一. 什么是Lambda
8OH<ppi 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]_I<-}?; 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,
$>v^%E;Y4 \<|a>{`7]i +EG.p OP
|{R7uC class filler
7c!oFwM {
asP>(Li public :
a8M.EFa: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D}"\nCz}y& } ;
9F0B-aZ 9bgKu6-X \sHM[nF0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
I /3=~;u mhJ>5z Z]$yuM %s$_KG !& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:d/Z&LXD o"[P++qd "A__z|sQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
NF0IF#;a /r@P\_ X ~4^$x t(lTXG 二. 战前分析
598xV|TON 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。
':[+UUC@ 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
=N<Hc:<t4 ;knSn$ ;Iw'TF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i3: sV 5 /* --------------------------------------------- */
$f>WR_F vector < int *> vp( 10 );
Y8.0R-:ZAN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h1fJ`WT6, /* --------------------------------------------- */
[lS'GszA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{eIE| /* --------------------------------------------- */
DetBZ. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i/O!bq[o /* --------------------------------------------- */
f:7Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ksDG8^9>] /* --------------------------------------------- */
p: sn>Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%Tsefs?_ <n }=zu t8GJ; sf\;|`} 看了之后,我们可以思考一些问题:
VmBLNM? 1._1, _2是什么?
Uj k``; 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
fhH* R*4 2._1 = 1是在做什么?
J)(]cW. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
>z^T~@m7l Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7azxqa5: 6ap,XFRMh ]-x#zp;= 三. 动工
C&e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7{<F6F^P bs+KcY:N] apY m,_ d_5h6Cz4 template < typename T >
0QC*Z ( class assignment
'2# 0UdG {
-vjjcyTt T value;
r`<evwIe public :
Iu1P}R>C assignment( const T & v) : value(v) {}
g LpWfT29V template < typename T2 >
@~63%6r#4M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?erDP8 } ;
e6F:['j -3 W4 x,7axx6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?: meix 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
YRYrR|I B;K{Vo:C ![vc/wuf G&uj}rj class holder
j zPC9 {
;<&s_C3 public :
U;jk+i template < typename T >
LXXxwIBS assignment < T > operator = ( const T & t) const
xxV{1, H2 {
*Lh0E/5 return assignment < T > (t);
Hb]7>[L }
d!gm4hQhl } ;
ol[{1KT{ d>AVUf<o~ Gf%o|kX] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
17
j7j@s) 71)#'ey static holder _1;
d3{Zhn@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u8W*_;%: +s S*EvF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M"_XaVl 而不用手动写一个函数对象。
gai?LXM
l} 7H[+iS0 DC$
S.
{n 9
/zz@ 四. 问题分析
<wSmfg,yF 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。
L,D!T&B 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。
.(Pe1pe 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
w_{z"VeD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k|lxJ^V# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
r2<+ =INn z%AIv% 五. 问题1:一致性
|Ji?p>\~ 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?|
_Ng*K]0/E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IB?A]oN1{ e;pNB struct holder
z`Q5J9_<cV {
(dT!u8O e //
i;tA<-$- template < typename T >
pIrAGA; T & operator ()( const T & r) const
-w2ga1 {
SP*5 W)6 return (T & )r;
Lhc@*_2 }
{&;b0'!Tf } ;
6d.m@T6~ Z8 # I 这样的话assignment也必须相应改动:
~d%Q1F*,= R5i8cjKZ?w template < typename Left, typename Right >
+Va?wAnr class assignment
FlgB-qR]<n {
|l?ALP_g Left l;
.{;!bw Right r;
n=SZ8Rj7 public :
f|G7L5- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
."^dJ |fN template < typename T2 >
395o[YZx* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
X
or ,}. w } ;
R P X`2zr ~pA;j7* 同时,holder的operator=也需要改动:
F@*lR(4C 6^aYW#O<Ua template < typename T >
^kD?0Fm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y-Ku2m {
^hHeH:@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
w@ 5/mf? }
< t (Pw "[?/I3{E 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。
h.9Lh ;j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6uXW`/lvX KVcZ@0[S return l(rhs) = r;
YJ^ lM\/< 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。
/T(\}Z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R>U<8z"i +7Lco"\w< template < typename Tp >
j>Z]J'P class constant_t
Q Bw
ZfX {
0;h1LI) const Tp t;
iXm||?Rnx public :
oGVSy`ku constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i@CMPz-h& template < typename T >
\zI&n &T const Tp & operator ()( const T & r) const
,4Fqvg {
#VV.[N return t;
=.X?LWKY }
Y+
Z9IiS7 } ;
w~U`+2a3 VqL
5f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6XAr8mw9 下面就可以修改holder的operator=了
J=X%
xb cQ.;dtT0 template < typename T >
B-~&6D, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VDKS_n {
i+[3o@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^CPfo/! }
b H?qijrC dl6v
< 同时也要修改assignment的operator()
@5jG PS(j)I3 template < typename T2 >
gww^?j# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E)O|16f|> 现在代码看起来就很一致了。
$XQxWH| _Hu2[lV 六. 问题2:链式操作
uT} TSwgp 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jN%p5nZ^EK 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Ke?gz:9j 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
aoDD&JE 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
PGPbpl&\t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!049K!rP{ "'!%}; template < typename T >
iEpq*Qj struct result_1
WjrMd#^ {
0R}Sw[M. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[9O~$! <% } ;
+&7Kk9^ ,B %fjcn 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:
hY}/Y 6"i{P template < typename T >
d{yIy'+0/ struct ref
%A62xnX {
.ts0LDk0f typedef T & reference;
(~Uel1~@ } ;
V[Rrst0yo template < typename T >
Q+d.%qhc struct ref < T &>
}xb_s {
3kiE3*H typedef T & reference;
H=&/ Q } ;
[vWkAJ'K RM&H!E<# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sm;E2BR$
` 'B3Wz a. template < typename T >
"J
pTE \/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PZuq'^p {
#Pu@Wx return l(t) = r(t);
A
mI>m }
KQ4kZN 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。
{N!E5*$Tr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f v E+.{ %j'G.*TD 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
S jVsF1d_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
VYamskK[G: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1Xy8|OFc[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
NoCDY2 $ 最后的布局是:
rQ~ \~g[tP Add
R:'Ou:Mh / \
AH2_#\ Divide 5
&8<<!#ob / \
=db'#m{$ _1 3
K(nS$x1G 似乎一切都解决了?不。
,VNi_.W0 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
zL:&Q< 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#l*a~^dhqC OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
d/D,P=j" FXP6zHsV template < typename Right >
"]VDY) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y5dD|]F| Right & rt) const
^WE4*.( {
{=3J/)=' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q
[rj }
n*4lz^LR 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eV"!/A2:N5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
?X\3&Ujy$ 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。
U1ZIuDg'E 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。
25 CZmsg 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。
_e%dM 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?
pzp,t(%j 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:
NS`07 #z^ 3&'2aW template < class Action >
Ve{n<{P class picker : public Action
hd+]Ok7" {
NJtQx2Sd'H public :
.%=V">R picker( const Action & act) : Action(act) {}
|]`hXr // all the operator overloaded
*LANGQ"2(i } ;
5?WYsj"
(Uk>?XAr 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。
Cyq?5\ a 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:
[4sEVu} zh\p template < typename Right >
j 5Qo*p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,P{m k%=9 {
kb71q:[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vw2`:]Q+ }
<$%X<sDkq $B;_Jo\| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
hoa7 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。
'OwyyPBF *U;'OWE[ template < typename T > struct picker_maker
]hA,LY f {
kH'p\9= typedef picker < constant_t < T > > result;
.`jo/,?+O } ;
UiH!Dl}< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"13"`!m {
+Y}V3(w9X typedef picker < T > result;
Y34/+Fi } ;
}Ov
^GYnn r> k-KdS 下面总的结构就有了:
Z:*@5 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。
$Az^Y0[D picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
^Dg<Ki picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\\,f{?w 至此链式操作完美实现。
\ \06T` 7Ym(n8 ZrO!L_/ 七. 问题3
20b<68h$: 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。
%dMqpY7" eSEq{?> template < typename T1, typename T2 >
!z 53OT! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VA] e {
YAVy9$N- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%c|UmKKi }
.pPm~2]z [kV;[c} 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
U!(@q!>G *T`-|H*6@ template < typename T1, typename T2 >
YO+{,$ struct result_2
tz^/J=)" {
7y^%7U \ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2f>PO +4S{ } ;
yNg9X(U :#5xA?=*
S 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?
dY7'OAUyVl 这个差事就留给了holder自己。
@I`C#~ NTo!'p:s '3 33Ctxy template < int Order >
Rk6deI] class holder;
0NDftcB] template <>
=,y |00l class holder < 1 >
`B/0i A {
}t9.N`xu public :
;U9J++\d<A template < typename T >
q h/F struct result_1
Z@a9mFI? {
xu5ia|gYz7 typedef T & result;
lot%N(mB` } ;
=m89z}Ot template < typename T1, typename T2 >
&;yH@@Z struct result_2
IW=cym7 {
7?j;7.i
s( typedef T1 & result;
-l~Z0U>^ } ;
o?L'Pg template < typename T >
dZ#&YG)?e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q;11N7+ {
Kt@M)# return (T & )r;
[^CV>RuO }
T>TWU: template < typename T1, typename T2 >
r{\1wt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zgx&Pte {
SIO&rrT. return (T1 & )r1;
[(Xy.L7x }
,}oM-B } ;
-9N@$+T =_$Qtq+h template <>
-;f*VM.a class holder < 2 >
P-F)%T[ {
)?_#gLrE6 public :
;g{qYj_ template < typename T >
r/pH_@ struct result_1
dS^T$sz.co {
!It`+0S
b typedef T & result;
Lg8nj< TF } ;
9T#;,{VQ template < typename T1, typename T2 >
!.2<| 24 struct result_2
R1Sy9x . {
coYij typedef T2 & result;
"KcA } ;
;iDPn2?6?x template < typename T >
r0p w_j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/Mb"V5S(W {
8DP+W$ return (T & )r;
*s@Qtgu }
&-(463 template < typename T1, typename T2 >
$w"$r$K9K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\fr-<5w7 9 {
+`?Y?L^
J return (T2 & )r2;
THmb6^ }
/}-CvSR } ;
XL7h} >2#8B j xYc2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
=8U&[F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qI^
/"k*5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4CGPOc Z7 E return l(i, j) = r(i, j);
@?h/B=56 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@&[T _l 1S@vGq} return ( int & )i;
qJ0fQI\ return ( int & )j;
L(X6-M: 最后执行i = j;
m3o,@=b 可见,参数被正确的选择了。
uZ;D!2Q a YM5fyv? JEE{QjTh ?yh}/T\qp WxF:~{ 八. 中期总结
|!y A@y? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ZJlEKib%2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Rb\6;i8R 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8i?l02 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GguFo+YeZ V2N_8)s9W 4lZ$;:Jg ak:c rrkx u ElAnrm iOG[>u0h 九. 简化
NV#FvM/#" 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。
Q,80 Hor#J 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E= `6-H{ 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:
Z}-Vf$O~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1h.)#g?{ +-*/&|^等
5Ba[k[b^ 2. 返回引用。
5+fLeC; =,各种复合赋值等
@BNEiOAZ# 3. 返回固定类型。
ntmyNf?; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Oh4AsOj@ 4. 原样返回。
hHDOWHWE operator,
itzyCw2|# 5. 返回解引用的类型。
HI@syFaJM operator*(单目)
}W
^: cp 6. 返回地址。
Uo-`>7 operator&(单目)
d:F @a 7. 下表访问返回类型。
Zy_V9j[n operator[]
;*,f< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Zk[&IBE_ operator<<和operator>>
iPrLwheb bBY^+c< OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Bphof0{<} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
w;l<[q?_ sCu+Lg~f template < typename Left >
*OyHHq|>q struct value_return
vp.ZK[/` {
D_8x6`z template < typename T >
1nu^F,M struct result_1
SI8%M=P> {
%sRUh0AL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>fIk;6<{ } ;
;.bm6(; *FJZiPy template < typename T1, typename T2 >
b?eu jxqg struct result_2
\.g\Zib ) {
qL94SW; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m:hY`[ f6 } ;
}=!,o } ;
u_).f<mUdF h`MF#617 l
(3bW1{n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d,by/.2 C
XHy.&Vt 下面我们来剥离functor中的operator()
7L^%x3-|& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"5A&_E }3
xB !6_VlB return l(t) op r(t)
%4W$Lq} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!|<=ZF2 return op l(t)
R
CkaJ3 return op l(t1, t2)
aC<KN:TN6 return l(t) op
(@#M!' return l(t1, t2) op
!'Q -yoHKD return l(t)[r(t)]
RV&^g*;E return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(mlzg=szW 4l&g6YneX 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:
dZ _zg< 单目: return f(l(t), r(t));
#b7$TV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_uJ"m8Tl 双目: return f(l(t));
aAy'\T$x. return f(l(t1, t2));
jg&E94}+ 下面就是f的实现,以operator/为例
i%6; !cGDy/| struct meta_divide
@JW@-9/ {
]!IVz)<E& template < typename T1, typename T2 >
Pm$q]A~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YSaJeU>@ {
9!><<7TS return t1 / t2;
Ssk}e=] }
\(">K } ;
+78CvjG = P 这个工作可以让宏来做:
wKH ::! ,j 5&6X=1M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7u[j/l, template < typename T1, typename T2 > \
s[gKc ' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KLX/O1B 以后可以直接用
<94_@3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cVwbg[W] 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
;}z\i (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。。。)
QORN9SY 45&8weXO:' Zatf9yGD 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
'q * Bdx ]m#5`zGK1| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JH7Ad (: class unary_op : public Rettype
i55x`>]&sb {
"KJ%|pg_C Left l;
8J)xzp`*) public :
3Oa*%kP+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GjB]KA^ B4XZko( template < typename T >
?RzD Qy D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5b/ojr7 {
Tg3!R q55 return FuncType::execute(l(t));
N S#TW }
gGMWr.!
8 Q o =Kqv template < typename T1, typename T2 >
p*5\+WO>!( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]B=C|usJ {
\ (p{t return FuncType::execute(l(t1, t2));
gN {'UDg }
pG"5!42M! } ;
#Dfo#]k( t4K~cK D7"p}PD>~ 同样还可以申明一个binary_op
Gs2p5nL< /+e~E;3bO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x7T+> class binary_op : public Rettype
f f 7( {
;W:6{9m ze Left l;
m+itno Right r;
(qwdQMj` public :
(c v!Y=] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z<]bv7V 0iEa[G3 template < typename T >
amQz^^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*^ \FIUd {
Q+i\8RJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
`B8tmW# }
2=ztKfsBhE X5g[ :QKP7 template < typename T1, typename T2 >
djT5X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>6Lm9&} {
[&Hkn5yq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{F|48P;J }
+ E"[ } ;
F=)eLE{W GJ'spgz +Zk,2ri 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
u}6v?! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)y7_qxwbV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OuIv e>8 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。
u~Tg&0V30 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rn.\tDeA 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。。。
TOI4?D] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h7qBp300 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)
kpob b 下面是修改过的unary_op
!d9AG| \|Dei);k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h[XGC=% class unary_op
N~,_`=yRx {
,yLw$- Left l;
r{+aeLu 6!EYrX}rI[ public :
`{FwTZ=6{ e9u@`ZC07 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i~qfGl p6) B94
&elu template < typename T >
:,*eX' fH struct result_1
xQt 3[(Z {
evl-V> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DpL8'Dib } ;
S-E++f9D~ ]" x\=A template < typename T1, typename T2 >
)wf\F6jN struct result_2
{`.O|_b {
zJ& b|L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7$b?m6fmK } ;
xNdID j@ w;`m- 9<Y template < typename T1, typename T2 >
#7z|mVzH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@sf90&f {
[wcA.g* F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9d[qhkPu) }
RLKj
u;u q=Xg*PM, template < typename T >
U|fTb0fB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a[O6YgO {
y' tRANxQ return OpClass::execute(lt(t));
S=R3"~p }
l`rC0kJ] M4<+%EV} } ;
\5[-Ml .S vyj E#h~V5Tf 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
6/y*2z; 好啦,现在才真正完美了。
5
;vC(Go 现在在picker里面就可以这么添加了:
>rRf9wO1l Yk>8g;< template < typename Right >
0^\/ERK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DPPS?~Pq {
Gc5VQ^] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
G)+Ff5e0L[ }
/VtlG+dLl 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。
rdI]\UH 5^|"_Q#: #uWE2*') OWV/kz5'H DNho%Xk 十. bind
4hNwKe"Ki 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。
6e:P.HqjA 先来分析一下一段例子
-h9#G{2W[ 6<76O~hNZ >r:X~XnRUj int foo( int x, int y) { return x - y;}
5byeWH0n3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xvO 3BU~2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
104!!m 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。
ruHrv"29 我们来写个简单的。
zn[QvY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qp1\I$Y 对于函数对象类的版本:
d
qpgf@ k1wr/G'H[ template < typename Func >
u7(]; struct functor_trait
l qXc {
4[_L=zD typedef typename Func::result_type result_type;
/.2u.G } ;
i?W]*V~ply 对于无参数函数的版本:
uA^hCh-js 4[(?L{ template < typename Ret >
mLULd} g/o struct functor_trait < Ret ( * )() >
Rd vn)K {
OT%V{hD typedef Ret result_type;
q'2`0MRa
} ;
-+ko}He
对于单参数函数的版本:
Dx0O'uwR a.CF9m5]c template < typename Ret, typename V1 >
*78)2)=~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y@ObwKcG {
dWjx"7^ typedef Ret result_type;
])S$x{.g } ;
5<^'Cy 对于双参数函数的版本:
|""=)-5N |a>}9:g,=* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
psu OJ- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tw-fAMwU {
DQMPAj. typedef Ret result_type;
]2LXUYB } ;
6SV7\,2M 等等。。。
zw,-.fmM# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
UDVf@[[hN :b<KX%g template < typename Func >
<_>.!9q struct func_return
NWb}
OXK/ {
k)|'JDm template < typename T >
/%5_~Jkr, struct result_1
pFEZDf}: {
yAAG2c4( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=?HzNA$yh } ;
3;y_qwA LSSW.Oz2L template < typename T1, typename T2 >
pXve02b1B struct result_2
_O"L1Let {
{=s:P|ah typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IKGTsA; } ;
QH4k!^ } ;
9LH=3Qt T<f2\q8Uo= *}>Bkq9h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-MDOZz\ g})6V template < typename Func, typename aPicker >
sTt9'P` class binder_1
l6V%"Lo/) {
P87ld._ Func fn;
{d^Q7A:` aPicker pk;
x)j/ public :
kxygf9I!; {a]pF.^kf template < typename T >
o>0O@NE struct result_1
/X@7ju; {
3b+7^0frY# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ok%EqO } ;
MJ1W*'9</W Yr5iZ~V$ template < typename T1, typename T2 >
jaK' W struct result_2
m~##q}LZ {
03~+-h&n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r4 9UJE } ;
mgo'MW\ F# jCEq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
iP2U]d~M FTbT9 template < typename T >
Dm>T"4B`/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zA2UFax= {
:|?~B%-p[ return fn(pk(t));
_u#/u2< }
&6` template < typename T1, typename T2 >
UN,<6D3\b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1f+*Tmc5]Q {
.Ql;(Wyl return fn(pk(t1, t2));
}UyzMy, }
@:S$|D~ } ;
;[?J5X, t9-_a5>E\} {fAh@:{@ 一目了然不是么?
c80
}1 最后实现bind
F?}m8ZRv &i4
(s%z# sqm%iyC=q template < typename Func, typename aPicker >
Q.j-C}a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
y&n1 Nj]^ {
1.hOE>A% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C\;;9
}
i;E9ZaW ;s}-X_O< 2个以上参数的bind可以同理实现。
vG'vgUo 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
NTv#{7q / e~ 十一. phoenix
*T.={>HE8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
h#(.(d E'S<L|A/ for_each(v.begin(), v.end(),
UMHuIA:%U (
o`<h=+a\ do_
kcg)_]~6 [
>i><s>=I` cout << _1 << " , "
y)N.LS ]
>m)2ox_B .while_( -- _1),
"k>{b:R| cout << var( " \n " )
#Pe\Z/ )
:ofE8] );
Li?{e+ g |Fh`.iT%c 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=$:4v`W0( 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
SdEb[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@&am!+z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a=}">=]7 _js2^<7v} 2u I`$A: template < typename Cond, typename Actor >
mCEKEX class do_while
O"2wV +9 {
TkoCyD9 Cond cd;
%8z+R m,Ot Actor act;
>mGGJvTx public :
-\sKSY5{R template < typename T >
*aSR KY struct result_1
\nWzn4f {
Poylq]F typedef int result_type;
g-T X;( } ;
'3Lx!pMhN eog,EP"a8Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7W>}7 c,[qjr#\> template < typename T >
><Mbea=U+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZRVF{D??"% {
{?h6*>-^Z do
WLj_Zo*^x {
*{4{<O<4 act(t);
:,J86#S) }
#L1yL<' while (cd(t));
w4&v( m return 0 ;
|'l* $ }
|[n|=ORI' } ;
A.'`FtV jAQ)3ON< Nr*ibtz|D 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A$Jn3Xd~! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
94>7-d 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
*b 7
^s,? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
1>O0Iu 下面就是产生这个functor的类:
YJtOdgG|q #@OKp,LJ ? _h#> template < typename Actor >
@+Anv~B. class do_while_actor
<pa];k(IQL {
A<G ; Actor act;
[4(A458H public :
!nD[hI8P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]MH
\3g; #$
raUNr template < typename Cond >
3By>t!~Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uS+b* : } ;
BDm H^`V ,?skJ (G b{ckzs 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ns7l-mb 最后,是那个do_
z%-"'Y] &G5I0:a
iF2IR{h class do_while_invoker
nd9-3W {
MyR\_)P? public :
q|Tk+JH{5 template < typename Actor >
@RG3*3( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T)?@E/VaS {
pmXWI`s return do_while_actor < Actor > (act);
:.o0< }
0~I)
/T } do_;
AT8,9 vf'jz`Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O9 r44ww 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`1}yB 最后来说说怎么处理break和continue
'aSORVq^e[ 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。
Sf8Xj|u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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