
0FcG;i+ <kCOg8<y
: 同时也要修改assignment的operator()
@P)2ZGG Gk']Ma2J} template < typename T2 >
"wR1=&gk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8l l}" 现在代码看起来就很一致了。
=5;tB =E
w<s5C@ 六. 问题2:链式操作
Qv
WvS9] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q?2GwN 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8-"D.b4 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
]~:WGo=_ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
a@S{A5j 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2,6~;R 0N87G}Xu template < typename T >
yvWM]A struct result_1
9RPZj>ezjA {
Q ~f mVWq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ge`PVwn } ;
c6T[2Ig LzQOzl@z 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5AK@e|G$w -V&nlP template < typename T >
~l8w]R3A struct ref
JT! Cb$! {
}X/>WiGh: typedef T & reference;
Ye| (5f } ;
Yosfk\D template < typename T >
A<y]D.Z" struct ref < T &>
vW-o%u* {
<{T5}"e typedef T & reference;
/K(l[M } ;
(?xR<]~g* D<gd) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
J=J!)\m &u!MI template < typename T >
-asjBSo*D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
skYHPwJdW {
tM|/OJ7 return l(t) = r(t);
t)5.m} }
BJt]k7ku+ 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。
S6<#] 6Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=h70!) Z5 DYF(O-hJK 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
{DD #&B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"%YVAaN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P(.XB` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;@*<M\O 最后的布局是:
{%\@Z-9%q, Add
*nK4XgD / \
n/{ pQ&B Divide 5
V aoqI / \
e'sS",o* _1 3
?kK3%uJy& 似乎一切都解决了?不。
{9FL}Jrt 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。
x];i?
4 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。
=M6{{lI/ 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:
5@J]#bp0M ~3Za"q*0s template < typename Right >
Mh2Zj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
TBIr^n>Z<k Right & rt) const
VU1Wr| {
>`l^
C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;H3~r^>c }
UIkO_/} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*a^wYWa 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。
<iBn-EG l> 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。
:Q,~Nw> 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。
@?jbah# 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。
;Y,zlq2 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?
e8E' X 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:
CkRilS< S5:&_&R8[ template < class Action >
E[i#8_ class picker : public Action
I/%L,XyRI {
29l bOi public :
eE_$ ADEf picker( const Action & act) : Action(act) {}
->*~e~T // all the operator overloaded
_kc}: } ;
&7,::$cu [Op^l%BC Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ILx4[m7 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)%b 5uZ Vry*=X&Q template < typename Right >
[&IcIZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(+6N)9rj`/ {
VN0KK
1I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^ZIs >.' }
Av0(zA2 Rt7l`|g a+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(Y*9[hm 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Z&4L/// w5yX~8UzJ template < typename T > struct picker_maker
III:jhh {
">M&/}4 typedef picker < constant_t < T > > result;
IEd?-L } ;
8;"9A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
H]W'mm {
Ct^=j@g typedef picker < T > result;
?LJiFG]^m } ;
x+TdTe;p 4 aE{}jp1 下面总的结构就有了:
M(yWE0 3 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
NHQoP&OG picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
yVQW|D0,j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.<E7Ey# 至此链式操作完美实现。
5i}g$yjZ< upaQoX/C ;<GK{8 七. 问题3
3}8L!2_p 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。
*7=`]w5k1 LqO=wK~ template < typename T1, typename T2 >
c^cr_i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cml~Oepf {
k'*vG6! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ri-D#F)} }
]rSg,Q>E YNl".c 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:
K-"`A.:S ;at1|E* template < typename T1, typename T2 >
obN8+ j struct result_2
K}MlC}oIt {
|3~]XN- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)#GF:.B } ;
8GRB6-.h XAi0lN{, 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?
1M6^Brx 这个差事就留给了holder自己。
=HB(N|9 _d EiaP1o , Y,^vzX6 template < int Order >
IlwHHt;njp class holder;
BP l% SL template <>
"LH!Trl@k class holder < 1 >
e2BC2K0 {
f`*VNB` public :
O,-NzGs template < typename T >
miTff[hsMa struct result_1
I;1)a4Xc4R {
FA\U4l- typedef T & result;
_>aP5g?Ep } ;
~{);Ab.9+ template < typename T1, typename T2 >
oX*;iS X struct result_2
lWd@ {
yyk@f% typedef T1 & result;
T@`Al(' } ;
>)u{%@Rcy{ template < typename T >
c10$5V&@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
717G
CL@ {
_yX.Apv] return (T & )r;
Jh<s '&FR }
OSLZ7B^ template < typename T1, typename T2 >
^ fyue~9u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,KD?kSIf {
z;?j+ZsdH return (T1 & )r1;
Fa\jVFIQ }
?Z4%u8Krvz } ;
Vy| 4k2 Rry]6( template <>
-rjQ^ze class holder < 2 >
AlG5n' {
i~AReJxt7 public :
Gg]Jp:GF template < typename T >
7lA_*t@y struct result_1
#,#:{&H {
fBh/$ typedef T & result;
Hq,@j{($ } ;
tl*h"du^ template < typename T1, typename T2 >
Qca3{|r` struct result_2
wf1p/bpf {
>@ xe-0z typedef T2 & result;
.p*?g; } ;
7&OJ8B/ template < typename T >
{IvA 5^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|Ldvfd {
qX; F+~ return (T & )r;
l(-"rE }
uFb
9Ic]` template < typename T1, typename T2 >
g]c6_DMfb1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$o;c:Kh$$ {
D^V)$ME return (T2 & )r2;
L,
#|W }
'?Q"[e } ;
;"ESN)*|i ]NI
CQ9 <5
OUk 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
: vx<m_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T9!NuKfur 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-meY[!"X lKQevoy' return l(i, j) = r(i, j);
c#`IF6qj 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dFhyT.Y? m[iQ7/ return ( int & )i;
7jQVm{{. return ( int & )j;
.pdcwd9 最后执行i = j;
#$W0%7 可见,参数被正确的选择了。
l
9g 'RF`XX ?8?vBkz~ c0rU&+:Ry rnQ_0d 八. 中期总结
X9SOcg3a 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:
DpQWh+WRy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O^ui+44wp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Xdl
dUK[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t+q;}ZvG ;hV|W{=w MEJX5qG6m %.]#3tW tg==Qgz *5*#Z~dut8 九. 简化
sLJ]N0t 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。
$pAVTz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`?WN*__[" 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
SdYbT)y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/'E[03I~ +-*/&|^等
=<m!%/I 2. 返回引用。
QxxPImubB =,各种复合赋值等
?6nB=B)/ 3. 返回固定类型。
QT73=>^B 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=Ry8E2NuM 4. 原样返回。
+kEM%z operator,
Yb_HvP 5. 返回解引用的类型。
D)DD 6 operator*(单目)
;Ss!OFK 6. 返回地址。
{X{S[(| operator&(单目)
m&DI2he 7. 下表访问返回类型。
@9n|5.i operator[]
w0Ex} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~Dz:n]Vk/ operator<<和operator>>
}o7- 3!{L! 3N+B|WrM OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j[FB*L1!D 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b]Kb ~y| 9L3P'!Z template < typename Left >
WLwi struct value_return
C4`&_yoP4- {
ai1;v@1 template < typename T >
:t9![y[=| struct result_1
XTk
:lzFH {
|2n*Ds' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
im9EV|; } ;
pU<J?cU8N bc~$" template < typename T1, typename T2 >
xgj'um struct result_2
DNqV]N_W {
3D!7,@&>3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$ta JVVF } ;
4&%H;Q } ;
\}u/0UF97 (Cq 38~mR ?wv3HN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Vn:v{-i l;A '^ 下面我们来剥离functor中的operator()
\v\ONp" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
);TB(PQsBT dY0W=,X$7T return l(t) op r(t)
5pDE!6gQ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2-N7%]h return op l(t)
mwsBj) return op l(t1, t2)
"=C~IW return l(t) op
:AFU5mR4& return l(t1, t2) op
T ,!CDm$= return l(t)[r(t)]
u,`3_I^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N~IAm:G}[ 9+@z:j 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:
0 V]MAuD($ 单目: return f(l(t), r(t));
NB'G{),)Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
qLb~^'<iD 双目: return f(l(t));
\b"|p%CL8 return f(l(t1, t2));
hEZo{0:b" 下面就是f的实现,以operator/为例
9I
[:#,zdf 50Gu~No6 struct meta_divide
iHf):J?8
y {
zjcSn7iu template < typename T1, typename T2 >
f{O-\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KehM.c^ {
zDtC]y' return t1 / t2;
>R6mI }
zA+0jhuG } ;
O;V^Fk( ~xc/Dsb$ 这个工作可以让宏来做:
MaD| X_g 66
R= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mbX'*up template < typename T1, typename T2 > \
iRkUL]H@& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n{L^W5B 以后可以直接用
v@SHR0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.bP8Z= 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
}:{ @nP (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。。。)
YT'V/8US qrj f e1JHN 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
lg2I|Z6DH [\<#iRcP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8au Gz
," class unary_op : public Rettype
4I2:"CK06 {
G4'Ee5(o Left l;
lfCr`[!E public :
;/wH/!b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[*(1~PrlO, ~8(Xn2 template < typename T >
;8K>]T) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'q~<ZO {
40`Qsv0# return FuncType::execute(l(t));
a JjUy% }
/=AFle2( 3)o>sp)Ji$ template < typename T1, typename T2 >
[.xc`CF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RdyKd_0`Q {
0F_hXy@K return FuncType::execute(l(t1, t2));
sKKc_H3YSH }
V9Mr&8{S4 } ;
;r6YIS4@ ;~$Q;m1 "x$L2>9 同样还可以申明一个binary_op
M[O22wFs fJ
_MuAv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N TDmOS\, class binary_op : public Rettype
_yH">x< {
3kUb cm Left l;
'WmjQsf Right r;
NKB["+S< public :
lqh:c binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W+=j@JY}q9 hS &H* template < typename T >
g@M5_I(W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<3N\OV2 {
j x< <h_j return FuncType::execute(l(t), r(t));
rwW"B }
%`$:/3P$U zd-
*UFi template < typename T1, typename T2 >
qBK68B) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i?@7>Ca {
Evg#sPu\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
KVEc:<|x }
_99 +Vjy } ;
h:C:opa-= |x&4vHXR0 MNTVG&h 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
33eOM(`D[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*sB'D+-/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
yil5aUA 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' O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
HA}q.L]# 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。。。
?z-nY,'^uq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DoO
;VF 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)
f>cUdEPBb 下面是修改过的unary_op
|?^N@ *KiY+_8> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;*FY+jM class unary_op
|9$C%@8 {
-"2 t^Q Left l;
%"
mki> lWJYT<kt public :
*0L3#. i `}uM91; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d!Y%7LmSE@ yV L >Ie/ template < typename T >
.8ikcs struct result_1
5\}Y=Pa {
%RF$Y=c'C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wouk~>Jft } ;
n!X%i+|4x HpUJ_pZ template < typename T1, typename T2 >
B>d49(jy struct result_2
yHs9J1Sf {
b%@9j; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N.E{6_{S } ;
n[y^S3}%; Y:Lkh>S1Q template < typename T1, typename T2 >
*>W6,F7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\}=W*xxB {
fMW=ss^fu- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d_Zj W }
s-x1<+E( -H[@]Q4w template < typename T >
R\5fl[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%a0q|)Nrj {
+
>:} return OpClass::execute(lt(t));
(=gqqOOl~ }
@ra JB' ~+BU@PHv } ;
iny/K/5bf %zEy.7Ux %'=TYvB 2 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
U Lq`!1{
好啦,现在才真正完美了。
:U'n0\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
VB8eGMo g2LvojR template < typename Right >
&A/b9GW^- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7OXRR)]V {
=*+f2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Iw#[K }
<bhJ > 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。
>nK ( RASk=B k@n L(2 OzRo w+!V,lU"^ 十. bind
:l
Z\=2D 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。
8/,s8u 先来分析一下一段例子
}
MP_ 3y:),;|5 ab)ckRC int foo( int x, int y) { return x - y;}
r,vSDHb`j bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z
[u!C/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N5cC!K 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。
z?`7g%Z?{ 我们来写个简单的。
-(%Xq{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>oEFuwE 对于函数对象类的版本:
l#>A.-R*` Sw[*1C8 template < typename Func >
+Bt%W%_X struct functor_trait
Sv>CVp* {
PIQd=%?' typedef typename Func::result_type result_type;
qla=LS\-A+ } ;
yC|odX# 对于无参数函数的版本:
w`#9Re UA0(
cK template < typename Ret >
k4:=y9`R}$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
bsI?=lO {
YVz,P_\(m typedef Ret result_type;
SST@ } ;
^tjM1uaZ5( 对于单参数函数的版本:
kqC7^x S|yDGT1 template < typename Ret, typename V1 >
dOgc%(kz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mwz!7Q {
H6$pA^ typedef Ret result_type;
yB;K|MXy? } ;
=3;!
5P 对于双参数函数的版本:
`VglE?M ?$/W3Xn0% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
w0<1=;_% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i5*/ZA_ {
!g~u'r'1 typedef Ret result_type;
#Wv8+&n } ;
uBM%E OE 等等。。。
4QNwu7TeR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4!'4 l=jO kO/;lrwC template < typename Func >
AVc|(~V struct func_return
/" &Jf}r {
\C1`F[d_ template < typename T >
&&96kg3 struct result_1
'0qKb* {
S^i<_?nwg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v:9Vp{) } ;
MP
Q?Q]' LN'})CI8m template < typename T1, typename T2 >
WO+>W+|N struct result_2
(|y@ftr@ {
`n e9&+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/9-kG } ;
reoCyP\!! } ;
7V~
gqum
?U~`'^@ UX?S#:h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
09Z\F^*$F >+ Im:fD template < typename Func, typename aPicker >
f+QDjJ?z class binder_1
Jy]}'eE?pr {
6a{b%e` Func fn;
M>jk"*hA| aPicker pk;
JU=4v!0 public :
cT'<,#^/ P[Id[}5Pw template < typename T >
@iYr<>iDZ struct result_1
a
0qDRB {
*{e,< DV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
re@OPiXa v } ;
"/\-?YJjw Novn#0a template < typename T1, typename T2 >
QWwEfL struct result_2
z'Fu} ho {
gBXbB9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8d>>r69$pa } ;
E.Arq6 ?)/&tk9.n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\ 3l3,VYH <\\,L@ template < typename T >
ItQ3|-^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B%Z ,Xjq {
H3BMN}K~ return fn(pk(t));
9M .cTIO{ }
&8Oy *' template < typename T1, typename T2 >
XSo$;q\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|%Ssb;M {
Ky[-ZQQo=5 return fn(pk(t1, t2));
<cR]-Yr~ }
,N2|P:x } ;
>iWw
i'T= d@<~u,Mt&F CDRz3Hu U 一目了然不是么?
h%%dRi 最后实现bind
tt]ZGn* 2E=vMAS inv 5>OeG template < typename Func, typename aPicker >
uJt*> ;Kp picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.!h`(>+@ {
"@+r|x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`bRt_XGPmF }
DE14dU +"SYG 2个以上参数的bind可以同理实现。
rY(h }z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
U P e@> |gJI}"T 十一. phoenix
<a$'tw-8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uI_h__ lEiOE] for_each(v.begin(), v.end(),
.s>PDzM$ (
w!/se;_H+w do_
.c2Zr|X [
ZHOh( cout << _1 << " , "
# F|w_P ]
8j&LU, .while_( -- _1),
'wP\VCL2> cout << var( " \n " )
a*KJjl?k )
pksF|VS );
dfA4OZ& c=\H&x3X 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:
.VfBwTh7q8 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
OLgW.j:Ag operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[n9X5qG~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c27\S?\
Jd AU/L_hg F\hU
V[ template < typename Cond, typename Actor >
b:>t1S Ul class do_while
FaE,rzn)iD {
jMB&(r Cond cd;
!&8HA Actor act;
xO` O$ie public :
#MI4 `FZ template < typename T >
IAa}F!6Q1 struct result_1
!S}4b {
J+20]jI typedef int result_type;
o+.LG($+U } ;
v6_fF5N/ 9)]asY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xr'gi(.o j5qrM_Chg template < typename T >
S2EeC&-AR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ojQjx|Q} {
}O7b&G:nW do
*1clPK {
mk&`dr act(t);
8 ,<F102( }
kc&MO`2 W\ while (cd(t));
xHY#" return 0 ;
1 n<7YO7} }
Y)]x1I } ;
6P6Pl& nq"U`z@R 0h",. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9H4NvB{ 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。
7Eett)4 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。
xxC2F:Q?U 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。
9Jhc5G 下面就是产生这个functor的类:
?3{:[* ]M#OS$_O@ j* \gD template < typename Actor >
)kiC/Y}k class do_while_actor
[#Y7iN& {
&>&UqWL Actor act;
:#=XT9 public :
ES&"zjr$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Gh #$[5&` %RF9R"t$ template < typename Cond >
{[%kn rRJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
r.T!R6v} } ;
hs m%o\ g1TMyIUt[ Tf1G827 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bx&?EUx+b 最后,是那个do_
ndU<,{r UX& ?^] `96PY!$u class do_while_invoker
K_X10/#b& {
Pa-p9]gq public :
Lupug"p0
template < typename Actor >
5D#Mhgun do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y6*9, CF {
6+hx64 = return do_while_actor < Actor > (act);
2,,t+8"` }
hs5aIJ } do_;
!.nyIA( N-O"y3W} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
fxKhe[; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
mlmp'f 最后来说说怎么处理break和continue
(dh{Gk4=+ 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。
{!`0i 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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