一. 什么是Lambda
0Y{A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IS!sJ c 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,
XSXS;Fh) Nb-;D)W;B
1I_(!F{Ho EiSS_Lc class filler
~qs97' {
4\>Cnc{ public :
Q1g@FsW&U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M*|x,K= U } ;
WJ8i,7 VGkwrS;+I >a[)F 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:
+Ibcc8Qud L9"V$MO G;MmD?VJ g H{yeN 5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
u[})|x*N %+qD-{& &;|/I`+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Fc{hzqaP8 XB
zcbS+ .cjSgK1 y^?7de} 二. 战前分析
LGV"WE 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?(H/a-(:v} 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fM6Pw6k tRFj<yuaq
}/Pz1,/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]:d`=V\&N /* --------------------------------------------- */
[?^,,.Dd vector < int *> vp( 10 );
rUR{MF&]D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O$+0 . /* --------------------------------------------- */
O)n"a\LD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vdV@G`)HPr /* --------------------------------------------- */
ZG3u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ihdN{Mx<2 /* --------------------------------------------- */
> X<pzD3u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f.4r'^ /* --------------------------------------------- */
2Gd.B/L6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L TzD\C' vWc =^tT )l~:Puvh "8>T 看了之后,我们可以思考一些问题:
[LbUlNq^B@ 1._1, _2是什么?
|wZcVct~ 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。
Z_Qs^e$ 2._1 = 1是在做什么?
FWNWOU 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。
07`hQn)Gc 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。
cxn3e,d` Bvb.N$G kaqH.e( 三. 动工
ihS;q6ln 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V.?N29CA| ?RNm8,M -^yb[b, ZCVwQ#Xe+ template < typename T >
`f?v_Ui-$ class assignment
LlKvi_z {
46OYOa T value;
I?r7dQEm public :
]?tC+UKb assignment( const T & v) : value(v) {}
e=e^;K4 template < typename T2 >
O/
Yz6VQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^E{M[;sF3y } ;
Z]OXitt7 Z<jio QhR.8iS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'RZ=A+% X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3c#oK (xxNQ]
l-( R9bsl.e dnRbt{`jP class holder
J)tk<&X {
O<}3\O )G( public :
ZFYv|2l template < typename T >
0N9`WK assignment < T > operator = ( const T & t) const
nE;^xMOK! {
jd ]$U_U( return assignment < T > (t);
trlZ ^K }
:4Jq T|nS } ;
=Y!x 4
JC*c ~0/tU#& 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
jT/}5\ [Ume^ static holder _1;
tjLp;%6e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\A
"_|Yg vz$-KT4e^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YvA@I|..~ 而不用手动写一个函数对象。
]:H((rk l}w9c`f RgTm^?Ex o^Z/~N 四. 问题分析
Q5Yy
\M 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。
!'m
MGxkEb 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。
SUGB)vEa 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kHMD5Q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F3uR:)4<M 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Fs+
CY uT1xvXfqP 五. 问题1:一致性
*S _[8L" 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?|
}MU}-6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B:5N Ia j:k}6]p} struct holder
5~8FZ-x {
<=O/_Iu( //
+ftOJFkI template < typename T >
Hg[g{A_G[ T & operator ()( const T & r) const
NWL\"xp
`t {
1=o|[7 return (T & )r;
`wGP31Y. }
,^Ug[pGG- } ;
Q#gzk%jL@ '2LK(uaU 这样的话assignment也必须相应改动:
0 $Ygt0d &ZyZmB template < typename Left, typename Right >
8nV#\J9 class assignment
v$n J$M&k {
pk>p|q Left l;
EuH[G_5e0 Right r;
u
V[:e|v public :
vH[G#A~4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{Tr5M o template < typename T2 >
ko7*9` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[l`_2{: } ;
,?k0~fuG6 t 0 omJP 同时,holder的operator=也需要改动:
0;J#".(KQ 8VWkUsOoI template < typename T >
"K Or)QD/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
iwiHw {
` @PHV return assignment < holder, T > ( * this , t);
40?xu#" }
fS@V`"O6 owR`Z`^h) 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。
H8lh.K 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ire+r
"am An.Qi =Cv return l(rhs) = r;
6_rgj{L 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。
cu|S|]g 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
EdH;P\c
xY_<D+OV template < typename Tp >
$4Vp l class constant_t
[<0\v<{`L {
\N|ma P const Tp t;
#.j[iN
:+ public :
JXhHitUD constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(7zdbJX template < typename T >
K-<kp!v const Tp & operator ()( const T & r) const
1J{1>r {
?^X
e^1( return t;
^i;y2c }
*m>XtBw. } ;
jIvSjlm I M= ]]kJ:I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XT"- 下面就可以修改holder的operator=了
LK>J]p u*h+c8|zI template < typename T >
>du _/*8: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\>7hT;Av=G {
~ZxFL$<'3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)8,) &F }
vG2&qjY1 :c?}~a~JO( 同时也要修改assignment的operator()
!kpnBgm U ^7p>p8 template < typename T2 >
3Yb2p!o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S&q(PI_" 现在代码看起来就很一致了。
th4yuDPuA ,ve$bSp 六. 问题2:链式操作
s/+k[9l2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[V2`t' 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。
q@+#CUa&n 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。
$~G=Hcl9 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。
_yH=w'8. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rzk-_AFR {y\5 9 template < typename T >
_=g;K+%fb struct result_1
#"PRsMUw {
=QG0:z)K<v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{=Y3[ } ;
Vi:<W0: )a;ou>u 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:
KD(}-zUs sM _m template < typename T >
CS\ E]f struct ref
=Z~ nzyaN {
A}h`%b typedef T & reference;
_Pe,84Ro } ;
}i\U,mH0_& template < typename T >
bdBFDg struct ref < T &>
%uUQBZ4 {
s9 \HjK*+ typedef T & reference;
n7$21*, } ;
No(p:Snbo q33Z.3R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]!mC5Ea +<TnE+>j template < typename T >
cy%S5Rz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i,R+C.6{ {
F,)\\$=, return l(t) = r(t);
]A#K;AW{U }
+jv&V%IL 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。
2<X.kM?N{B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?z/ )Hkw %9HL" 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
<q<kqy5s-R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,bU8S\8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p2)563#RS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pIbm)- 最后的布局是:
&}."sGK Add
F-&=N {+ / \
muZ6 }&4 Divide 5
!J/fJW>m6 / \
5;4bZ3e,0 _1 3
(imaL,M-D 似乎一切都解决了?不。
R{0nk 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
4],*y`& g 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。
6 $*\% OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'U|Tye i? O&vE 5%x template < typename Right >
gd=gc<z YP assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a}#8n^2 Right & rt) const
V!XT=Ou?6 {
fa:V8xa
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qHtonJc }
))xyaYIZkk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VAL]\@Q} XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
9irT}e 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
tUXly|k 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
BnwYyh 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
+jifbf- 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
dF#`_!4pbf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Rg,]du u? s ~Xa=_+D template < class Action >
,!i!q[YkL9 class picker : public Action
R{R'byre {
U1,f$McZs public :
u.~`/O picker( const Action & act) : Action(act) {}
[i 7^a/e // all the operator overloaded
{%! >0@7 } ;
$?FA7=_ |tVWmm^m Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
c1>:|D7w 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
J4VyP["m 6upCL:A~r template < typename Right >
vk>EFm8l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=j&qat {
D$&LCW#x return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/jB0 }
>r8$vQ Gj /'<Qk' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S9@2-Oc 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6vL+qOd x !L|PDGD template < typename T > struct picker_maker
<^v-y)%N:A {
\fjr`t] typedef picker < constant_t < T > > result;
|Js?@ } ;
V#-\ 4`c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>mXq= 9L4 {
H-ewO8@ typedef picker < T > result;
2"IsNbWV } ;
hF4gz*Q E2%{?o 下面总的结构就有了:
27CVAX ghV functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+[C><uP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_W + picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Aav|N3 至此链式操作完美实现。
E!SxO~ 1O@y
>cV ;:l>Kac 七. 问题3
1*vt\,G 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
h^aUVuL/
2nsW)bd template < typename T1, typename T2 >
YVT\@+C' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%!HBPLk {
4Y!_tZ> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
66jL2XU< }
HgfeSH xmp^`^v* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
E3`&W8 `k.Nphx~% template < typename T1, typename T2 >
Vh o3I[C struct result_2
n+q a/< {
_G1C5nkDl4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*\4u :1Cu } ;
xzrA%1y
{=A8kgt 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
XkE'k;AEx 这个差事就留给了holder自己。
tIJ?caX5= 2,bLEhu o%1dbbh template < int Order >
XI8rU)q class holder;
]%I}hjJ template <>
rV6SN. class holder < 1 >
n)6mfoe {
#OE]'k
Ss public :
#\LsM
~, template < typename T >
}
0^wJs struct result_1
25m6/Y {
,{rm<M.) typedef T & result;
W2-1oS~ma } ;
BH+@!H3hf template < typename T1, typename T2 >
d4[mR~XXT struct result_2
qQ=\R1l
{
+\@}IKWl-? typedef T1 & result;
w]Byl3}Gt } ;
U)B^R template < typename T >
PY{])z3N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!b:;O
+[ {
cZd{K[fuK return (T & )r;
EKTn$k= }
N sNk
template < typename T1, typename T2 >
v$_YZm{!< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:3$$PdZ {
RV{'[8gM return (T1 & )r1;
n(.U>_
P }
@Fs2J_v } ;
U5!T-o;3} `:&jbd4H template <>
B^yA+&3HI class holder < 2 >
>56I`[) {
}US^GEs( public :
"PhP1;A9, template < typename T >
xfsf struct result_1
kH9P(`;Vq {
.*_uXQ typedef T & result;
B!X;T9^d } ;
p.50BcDg template < typename T1, typename T2 >
2zQ62t} struct result_2
V \4zK$] {
` 0}z
;&: typedef T2 & result;
;kv/(veQ1< } ;
[ _Nw5_ template < typename T >
gdKn!; ,w# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[Kc"L+H\ {
&]xOjv/? return (T & )r;
I&lb5'6D }
^w1&A3=6 template < typename T1, typename T2 >
`of`u B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i=mk#.j~ {
m(6SiV=D9 return (T2 & )r2;
ay-M.J }
c"H59 jE } ;
8a}et8df: )CAEqP
THcK,`lX@ 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> >。
|'?./ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F\lnG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q#a<T4l Xe:gH.} return l(i, j) = r(i, j);
n +R3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
P
g{/tMY A.@/~\ return ( int & )i;
yR|Beno return ( int & )j;
Mb0l*'ZF 最后执行i = j;
YrRD3P.P 可见,参数被正确的选择了。
zUNWcv!& " l]wjH5mz=i 2qQG
n9p_D S(nZ]QEG 八. 中期总结
g4"0:^/ 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:
|)'6U3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=}h8Cl{H/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q3OGU} F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w,/&oe5M+ E` O@UW@ C % d d \[cFe1d /j|Rz5@= F[HMX4 九. 简化
yCt,-mz!z 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。
RD1N@sHDKc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W:z?w2{VI( 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:
WhY8#B'? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=:~%$5[[ +-*/&|^等
%n7mN]) 2. 返回引用。
yv&VK ht =,各种复合赋值等
sb^%eUU]) 3. 返回固定类型。
N%:)M T,&g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U!xOJ 4. 原样返回。
nS`DI92I operator,
N=hhuKt] 5. 返回解引用的类型。
n@
rphJb operator*(单目)
KTzkJx 6. 返回地址。
|#x]FNg operator&(单目)
\8 ~`NF 7. 下表访问返回类型。
=^L?Sgg operator[]
(ZI11[e{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^ .]]0Rp& operator<<和operator>>
g*uo2-MN&e sh|@X\EZO OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
aLKvl~s;m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:kMEL* Wdp?<U template < typename Left >
W\W|v?r struct value_return
)C0dN>Gb {
`fA|])3T template < typename T >
&-s/F` struct result_1
X?Yp=%% {
1`;,_>8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5*he } ;
ecjjCt2S 9N?BWv} template < typename T1, typename T2 >
DQ a0S7I struct result_2
a1p}y2 {
{8YNmxF# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<l,Kg
'v } ;
2G4OK7x } ;
e?"XMY X=Th G"~%[k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6,D)o/_ Uz&XqjS 下面我们来剥离functor中的operator()
H%AF, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
fNkN V6.w=6:`X return l(t) op r(t)
Mr8r(LGY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ls<7Qe"a return op l(t)
'aFj yY?% return op l(t1, t2)
j![ ; ; return l(t) op
1E]|>)$ return l(t1, t2) op
X 9lh@`3 return l(t)[r(t)]
f T&>L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RkW)B^# %#^)hX,+Q 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:
Z6Owxqfht 单目: return f(l(t), r(t));
K:i{us` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,2I8,MOg 双目: return f(l(t));
c,\!<4 return f(l(t1, t2));
\vU1*:3 下面就是f的实现,以operator/为例
0!^vQ <o\2-fWvY struct meta_divide
jZ;dY~fE {
jw^Pt~@ template < typename T1, typename T2 >
-wqnmK+G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m3La;%aA0 {
xq.HR_\ return t1 / t2;
5,pKv }
Ai 9UB=[R } ;
6jGPmOM/ U6 R"eQUTV 这个工作可以让宏来做:
vXio /m 6axDuwQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<`~zKFUQ[ template < typename T1, typename T2 > \
]B;\?Tim static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`9+>2*k 以后可以直接用
2L'vB1` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C9`J6Uu 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
&?-LL{W{ (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。。。)
7xmyjy%c d_0r 7:Jyu/*] 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
|#r[{2sS 8, >YB+Hb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z&"-%l.b@} class unary_op : public Rettype
u)DhkF| {
#\Q{?F!4 Left l;
%/86}DCfE? public :
nmLn]U= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5K~kzRL$r |Bv?!
sjf template < typename T >
yWs_Z6 b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~"Pu6-\VT {
e@-"B9~ return FuncType::execute(l(t));
ae)0Yu`*G7 }
UHtxzp =[ 1lxsj{>U template < typename T1, typename T2 >
tPT\uD#t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GQNs :oRJ' {
^Ms)T3dM return FuncType::execute(l(t1, t2));
m]1=o7 }
S<hj6A } ;
rb/m;8v> ]m#.MZe 4)o_gm~6c4 同样还可以申明一个binary_op
:?Xd&u0){ 5 W<\J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x<0-'EF/S class binary_op : public Rettype
\~(ww3e {
{|}tp<:2 Left l;
a:PS}_. Right r;
lF:gQ]oc public :
,1\nd{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vZdn Fb<r~2 template < typename T >
FBjIft5e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AnbY<&OC1 {
o@ ?3i+%}8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Fh XR!x^ }
Y *
#'Gh, kAbkhZ1^ template < typename T1, typename T2 >
z2m%L0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%SRUHx[D {
TJ:B_F*bSk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
OHqc,@a;+ }
$J/Z~(=JT } ;
O7#ECUH dbkkx1{>Y Q0K4_iN)& 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
00') Ol& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wW3fsXu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`"0#lZ`n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
C+r<DC3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y",Fs( 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$3 3NM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;79X#hI 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+$MNG 下面是修改过的unary_op
YfC1.8 Ni5~Buf template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
w_po5[]R class unary_op
?_e2)+q8YG {
"_qH+=_R Left l;
v;S7i>\ v535LwFW public :
JM5w`= h1.]Nl
C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u>Z0ug6x 1}e1:m]r template < typename T >
eRC
/Pr struct result_1
\(t.| {
V#?GDe}[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r;`6ML[5Vx } ;
;d1\2H D6,rb 9 template < typename T1, typename T2 >
>9{Gdq[gyr struct result_2
@O}%sjC1 {
>]q{vKCAP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hKw4 [wB] } ;
4K82%P9a ylF%6!V}4V template < typename T1, typename T2 >
':8yp|A| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>Vr+\c {
OWs K>egD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_94|^ }
/dpEL9K <d,Qi.G4 template < typename T >
o5gt`H" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-W(O~AK {
)s6pOxWx return OpClass::execute(lt(t));
c>~"Z-VtX }
`;-K/)/x ANEW^\ } ;
=Mb!&qq ]}2+yK XVjs0/5b 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
&g R+D 好啦,现在才真正完美了。
DVxW2J 现在在picker里面就可以这么添加了:
(tV/.x*G g$s"x r`: template < typename Right >
5" <7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2xvTijO0 {
!|{T>yy return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6q
._8% }
${^WM}N
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
12;"=9e! ^>02,X
mk )J4XM( hjywYd]8 dieGLA<5_X 十. bind
MXsSF|- 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
b f.__3{ 先来分析一下一段例子
5LU8QHj3 ;
F% 3b47 nZe2bai int foo( int x, int y) { return x - y;}
/k3v\Jq{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
F$P8"q+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
W' w;cy:H 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。
1w}%>e-S 我们来写个简单的。
eO#Kn'5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6m_
fEkS[ 对于函数对象类的版本:
].=&^0cg s86Ij>VLf template < typename Func >
9|v3lGK( struct functor_trait
\<WRk4D {
SW|{)L, typedef typename Func::result_type result_type;
_oK*1#Rm8 } ;
/?<o?IR~6 对于无参数函数的版本:
H'E(gc)>) $s-/![
6 template < typename Ret >
VWqmqR% struct functor_trait < Ret ( * )() >
.}Va~[0j {
f0+)%gO{ typedef Ret result_type;
&GF@9BXI3 } ;
zil^^wT0J 对于单参数函数的版本:
hw/: ]cvP ! template < typename Ret, typename V1 >
}t }y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nen( {
EYNi` typedef Ret result_type;
$'FPsoH } ;
Y=+pz^/" 对于双参数函数的版本:
UfcQFT{() F}p)Q$0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?S^ U-.` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rEEoR'c6 {
(D5 dN\ typedef Ret result_type;
JGl0
(i*| } ;
ha+)ZF 等等。。。
D?ojxHe 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+VxzWNs*JP 34S0W]V template < typename Func >
&Z!O struct func_return
yClX!OL {
-?L~\WJAL template < typename T >
A)"?GK{* struct result_1
KwO;ICdJ {
jd]Om
r! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w1tWyKq } ;
6U|An* T%|{Qo<j template < typename T1, typename T2 >
.!|\Y!]^r struct result_2
XS+2OutVo {
E Dh$UB) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y&;ytNG&< } ;
_Q)rI%A2 } ;
/dGpac Zi'}qs$v LbCcOkL/@@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
aX
CVC<l u7 s- template < typename Func, typename aPicker >
/>^ sGB class binder_1
GHeucG}? {
<k59Ni9 Func fn;
)Iu0MN& aPicker pk;
/G*]3=cSe public :
>1luLp/,$ ;ED` 7 template < typename T >
JmlMfMpXMs struct result_1
/j%(Z/RM {
44@yQ? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QX`Qnk|Y } ;
hb@,fgo!Q q|N,?f9 template < typename T1, typename T2 >
~4-:;8a struct result_2
C8dC_9 {
_,r2g8qm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d2'1
6.lV } ;
nh"8on]M~ Klr+\R@(n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#R^^XG`1 z{;~$." template < typename T >
K"fr4xHq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LT+QW {
/:S&1'= return fn(pk(t));
3`
,u^ w }
o'Rr2,lVi template < typename T1, typename T2 >
LR`]C] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ULT,>S6r {
Tj(DdR#w return fn(pk(t1, t2));
^&[Z@*A8# }
dMw7UJ } ;
Ec2?'*s :X+!W_xR
(zIWJJw 一目了然不是么?
4eD>DW 最后实现bind
>~+qU&'2 $X\deJ1Hi *WzvPl$e template < typename Func, typename aPicker >
@O]v.<8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"+dByaY {
-K%hug
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1iLrKA }
NC@L,)F J?y0RX 2个以上参数的bind可以同理实现。
"A9qC*6[ 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。
*@+E82D >U7{EfUJdx 十一. phoenix
Mp-hNO}.Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6B8gMO Crg@05Z for_each(v.begin(), v.end(),
vRI0fDu (
!pJd^|4A] do_
?"@`SEdnU2 [
]=Tle&yM+T cout << _1 << " , "
59k[A~)~ ]
XbaUmCuh .while_( -- _1),
cqd}.D cout << var( " \n " )
$:}sm0; )
z%lLbKSe );
i8nzPKF2$3 BbCaIt 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+{b3A@f|F 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]yAOKmS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)&px[Dbx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3'jH,17lWV dTTC6?yPXf ]tsp}M@ template < typename Cond, typename Actor >
,^n5UA`PK class do_while
&x.n>O {
1}/37\ Cond cd;
nBg
tK Actor act;
nhImO@Q: public :
LW#$%} template < typename T >
A7enC,Ey struct result_1
bdYx81 {
Eb~e=){ typedef int result_type;
{lO>i&mx } ;
ZNUSHxA 9%iv?/o*L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aGs\zCAP E'^$~h$ template < typename T >
=yCz!vc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0
zn }l6OS {
qe_qag9 do
{oVoN>gp {
Qj3l>O act(t);
8{B]_:
-: }
$ISx0l~ while (cd(t));
_t-e.2a
v return 0 ;
N2.(0 G }
qA>C<NL } ;
?'/#Gt` M{)|9F Dd'4W 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lU8X{SV! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
N_o|2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
bH`r=@.:cu 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Q&`if
O 下面就是产生这个functor的类:
Vg^,Ky, 1zGhX]z m#|h22^H template < typename Actor >
/VHQ!Wi class do_while_actor
&s~b1Va {
*z
}<eq Actor act;
Xf6\{ public :
S]g`Ds< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9Ac4'L bFB.hkTP template < typename Cond >
:TRhk. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
X$(YCb } ;
\H{UJ e3=-7FU W{X5~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。
8dlhL8# 最后,是那个do_
7OdJ&Gzd "}^}3"/. Z_(P^/ class do_while_invoker
p"|0PlW {
?F^O7\rw public :
$0,lE+7* template < typename Actor >
~vV+)KI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/7&WFCc)( {
"VgPaz# return do_while_actor < Actor > (act);
u,`cmyZ }
>p>B-m } do_;
~yu\vqN V7)<MY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q7pjF`wu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V*%Lc9<d 最后来说说怎么处理break和continue
r68d\N`. 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。
%mNd9 ]< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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