一. 什么是Lambda
Ep}s}Stlr} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
tVjsRnb{ 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,
ZB{Em B0W liSmjsk w>YDNOk <uJ@:oWG7 class filler
qWw=8Bq {
o(HbGHIP public :
<QvOs@i* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@8
6f } ;
OKV8zO 3sk9`=[{$ dRDnJc3 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:
=T_g}pu a9 G8q>h]O 4m)n+ll [gB+C84%% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[!z,lY> u4j5w XilS!, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P%zK;#8V CWlw0X M`>E|"< 1"g<0
W 二. 战前分析
g5yJfRLxp 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。
]?*wbxU0 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
r3Ykz%6 /o[w4d8 Q;u pau for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HV.t6@\}; /* --------------------------------------------- */
]-q;4. vector < int *> vp( 10 );
#F#%`Rv1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nK,w]{<wG! /* --------------------------------------------- */
hQi2U sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}*-@!wc-N /* --------------------------------------------- */
9iq_rd] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o@Oqm> ]SS /* --------------------------------------------- */
nlYNN/@" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
OCUr{Nh /* --------------------------------------------- */
&vJH$R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:>*7=q= r,udO,Yi=c J *yg& Ib`XT0k 看了之后,我们可以思考一些问题:
/\Ef%@ 1._1, _2是什么?
9UkBwS` 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。
E3i4=!Y 2._1 = 1是在做什么?
6-I'>\U~ 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。
!?XC1xe~R 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。
eIlva? #jk_5W >bxS3FCX 三. 动工
`g,..Ns-r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
NgwbQ7) VnzZTGs d@^ZSy>L2 u"8yK5! template < typename T >
Q@niNDaW2 class assignment
zTp"AuNHN {
hc1N~$3!G T value;
`gJ(0#ac public :
g :OI assignment( const T & v) : value(v) {}
?`#Khff? template < typename T2 >
y*? Jui Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nEfK53i_ } ;
<[v[ci %RVZD#zr IcEdG( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)7d&NE_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
j [a(#V{ ZoeD:xnh[ TV:9bn?r) GeqPRah class holder
XuTD\g3) {
O8o3O
6[Y public :
p 'k0#R$ template < typename T >
y9;Yivr) assignment < T > operator = ( const T & t) const
S3#>9k;p {
~@!bsLSMU return assignment < T > (t);
*#2h/Q. }
j+!v}*I![ } ;
omFz@ @ 7u 0v pw#-_ 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:
@L`jk+Y0vF n|hNM?v static holder _1;
S@Y39 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7nSxi+6e fOHxtHM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5N]"~w* 而不用手动写一个函数对象。
9^x> 3Bo @d_M@\r=j KXrjqqXs Z,=1buSz_ 四. 问题分析
Y@v>FlqI{ 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。
YQ}o?Q$z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
. me;.,$# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
teP<!RKNb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
t7pFW^& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
df=f62 ni<(K
0~ 五. 问题1:一致性
%xW"!WbJ| 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?|
YR70BOxK 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>_TZ'FT vI?, 47Hj+ struct holder
7^Uv7<pw {
SJLis"8 //
sT.ss$HY9, template < typename T >
TvM~y\s T & operator ()( const T & r) const
2eogY# {
q)GdD== return (T & )r;
maZ)cW?
}
K}y
f>'O } ;
xo)P?- [UR-I0 s!/ 这样的话assignment也必须相应改动:
6Zo}(^Ovz /1 dT+> template < typename Left, typename Right >
pCDmXB class assignment
#Y!a6h+ {
VUc%4U{Cti Left l;
("@!>|H Right r;
Y2TtY; public :
,6/V"kqIP assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B?QIN] template < typename T2 >
s.rm7r@# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b>W%t } ;
s"|Pdc4 V#HuIgf- 同时,holder的operator=也需要改动:
im8 CmQ VTM/hJmwJ template < typename T >
FmW(CGs assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
W_=f'yb:E {
SM'|+ d return assignment < holder, T > ( * this , t);
bcyzhK= }
1 zZlC#V ]5O~+Nf 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
|)&%A%m 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GyIV
Hby Xvv6~ return l(rhs) = r;
7$b1<.WX 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。
H\
% 7% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6863xOv{T 1oS/`) template < typename Tp >
h8P)%p class constant_t
M}a6Vu9 {
3]>| i const Tp t;
0sqFF[i public :
>z03{=sAN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]]mJ']l template < typename T >
sK{e*[I>W const Tp & operator ()( const T & r) const
9x8fhAy}4 {
,}PgOJZ return t;
a#4?cEy }
bOB\--:] } ;
}EPY^VIw [GR;?R5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a[C@ 下面就可以修改holder的operator=了
\RiP
_-D{-Bu# template < typename T >
j.Hf/vi`z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+0&/g&a\R {
eDMO]5}Ht return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]lbuy7xj63 }
}6# . vV|hSc 同时也要修改assignment的operator()
|=w@H]r f 2.HF@ template < typename T2 >
F847pyOJnf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^#$n~]s 现在代码看起来就很一致了。
Wri<h:1 bsX[UF 六. 问题2:链式操作
53D]3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.]u/O`c] 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。
ZH8,KY" 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。
?}0 ,o. 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。
|N2#ItBbW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Za9qjBH
tYS06P^< template < typename T >
KHme&yMq struct result_1
l;Wj] {
*p U x8yB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
| (93gJ } ;
vQCy\Gi }j%5t ~Qa 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:
XZ7Lk)IR %Zi} MPx template < typename T >
$I=~S[p struct ref
yAt^; {
+whDU2 " typedef T & reference;
q1,~ } ;
Xhm
c6? template < typename T >
KPF1cJ2N struct ref < T &>
!a`&O-ye {
N)T}P\l typedef T & reference;
5+'<R8{:, } ;
GJrG~T C _Dn{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;+%rw 2Z,B ;I}fBZ3
template < typename T >
$i&zex{\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
uFE)17E {
_XBd3JN@ return l(t) = r(t);
C]6O!Pb0 }
)e{aN+ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
d6O[ @CyP 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XSRsGTCC= AH^/V}9H 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
w<#!h6Y= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+[VXs~I
q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rp$'L7lrX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V`- 9m$ 最后的布局是:
Y4-t7UlS; Add
'DR!9De / \
-f .,tM= Divide 5
x:Y1P: / \
It(_v _1 3
j%kncGS 似乎一切都解决了?不。
TOt dUO 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。
&
21%zPm 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。
ZVBXx\{s 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:
KO [Yi ]gOy(\B template < typename Right >
!0+JbZ<%r| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
as|<}:V Right & rt) const
?9/G[[( {
dV_G1' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I9Xuok!0>= }
dPlV>IM$z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"jZ-,P= XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
FrS]|=LJhX 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Ui~>SN>s 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
@"A4$`Xi3 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。
oR'm2d ^ 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?
[,Gg^*umS 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:
(QEG4&9 +7Gwg template < class Action >
)nkY_'BV class picker : public Action
4(+PD&_J {
y(#e}z: public :
Et$2Y-L. picker( const Action & act) : Action(act) {}
D*jM1w_` // all the operator overloaded
t.<i:#rj>l } ;
Sjqpec8 9[4xFE?| 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。
Wr
4,YQM 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:
/^ts9: >MZ/|`[M template < typename Right >
h p1Bi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<'u'#E@"sl {
Txu/{M, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BGSw~6 }
BPrt'Nc { 6il`>=C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kiEa<-] 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。
{7[Ox<Ho N2G{<>= template < typename T > struct picker_maker
)=+|i3]U {
rI\FI0zIp_ typedef picker < constant_t < T > > result;
{}9a6.V;}
} ;
/~1+i'7V., template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
MgZ/(X E {
dysS9a, typedef picker < T > result;
"oyo#-5z } ;
&ZO0r ^ _a, s
) 下面总的结构就有了:
\bXa&Lq 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。
\fOEqe*5SM 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。
$xsd~L& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0GwR~Z}Z 至此链式操作完美实现。
mH(:?_KrS- ~N4m1s" _`X:jj> 七. 问题3
Gv&V|7-f0 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
P \I|, P55fL-vo|} template < typename T1, typename T2 >
}>\C{ClI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kh<2BOV {
F4QVAOM]U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(3e2c }
kJU2C=m@e2 " bG2: 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
PT
~D",k JF]JOI6.e template < typename T1, typename T2 >
sOY:e/_F struct result_2
A/(a`"mK|' {
TeQV?ZQ#} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rv;3~'V } ;
y =@N|f! }V>T M{ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
st*gs-8jJ; 这个差事就留给了holder自己。
cQ|NJ_F{1 XppOU ZCw]m#lS template < int Order >
e20-h3h+ class holder;
{
w_e9W bi template <>
ooGM$U class holder < 1 >
xw%0>K[ {
7)m9"InDI public :
1C.VnzRnJ template < typename T >
!>tL6+yj struct result_1
d9ihhqq3} {
Bvj0^fSm typedef T & result;
2%1hdA< } ;
G}*hM$F template < typename T1, typename T2 >
)u">it+ struct result_2
*hrd5na {
+\'tE~V typedef T1 & result;
L];b<*d } ;
[aS*%Heu template < typename T >
X&zis1A< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E`q_bn {
2c}E(8e] return (T & )r;
Rcv9mj]l }
<3iMRe template < typename T1, typename T2 >
0(Ij%Wi, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$'TM0Yu, {
49P4b<1 return (T1 & )r1;
c> af }
GILfbNcd } ;
}G=M2V<L X]=t> template <>
$e\M_hp*J class holder < 2 >
`/g
UV {
)"LJ
hLg public :
m|# y
>4 template < typename T >
NI5``BwpO struct result_1
n%-0V> {
E]6
6]+;0_ typedef T & result;
neh(<> } ;
"b[5]Y{
U template < typename T1, typename T2 >
@o^Ww struct result_2
;jPXs {
<VcQ{F typedef T2 & result;
MDN--p08 } ;
BVm0{*-[| template < typename T >
p<2,=*2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*"kM{*3:v {
.pq%?& return (T & )r;
598i^z{~0% }
Al'3? template < typename T1, typename T2 >
ZuIefMiG~+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uEYtE7 {
tgaO!{9I? return (T2 & )r2;
u>$t' }
X8|EHb< } ;
xPgBV~ `6YN3XS K^$=dLp 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> >。
':W[ A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HDKbF/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fnY.ao1-s[ 8Y3I0S return l(i, j) = r(i, j);
SaCh
7 ^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:EH=_" /bEAK- return ( int & )i;
"j-CZ\]U| return ( int & )j;
r/sNrB1U"y 最后执行i = j;
U&xUfBDt 可见,参数被正确的选择了。
~Z+%d9ode KG@8RtHsQ &{RDM~ kLY^! [Yyk0Qv|4 八. 中期总结
.-=vx r 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:
uMv1O{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*kVV+H<X|b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b\ PgVBf9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@KA4N` V:27)]q S$k&vc(0 [2koe.?( b2]Kx&! PX99uWx5] 九. 简化
qNr}
\J| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
{U1m.30n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
XM}hUJJW 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Q^I\cAIB 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a6H%5N +-*/&|^等
,PZ ge 2. 返回引用。
BC]?0 U =,各种复合赋值等
x :7IIvP 3. 返回固定类型。
{^'HL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Mq8L0%j 4. 原样返回。
aP`P)3O6)1 operator,
?}7p"3j'z 5. 返回解引用的类型。
<| &Npd' operator*(单目)
Q &t<Y^B 6. 返回地址。
iCyfOh operator&(单目)
_rYkis^u 7. 下表访问返回类型。
|%v^W 3 operator[]
6r_)sHf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
mqJ_W[y7 operator<<和operator>>
<1%$Vq tu?MY p; 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。
tjnIN?YT 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
80;(Gt@<" }`"6aM template < typename Left >
X?$_Sd"G+5 struct value_return
<t,x RBk {
ZB&6<uw template < typename T >
MfQ!6zE struct result_1
L+QLLcS~EM {
Fx+*S3==%e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ev P{p } ;
i?~3*#IpD pNIf=lA template < typename T1, typename T2 >
y?:.;%!E struct result_2
xm@_IL&P {
qFNes)_r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2
FFD%O05 } ;
05k0n E } ;
$A`VYJtt# fX+O[j 5Ph4<f` L~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N[yy M'C &=Wlaa/,& 下面我们来剥离functor中的operator()
KdlQ!5(?X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
LDD|(KLR*. j5ve2LiFV% return l(t) op r(t)
EIQ
p>|5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-(#iIgmP return op l(t)
Q&V;(L62! return op l(t1, t2)
E!#WnSpnK return l(t) op
_y>~
yZx return l(t1, t2) op
/=, nGk> return l(t)[r(t)]
"vslZ`RU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Q|L~=9 wT\49DT"7 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
j+(I"h3 单目: return f(l(t), r(t));
Q^(b)>?r; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yrn)VV[)h 双目: return f(l(t));
\15nSB return f(l(t1, t2));
{V-v-f 下面就是f的实现,以operator/为例
`p7=t)5k V!dtF,tH struct meta_divide
x=jK:3BF {
QwJyY{O` template < typename T1, typename T2 >
F\KUZ[% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LDg?'y;2 {
LrK,_)r:~ return t1 / t2;
T5:G$-qL( }
l \?c}7k } ;
B+0hzkPY Ki~1qu: 这个工作可以让宏来做:
yOg+iFTr lPJ\-/>$z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<rmvcim{* template < typename T1, typename T2 > \
lA-h`rl/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:\}(&
> 以后可以直接用
2[;_d;oB @ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
QVE6We 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
nQ L@hc (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。。。)
6u}</>} r)6M!_]AW Z`BK/:vo3H 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
;ZG\p TCA 65m"J' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^Q^_?~h*! class unary_op : public Rettype
\r>6`-cs] {
)];K .zP Left l;
5P$4 =z91 public :
Ip]KPrwp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1>&]R= O,A{3DAe0 template < typename T >
~3S~\0&| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-B\HI*u {
zkdetrR return FuncType::execute(l(t));
:#~j:C| }
++#5 {GcO3G#FZ template < typename T1, typename T2 >
,i@:5X/t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z87|Zl {
!#"zTj return FuncType::execute(l(t1, t2));
=4!e&o }
C\/L v. } ;
O<;3M'y\ 0,8okAH |id
<=Xf 同样还可以申明一个binary_op
wg]LVW} @jlw_ob2g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bNoW?8bZ class binary_op : public Rettype
z%LIX^q9 {
HgkC~' Left l;
5lT*hF Right r;
4X(H; public :
CC^'@~)? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|qZ1| [=]4-q6UN template < typename T >
M[112%[+4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ohGfp9H {
?8Cq{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
k,F6Tx }
R+,u^;\ KFkoS0M5| template < typename T1, typename T2 >
XNu^`Ha typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f:.I0 ST {
X/M4!L}\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_OC<[A }
*GN#
r11d } ;
Clb@$, 5RpjN: 3 H&}pkrH~ 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
ZEO,]$Yi7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0tB0@Wj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y%bF& 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。
klR|6u]% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7;(UF=4 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。。。
3J438M.ka 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yD6[\'% 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)
gy9U2Wgf| 下面是修改过的unary_op
_1L![-ac }:*]aL<7_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x*&|0n.D class unary_op
Ziu]'# {
nSAdCJ;4 Left l;
wtV#l4 X<; f public :
Jl9k``r* yU}qOgXx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8d-t|HkN df #$9- template < typename T >
TSWM
|#u': struct result_1
cXOK)g# {
"E?2xf|. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@)&=% } ;
&;sP_ h ce3YCflt template < typename T1, typename T2 >
gH7|=W struct result_2
5K?IDt7A] {
*6F[t.Or typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Yv!a88+A8M } ;
E6gI,f/p0X ]Y8<`;8/ template < typename T1, typename T2 >
V0XvJ
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9dUravC7 {
t#pS{.I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z}ddqZ27G$ }
qF-@V25P W=qVc template < typename T >
j578)!aJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`o8/(`a {
s^uS1 return OpClass::execute(lt(t));
M|`U"vO }
`LE6jp3, //<nr\oP } ;
28J^DMOW hP)LY=-2 u'W8;G*~ 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
|3[Wa^U5 好啦,现在才真正完美了。
ndz]cx 现在在picker里面就可以这么添加了:
vucxt }Ti g:dH~> template < typename Right >
2!J&+r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
K;z7/[% {
Uu(SR/R} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V<uR>TD( }
z] ?N+NHOA 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。
l6 H|PR{ }n2M G `Kr,>sEAM ;^%4Q" QKN+>X 十. bind
474SMx$ 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。
4 k _vdz 先来分析一下一段例子
g^{@'}$ m(#LhlX |O9O )o int foo( int x, int y) { return x - y;}
}h!f eP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Midy" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/}
WDU 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。
7 Vo$(kj 我们来写个简单的。
kB|B 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$m1z-i;/ 对于函数对象类的版本:
=mpVYA v`zJb00DT template < typename Func >
gSUcx9f] struct functor_trait
9:1Q1,-i!- {
Ksj -zR; typedef typename Func::result_type result_type;
z'\_jaj^ } ;
Slher0.Y 对于无参数函数的版本:
\BZhf?9U S(8$S])0 template < typename Ret >
a$" Hvrj struct functor_trait < Ret ( * )() >
R:k5QD9/&p {
N@1+O,o typedef Ret result_type;
g/+C@_&m } ;
4^~(Mh- Mw 对于单参数函数的版本:
OFv%B/O TQ*1L:X7M& template < typename Ret, typename V1 >
^_u kLzP9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
48qV>Gwf {
&c:Ad%
z typedef Ret result_type;
M
.JoHH } ;
sy"^?th}b 对于双参数函数的版本:
u\{ g(li-I =L:4i\4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2h1C9n%j9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
87P>IO {
U\;6mK)M^J typedef Ret result_type;
)oPLl|=h } ;
ruzspS 等等。。。
3?7\T#= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L=8<B=QT$ U`d5vEhT template < typename Func >
27"%"P.1 struct func_return
"C SC {
B$!)YD; template < typename T >
V'T ,4 struct result_1
7~aM=8r {
.#Z%1U%P. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2.zsCu4lj. } ;
+W\f(/ q0 Vle@4]M\ template < typename T1, typename T2 >
Q&g^c2 struct result_2
d%,eZXg' {
pDcjwlA% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7cO n9fIE } ;
H_ox_
u} } ;
i2(1ki/|O s,n0jix@ ^!z[t\$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<$~mE9a6 \\7ZWp\fN template < typename Func, typename aPicker >
YmgLzGk` class binder_1
?5cI' {
<'Wo@N7 Func fn;
J<maQ6p aPicker pk;
>U*T0FL7 public :
:Q_<Z@2Y{ M9@ri ^x
template < typename T >
@8^[!F struct result_1
Mt5PaTjj {
Z->p1xkX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:^x?2%
~K. } ;
C
#6dC0 Jesjtcy<* template < typename T1, typename T2 >
[P7N{l=I struct result_2
&2zq%((r {
0B@Jity#! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qj6/[mUr~ } ;
]=";IN:SU <5jzl binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
y2vUthRwo Zx bq template < typename T >
mP P`xL?T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sHl>$Qevz {
yz*6W
z D return fn(pk(t));
'07P&g- }
1u(.T0j7f template < typename T1, typename T2 >
a5!Fv54 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$3uKw!z {
J6G(_(d return fn(pk(t1, t2));
E7)=`kSl }
_Bp1co85MQ } ;
_b.qkTWUB Adgc%
.# ? Cg>h 一目了然不是么?
jR#~I@q^ 最后实现bind
_({A\}Q| mJ`A_0 {aJJ`t template < typename Func, typename aPicker >
>Ll$p0W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@wC5 g 4E {
i'wAE:Xe return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/'DsB%7g }
YH_7=0EJ -!L"') 2个以上参数的bind可以同理实现。
X'% ;B 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。
QZhjb g
HbxgeL 十一. phoenix
6]pX>Xho Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y.U[wL> T%n2$ for_each(v.begin(), v.end(),
{Gw.l." (
Xy &uZ do_
V-r3-b [
<u:WlaS cout << _1 << " , "
M7+h(\H]2 ]
&o97u4xi .while_( -- _1),
,qrQ"r9 cout << var( " \n " )
GSQ/NYK )
7ei|XfR );
3^~KB'RZ V{&rQ@{W 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:
`TPOCxM Mo 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
\3jW~FV operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9{8GP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$gM8{.! JiU9CeD3 ?8mlZ
X9C template < typename Cond, typename Actor >
U}l14 class do_while
~ Yngkt {
.eO?Z^ Cond cd;
h"[+)q%L Actor act;
la?Wnw public :
t/PlcV_M" template < typename T >
$4T2z- struct result_1
p/
>`[I {
$<|lE/_] typedef int result_type;
?cEskafb> } ;
3#45m+D I]y.8~xs do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%9#gB :BGA. template < typename T >
D\YE^8/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wt9Q;hK {
Q9&kJ%Mo do
3QOUU,Dt$ {
a9?y`{%L act(t);
R?EASc!b }
}AvcoD/b while (cd(t));
N9<Ujom return 0 ;
h}Wdh1.M3 }
1uk0d`JL } ;
3o|I[!2. ,mL
!(US o!r8{L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<JwX_\?ln 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` 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。
b2b75}_A 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。
+EM_TTf4 下面就是产生这个functor的类:
&h,5:u ,*@AX> on7I
l template < typename Actor >
oq_6L\
~ class do_while_actor
EIf~dOgH {
\OpoBXh Actor act;
?<yM7O,4 public :
@&hnL9D8lL do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)*d W=r/$V sfVf@0g template < typename Cond >
}Y17*zp% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
xyE1Gw`V } ;
{A o,t+j 9lo[&^< 'snYu!`z
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
iYbX 最后,是那个do_
cubk]~VD n!E2_ T=YzJyQC) class do_while_invoker
2spg?] {
=4 X]gW public :
^R$'eG 4L? template < typename Actor >
fXQiNm[P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;*[9Q'lI* {
._96*r=o return do_while_actor < Actor > (act);
a/uo}[Y }
ag4`n:1 } do_;
"XLe3n ]fI/(e_U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4E:bp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W];EKj,3W 最后来说说怎么处理break和continue
&wetzC) 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。
9(!]NNf! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]