一. 什么是Lambda
VX)8pV$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Nv5^2^Sc= 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,
*)K
5<}V Sz0PZtJ ktyplo#F !#0)`4O class filler
0%f}Q7*R {
u({^8: AYu public :
PxKBcx4o` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v-8>@s jy8 } ;
OUulG16kK R~g|w4a@sC _U~R 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:
%2 r~ Z ]A
|"6< XM]m%I Clf$EX;~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
b**vUt\ iK}p#"si hUMG}< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
c9/w{}F '{d_q6,% mEY#QN[eq pBqf+}g4 二. 战前分析
HoQb.Z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
)LP'4* 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
j7!u;K^c MdBmq/[O VzG|Xtco[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O,%UNjx9K /* --------------------------------------------- */
mE~WE+lw9 vector < int *> vp( 10 );
y [Vd*8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u&~Xgq5[ /* --------------------------------------------- */
J^+w]2`S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w{tA{ { /* --------------------------------------------- */
X'OpR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k0Vri$x /* --------------------------------------------- */
u$?! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*BKD5EwS /* --------------------------------------------- */
{K|?i9K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+`>7cy%cZ ,M.C]6YMr ~ 5}t; pm
O9mWq 看了之后,我们可以思考一些问题:
I9kz)Q o 1._1, _2是什么?
dS1HA>c)O 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*R6lK& 2._1 = 1是在做什么?
J4qk^1m. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Fyvo;1a Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
- (s0f h8V*$ zg jg #| 三. 动工
6mcb'hy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
QSaDa@OV b!H1|7> 9R=avfI ZA=J`->k template < typename T >
Luao?;|U class assignment
U5"u
h} 3 {
"kApGNB T value;
Hzz{wY public :
k8 #8)d assignment( const T & v) : value(v) {}
h3F559bw/< template < typename T2 >
$:s@nKgnD~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5AT^puL]] } ;
uzp\V
39 L@Rgiq|v-| A f`Kg-c_( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
CaYb}.:AX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e=LrgRy+ ^fF#Ej1 o@A`AA9 ~&~4{ class holder
c|<F8n {
u(zgKoF9A public :
]t<=a6<P template < typename T >
&A
s>Y,y assignment < T > operator = ( const T & t) const
0Y oKSo {
v7(7WfqP return assignment < T > (t);
_qB
._ }
L;:|bVH } ;
her>L3G-E fTEZ@#p yl$Ko 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:
1ZFKLI`V 1(;{w+nM static holder _1;
/3)\^Pof Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FH}?QebSR .]>Tj^1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"I56l2dxd 而不用手动写一个函数对象。
}8^qb5+!3 ]j0+4w |-JG _i eX\v;~W* 四. 问题分析
wXQu%F3 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。
~2*LWH*@ 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。
]{=y8]7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]fb@>1
jp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
FKL4`GEm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j+3\I> r QzdHA 五. 问题1:一致性
!v2/sq$G 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
}/J"/ T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
RrxbsG1HP jA"}\^%3 struct holder
'$,yV f {
NioqJG?p //
|}{gE=] template < typename T >
POk5+^ T & operator ()( const T & r) const
=.s0"[% {
4lPO*:/ return (T & )r;
ln_&Ux+l }
QP~["%}T } ;
:G6CWE 8`S1E0s 这样的话assignment也必须相应改动:
ksq4t =b66H]h? template < typename Left, typename Right >
l4DBGZB class assignment
}S iR;2W {
glC,E> Left l;
cQ1[x>OcU Right r;
TQb/lY9* public :
<5L99<E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4evN^es'I_ template < typename T2 >
_L=-z*a\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l!gX-U%- } ;
`Fcr`[ "(jD*\8x 同时,holder的operator=也需要改动:
bB0/FiY7o 7a>+ma\ template < typename T >
2RZa} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6,4vs+(|\ {
Wpf~Ji6|| return assignment < holder, T > ( * this , t);
nHF66,7t }
Gt{%O>P8t {_tq6ja-< 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。
kmW/{I9,ua 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
TgJ+:^+0
Wx}-H/t'2 return l(rhs) = r;
M2V`|19Q 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。
<f
(z\pi1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2aTq?ZR|8A n^1BtP0! template < typename Tp >
q-CgXwU class constant_t
##By!FTP {
Fr50hrtkU const Tp t;
mfj%-)l9 public :
m>Z3p7!N} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/w?zO,! template < typename T >
KHP/Y{mH const Tp & operator ()( const T & r) const
`Cd! {
)
YB'W_ return t;
j#3IF *" }
U;kNo3= } ;
DN%JT[7 aAqM)T83 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
V.8Vy1 $ 下面就可以修改holder的operator=了
v~x`a0 c)Ng9p template < typename T >
cGs&Kn;h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pzt<[; {
_x|R`1` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:CqR1_n% }
E<D^j^T w15a~\Qu 同时也要修改assignment的operator()
#"oLz"{ i<$?rB!i<1 template < typename T2 >
,2 xD>+= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t"9r`0> 现在代码看起来就很一致了。
mph9/ %]S ^fN/ 六. 问题2:链式操作
^d#
AU7V| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Uo9@Y{<B 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
G_qt~U 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
QeT~s5 H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
>KQ/ c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<iH G/~b(V;> template < typename T >
;Tk/}Od!VN struct result_1
cxQ %tL+S& {
IRR b^Q6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@-0mE_$[ } ;
Vug[q=i Hi2JG{i 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:
@/N]_2@8; &hZ.K"@7{ template < typename T >
mz x$(u struct ref
[xb'73 {
mYfHBW: typedef T & reference;
OW6dK#CFt } ;
_J2?B?S/j template < typename T >
CXuMNa struct ref < T &>
+t-_FbFh3D {
%jx<<hW typedef T & reference;
vz3olHX } ;
jZ"j_=o@ ?ecR9X k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nxEC6Vh' b%x=7SMXO template < typename T >
d%L/[.& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
74NL)|M {
./zzuKO8XK return l(t) = r(t);
vo:h"ti }
YnU*MC} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*T}c{/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6)ysiAH? w87$p821 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
H}&JrT95 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"Q\b6
7Ch _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7wY0JS$fz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rmC7!^/ 最后的布局是:
Rxr?T- Add
cM<08-:v / \
4Wvefq" Divide 5
dEI!r1~n / \
[_ uT+q3 _1 3
yK"HHdYTV 似乎一切都解决了?不。
=eS?`| 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0dsL%G~/N 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
RH7!3ye OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
s`G}MU hW~UJ/$ template < typename Right >
!M)] 1Y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*aFh*-Sj2I Right & rt) const
(["V( $ {
{md5G$*% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MLiaCG; }
a-nn[j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Gf+X<a XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
vxi_Y\r=T 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
!?J-Y 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ePR9r} 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j4`+RS+q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
* RX^ z6 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
']sjW'~ y,OG9iD:h template < class Action >
e%)MIAS0 class picker : public Action
FI$
-."F {
B\aVE|~PB public :
CbxWK#aMmB picker( const Action & act) : Action(act) {}
W lW%z(RC // all the operator overloaded
7 _"G@h } ;
M$!-B,1BX j
B1ZF# Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Yi[MoYe/K 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
6f
t6;*, ;bHS^ template < typename Right >
QX&Y6CC`] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0DnOO0Nc {
f<oU"WM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zN)) .a }
oxUBlye py%~Qz% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eR`Q7]j] - 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
48 0M|^
c4Q9foE
template < typename T > struct picker_maker
Eg}U.ss^ {
@w(|d<5l:L typedef picker < constant_t < T > > result;
KLuOg$i } ;
z6,E}Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
e^x%d[sU {
Q Wc^}#!! typedef picker < T > result;
$-jj%kS } ;
\hEIQjfi z
yp3+| 下面总的结构就有了:
ly_8p63- functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
A>mk0P)~Q picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
G^.tAO5:f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s +qodb+ 至此链式操作完美实现。
0r i !) `*e>]x D6fd(=t1Z 七. 问题3
(u='&ka 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/?b{*<TK x&+&)d template < typename T1, typename T2 >
D
dCcsYm, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;|$o z{Ll {
'n\P S,[1R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Hr7pcz/#l }
L(k`1E 0ZLLbEfnPB 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:
4pelIoj \~Ml<3Zd: template < typename T1, typename T2 >
xsy45az<ip struct result_2
g>gf-2%Uo {
b5KK0Jjk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
to1r
88X } ;
l[%=S! C?W}/r[ 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?
1{a4zGE?[ 这个差事就留给了holder自己。
vg"*%K$a qzO5p=} ^j10
f$B template < int Order >
PY3bn).uR class holder;
;kR=vv template <>
~v:IgS class holder < 1 >
ufw[Ei$I: {
-okq=9 public :
*DZ7,$LQ~D template < typename T >
\}Iq-Je struct result_1
D,lY_6= {
&h!O<'*2 typedef T & result;
4}UJBb? } ;
T2tvU*[= template < typename T1, typename T2 >
h^1!8oOYD struct result_2
^|hVFM2 {
SkCux typedef T1 & result;
m~P30) } ;
F?cwIE\J template < typename T >
=*zde0T?l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Rh$+9w {
3)2{c return (T & )r;
wf\7sz }
%3"U|Za+ template < typename T1, typename T2 >
.Y8P6_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hsYE&Np_Q {
_Y}cK|3 return (T1 & )r1;
TiG?r$6v% }
?2\oi*$ } ;
a'n17d& YTTij|( template <>
oe3=QE class holder < 2 >
8|L@-F {
Zg>]!^X8 public :
,w9|?%S template < typename T >
2dHsM'ze struct result_1
x'OP0],# {
*
{~`Lw)y typedef T & result;
C+%eT&OO } ;
[?qzMFb template < typename T1, typename T2 >
}QQ 7jE struct result_2
$d4&H/u^ {
^K_FGE0ec typedef T2 & result;
/(u? k%Q } ;
VZ">vIRyi| template < typename T >
]l +<- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n\<7`, {
,S<) ) return (T & )r;
=VT\$
5A }
Qnt9x,1m_ template < typename T1, typename T2 >
6U$e;cr6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\Y8 sIs {
]>*VEe}hJ return (T2 & )r2;
|-S+ x]9 }
'O.f}m SS } ;
| WTWj .jC5 y& "9" 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> >。
.}Ys+d1b9c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T}29(xz-(h 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
x2r.4 Ht/#d6cQ return l(i, j) = r(i, j);
G`Z<a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
h| `R[ mO(Y>|mm return ( int & )i;
so/0f1R?~ return ( int & )j;
TA:uB[Ji 最后执行i = j;
+{m+aHk 可见,参数被正确的选择了。
fE&s 6w& nt-_)4Fm }aI>dHL P/^@t+KC HY?#r]Ryt 八. 中期总结
oOAkwc%)b 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:
v0=v1G*rvJ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c#1kg@q@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(!J;g|58 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^8]7
?9!9lSH6% H+]h+K9\7 3/uvw>$ , /jHhKW 5JK'2J& 九. 简化
?z6K/'? 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。
ja/wI'J< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a#[gNT~[ 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:
BafNFPc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}|N88PN +-*/&|^等
"!7Hu7 2. 返回引用。
L+T7Ge
q =,各种复合赋值等
"L1LL
iS 3. 返回固定类型。
?TIi0;h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C!9mygI 4. 原样返回。
#w \x-i| operator,
JKO*bbj 5. 返回解引用的类型。
5[r}'08b operator*(单目)
OI78wG 6. 返回地址。
j!oX\Y-: & operator&(单目)
)'e1@CR 7. 下表访问返回类型。
O@W/s!&lFa operator[]
$sg- P|Wo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YWD gRb operator<<和operator>>
_T~&kwe VAUd^6Xdwx OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
PYs0w6o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0dS (g&ZR A-_M=\ template < typename Left >
T /IX(b'< struct value_return
K`uPPyv {
0aI@m template < typename T >
<Kr`R+Q$DN struct result_1
ADB)-!$xoi {
.f. tPm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:oC;.u<*8 } ;
*8;<w~ <1m` template < typename T1, typename T2 >
o"L8n(\ struct result_2
YGs'[On8 {
%6^nb'l'C typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/YU8L } ;
2Q@Jp`#,4 } ;
Vm8dX? J(maJuY y;4g>ma0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=OV5DmVmQ HINk&)FC 下面我们来剥离functor中的operator()
\-{$IC-L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7bRfkKD |M
t2 return l(t) op r(t)
V>Xg\9B_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:pz@'J return op l(t)
nnE'zk<" return op l(t1, t2)
`,/5skeJ return l(t) op
f\q5{#"z return l(t1, t2) op
L]"$dF return l(t)[r(t)]
qdKqc,R1{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3XQe? 2:< 4b`Fi@J\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
"AKr;|m 单目: return f(l(t), r(t));
%hZX XpuO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kq?:<!z 双目: return f(l(t));
3PL0bejaT7 return f(l(t1, t2));
m-;8O / 下面就是f的实现,以operator/为例
}Y!s:w# ?MmQ'1N struct meta_divide
)p> p3b g {
q@XJ,e1A template < typename T1, typename T2 >
w'$>E4\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(vzYgU, {
~&F|g2: return t1 / t2;
h"Wpb}FT }
*<SXzJ( } ;
<|X+T, 5M #',(X 这个工作可以让宏来做:
S% Ky+0 )K$xu (/K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]GCw3r(! template < typename T1, typename T2 > \
1|ddG010 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
YPq:z"`-y4 以后可以直接用
.V0fbHYTJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qTwl\dcncC 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n@"<NKzh (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
tSoF!@6 y:$qX*+9e \T<F#a 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
On!+7is' 5`Uzx u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K^tc]ZQ class unary_op : public Rettype
:AqtPV'
{
v3t<rv Left l;
,D(Bg9C public :
T \- x3i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\dE{[^.5 1uG)U)y/Q template < typename T >
#r?[@aJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pec Zuv {
PU1YR;[Fe return FuncType::execute(l(t));
F6Q%<p a }
8'TIDu 8f)pf$v` template < typename T1, typename T2 >
fi ~@J` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dV'^K%# {
eX}aa0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
/?XI,#j3kM }
\Zx&J.D } ;
L2}<2 Ars*H,9>e f2SJ4"X 同样还可以申明一个binary_op
i1KjQ1\a + S# baOO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P0hr=/h4 class binary_op : public Rettype
*kTp(*K/7` {
88[u^aC Left l;
Q!=`|X|: Right r;
F|.tn`j]U public :
60A!Gob binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4t/ ?b ev+H{5W8 template < typename T >
h?B1Emlq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!?+0O]`} {
Xc"
%- return FuncType::execute(l(t), r(t));
8No'8(dPX }
`Eu,SvkF w h>cjRH?e template < typename T1, typename T2 >
gYk5}E- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;YMg4Cs {
R ;A8y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?P>4H0@I+ }
dvZlkMm
} ;
k2,`W2]^E eK*oV}U-k K4]ZVMm/* 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
`D=`xSEYl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UhkL=+PD DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?YV#
K 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`T7TWv"M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/4;A.r`; 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
I2SH
j6- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e00}YWf% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
hDZyFRg 下面是修改过的unary_op
v.>K
)%`# lVd-{m) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;
2V$`k class unary_op
!hS)W7!ik {
Yhm veV Left l;
WDV=]D/OE ;8eGf' public :
gVh&c4 pBv,,d` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^>Z7."uGY N$C+le template < typename T >
Eaxsg struct result_1
}m5()@Q}a {
Q{'4,J-w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M3F1O6=4j } ;
K[/L!.Ag E.ji;5 template < typename T1, typename T2 >
&N6[*7 struct result_2
t?Qbi)T=z {
BtKor6ba typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hy,""Py } ;
6Uq;]@k% Zz/p'3?# template < typename T1, typename T2 >
4(oU88z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;~d$OM {
:&:P4Y1
E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-%%Xx5D }
_~C1M&b(X3 *!*%~h8V template < typename T >
y&O?`"Uv/M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G{>PYLxOb {
IEP|j;~* return OpClass::execute(lt(t));
7gB?rJHV, }
dKU:\y .8%b;b } ;
"X;5*
4+ [uHC
AP oz,.gP% 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
=&9c5"V& 好啦,现在才真正完美了。
RjO0*$>h 现在在picker里面就可以这么添加了:
ANM=:EtP /QVwZrch template < typename Right >
&nI>`Q' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Qo^(r$BD {
I_Gz~ qk6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!~R<Il|B }
!.t D.(XP 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。
2QAP$f0Ln #-+Q]}fB4 yZgWFf.X
EStui>ho xDH#K0-#L 十. bind
w{k ^O7~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
JsuI&v 先来分析一下一段例子
Z[]8X@IPe zF>;7'\x TecMQ0
KD int foo( int x, int y) { return x - y;}
|mRlP5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zn&ZXFgN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ePJ_O~c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
GbZ~eI`,2 我们来写个简单的。
WcY_w`*L 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j|&D(]W/ 对于函数对象类的版本:
zy"k b Xy!NBh7I template < typename Func >
V.qH&FJ=l struct functor_trait
~I;x_0iY4 {
P2aFn=f typedef typename Func::result_type result_type;
k0ai#3iJ } ;
@n.n[zb\| 对于无参数函数的版本:
i|AWaG) Aaq%'07ihW template < typename Ret >
I=<Qpd4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Z2})n
- {
[XDV-6KCE. typedef Ret result_type;
sP2Uj } ;
ZS(%!+ M 对于单参数函数的版本:
+lVA$]d } eHxw+. template < typename Ret, typename V1 >
o 7tUv"Rs struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#Ktk[ "6 {
L97 ~ma typedef Ret result_type;
:3
Hz!iZM } ;
2PRiiL@ 对于双参数函数的版本:
d4^x,hzV =7H\llL4BC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ITqAy1m@C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6_u!{ {
Y*\h?p[, typedef Ret result_type;
8IxIW0 } ;
& /T} 等等。。。
I%Yq86 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u%yYLpaKf qGMU>J.;c template < typename Func >
Xa#.GrH6 struct func_return
AH/o-$C& {
cb0rkmO template < typename T >
Ay 4P_>^ struct result_1
!m9hL>5vR {
/!?Tv8TPp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;|?_C8 } ;
@{_X@Wv4iV 4;AQ12<[1 template < typename T1, typename T2 >
O< /b]<[ struct result_2
kBrA ? {
h^Yh~84T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
se2Y:v } ;
\aM-m:J } ;
myN2G?>; Z8Y&#cB 9{j`eAUZl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lZ[J1:% |? fAe{*
template < typename Func, typename aPicker >
.xmB8 R class binder_1
r2'K'?T3 {
w@Q~ax/ Func fn;
l1]{r2g aPicker pk;
<\Y(+?+uZ public :
41Q)w=hoN hHVAN3e template < typename T >
S,Q^M
)$ struct result_1
Shy.:XI {
/j$pV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@sZ7Ka } ;
X@tA+ I(7iD. ^: template < typename T1, typename T2 >
RHNAHw9 struct result_2
]S@T|08b {
-=8f*K[W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\ctzv``/n } ;
%r.C9 &-Wt!X 3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8N9,HNBT$ (2L,m template < typename T >
/|UbYe, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
',WJ'g {
c U(z5th return fn(pk(t));
HDzeotD }
@}!?}QU template < typename T1, typename T2 >
{v=[~H>bt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dnwzf=+>e {
I{U|'a return fn(pk(t1, t2));
`RE>gX }
8,RqhT)2# } ;
H*3u]Ebh Q#ksf
h!D DA>nYj-s 一目了然不是么?
piIz ff 最后实现bind
>d]-X] MMET^SO a`^$xOK, template < typename Func, typename aPicker >
n[K%Xs) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Q{uO/6 {
K,|3?CjS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GIpYx`mHi }
y&8`NS#_p? -@#],s7 2个以上参数的bind可以同理实现。
<kwF<J 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ELMz~vp E)jd>" 十一. phoenix
h,BPf5\S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VZ`YbY tS3&&t for_each(v.begin(), v.end(),
AT3HHQD (
g5Io=e@s do_
!- QB>`7$ [
}{:}K< cout << _1 << " , "
/`aPV"$M ]
Lwf[*n d .while_( -- _1),
'" &*7)+g* cout << var( " \n " )
W
wj+\ )
k$J!,!q );
"10\y{`v^ V62lN<M 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:
(]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
s Iaehe'B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>Sk%78={R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,f,+) C$ b.[9Adi > ~.U\Y template < typename Cond, typename Actor >
hH;i_("i(h class do_while
f]?&R c2C {
06.8m;{N Cond cd;
4s_5>r4 Actor act;
]K>bSK^TX public :
CA&VnO{r template < typename T >
$/#[,1 struct result_1
>>C
S8 {
zlQBBm;fE typedef int result_type;
3%o}3.P,:@ } ;
Lp|n)29+du y,n.(?!* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-OD&x%L*{3 \?8q&o1=] template < typename T >
&;JeLL1J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p^ROt'eQ< {
!~'D;Jh do
oPbziB8 {
w7pX]<?R" act(t);
46 \!W(O~y }
'4~I%Z7L while (cd(t));
#{?RE?nD return 0 ;
FS @55mQ }
f61vE } ;
/.A"HGAk FdEUZ[IT`{ %Q]thv: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,g"JgX 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。
DXO'MZon3 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。
\fI05GZ 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。
OQ<;w 下面就是产生这个functor的类:
ze5#6Vzd& 0/7.RpX,. u`(yT<>H template < typename Actor >
j%Uoigi class do_while_actor
J[S!<\_! {
r#w 7qEtD Actor act;
Z]k@pR ! public :
$1zWQJd[- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!SGRK01 xy&*s\=: template < typename Cond >
wzoT!-_X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
PX/^* } ;
NzM ,0q L|-|DOgw 3X ',L*f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Uy)pEEu 最后,是那个do_
(47la$CR 2*
TIr D88IU9V&n class do_while_invoker
r[7*1'.p {
,->5 sJ{U public :
#NL'r99D/o template < typename Actor >
G6x'Myg I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&l_}yf"v {
.~rg#*]^ return do_while_actor < Actor > (act);
KV6D0~ }
P (Y\l } do_;
e6{E(=R[M H`q[!5~8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W.D>$R2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t pxk8Ys 最后来说说怎么处理break和continue
@ uQ *$ 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。
p-DHTX 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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