一. 什么是Lambda
_+Tq&,_:o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
GF4k 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,
kS_oj Su.imM! N3/G6wn Mbbgsy3W class filler
%]NaHf {
N
zrHWVD public :
.axJ '*~W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
dJyf.VJ } ;
X*f#S:kiNU C>l{_J)n ' cM2]< 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:
Nl"Xl?y} ;MRK*sfw{ |e{F;8 K
@x4>9 3n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zgre&BV0q obA}SF Cka&b 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bu[PQsT 0zJT_H+ 0X \OQ; :
L}Fm2^ 二. 战前分析
`| nC r 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。
f3 _-{<FZ 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
[I6(;lq2 ~)J]`el,Q BpL7s
ej7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|#_IAN /* --------------------------------------------- */
Tfasry9'8 vector < int *> vp( 10 );
)v\zaz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M"XILNV-~ /* --------------------------------------------- */
poLzgd sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9Q\CJ9 /* --------------------------------------------- */
4wLN#dpeEy int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iYbp^iVg /* --------------------------------------------- */
GM]" $ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%Xe#'qNq) /* --------------------------------------------- */
73/DOF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$H\[yg>4 }5_[t9LX t2bv
nh }~B @Z\`O 看了之后,我们可以思考一些问题:
h?t#ABsVK 1._1, _2是什么?
~nQ= iB 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。
]0[Gc
\h} 2._1 = 1是在做什么?
7kiZFHV 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。
Ih Yso7g 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。
F+
,eJ/] u.\FNa ;4(ULJ* 三. 动工
*[VO03
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C:r@)Mhq ?+3vK=Rf} +#* F"k( qKt*<KGeY template < typename T >
*?? !~RE class assignment
1co;U {
'YQVf]4P T value;
{@1;kG public :
sR~D3- assignment( const T & v) : value(v) {}
,K/l;M5I template < typename T2 >
31VDlcnE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tW^oa } ;
8>R 75dw IKz3IR eu :Xe,=M(l~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5OJ8o>BF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B=ckRWq ""~b1kEt W|2o^ V Gy;>.:n class holder
?"hrCEHV{9 {
Z--A:D> public :
L3N?^^] template < typename T >
u"$=:GK assignment < T > operator = ( const T & t) const
VL =1 9[ {
3t4i2] return assignment < T > (t);
Xu.Wdl/{Ra }
k<&zVV' } ;
XY_hTHJ <w,NMu" dnwTD\), 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:
RZY[DoF8u @Sr{6g*I static holder _1;
E{wnhsl{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
sn!E$ls3O Q1 t-Z;X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kT@m*Etr{ 而不用手动写一个函数对象。
DPWt=IFU KF .O>c87& lRk) {/)q= 四. 问题分析
,H)v+lI 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k^H&IS! 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ZXJ]== 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|>Ld'\i8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Mzg zOM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c 5%uiv] 4 ZUTF3 五. 问题1:一致性
]NEr]sc-"F 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
=8o$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0I v(ioB= hR4\:s+[ struct holder
.S_7R/2(? {
&g.do? //
8mm]>u$ template < typename T >
=K\xE" T & operator ()( const T & r) const
Yy 8?X9r. {
n%S%a>IQj return (T & )r;
o){\qhLp }
xCQLfXK7 } ;
{`ghX%M(l YAdk3y~pL 这样的话assignment也必须相应改动:
CyV2=o!F w & FpoMW template < typename Left, typename Right >
/Kd9UQU class assignment
?~:4O}5Ax {
uGc0Lv4i/ Left l;
1PN!1= F} Right r;
ke)}JU^" public :
@zCp/fo3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?Tlt(%f template < typename T2 >
u\AL`'v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7WMF8(j5 } ;
nb~592u {aVRvZH4 同时,holder的operator=也需要改动:
Nd h 6/3oW}Oo template < typename T >
kf:Nub+h t assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
si,)!%b {
Ylhy Z&a, return assignment < holder, T > ( * this , t);
zl3GWj|?\7 }
u~~H'*EM =j"bLX6; 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。
`9Rj;^NJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\zT{zO&! KaIkO8Dq0 return l(rhs) = r;
Be~'@ 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。
9*2Q'z}_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=T- jG_.H Y-s6Z\ template < typename Tp >
Yh["IhjR class constant_t
g7;OZ#\ {
edL sn>\*# const Tp t;
]@6L,+W" public :
VvUP;o&/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@s|G18@ template < typename T >
GboZ T68 const Tp & operator ()( const T & r) const
[y&uc {
<dKHZ4 return t;
7NMy1'-q }
}3/|;0j$ } ;
6n:oEXM> %D49A-R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Y_FQB K U 下面就可以修改holder的operator=了
5|A"YzY# !DkIM}. template < typename T >
}a"koL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-7IRlP& {
+&4@HHU{G return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&U_T1-UR2 }
mM2DZ^"j( FM"[:&> 同时也要修改assignment的operator()
1l s 8 h ~hb;kc3 template < typename T2 >
LYke\/ md T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+62}//_? 现在代码看起来就很一致了。
(,R\6 c{3P|O&. 六. 问题2:链式操作
U.Fs9F4M # 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0C4Os p 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。
=>-W!Of 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。
}p>l,HD 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。
s[;1?+EI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"9IR| Rxq4Diq5k template < typename T >
gbu*6&j9 struct result_1
~IFafAO& {
fC+tu>= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+fN2%aC } ;
?!u9=?? OyQ[}w3o| 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:
s{:Thgv,9 |*g\-2j{ template < typename T >
Ie}7#>S struct ref
sitgz)Ki^ {
rrSFmhQUk typedef T & reference;
7|k2~\@q } ;
e\._M$l template < typename T >
K_fJ{Vc>O struct ref < T &>
l%
p4.CX {
N>w+YFM typedef T & reference;
e>Dux } ;
7[1VFc#tf QN;GMX5& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r_MP[]f|0 {S`Rr/E|% template < typename T >
N}Or+:"O:q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kyf(V)APPu {
,U~in)\
U return l(t) = r(t);
%edTW[C` }
L>pSE'} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
~i0>[S3' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O&Y22mu gZ
us}U 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
t$PJ*F67M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(ZP e{;L. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1U(!%}, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p.5 *`, ) 最后的布局是:
_6->D[dB Add
]}pAZd / \
*,
R ~[g Divide 5
]YY4{E(9d / \
r-Oz k$ _1 3
w+{{4<+cd 似乎一切都解决了?不。
|M EJ)LE7 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。
@h\i<sh!^ 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。
E)]emeGd 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:
_8 l=65GW Q6n8 ,2* template < typename Right >
~ujg250.L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[6?x 6_M Right & rt) const
EcPvE=^c {
+&*>FeJY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$#_^uWN-M }
iZ0.rcQj'o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
KP!7hJhw XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
nyZ?m 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
uN0'n}c;1. 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~Fo`Pr_ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@"iNjqxh 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
I#xhmsF 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
GYonb)F n.A*(@noe template < class Action >
xOZvQ\% class picker : public Action
Is97>aid {
UJ`%uLR~ public :
sA
}X)aP picker( const Action & act) : Action(act) {}
<#~n+, // all the operator overloaded
Lve$H(GHT } ;
|[!0ry*N% xRF_'|e 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。
?h8/\~Dw 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:
P.~sNd oJ FWo`oJeN template < typename Right >
&A^2hPe} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7>gW2m {
Si|8xq$E; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t5QGXj }
FYK}AR<= ve4QS P Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%Ip=3($Ku[ 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。
Q8DKU )EG-xo@X template < typename T > struct picker_maker
xH-} <7 {
ltd'"J/r typedef picker < constant_t < T > > result;
iz-O~T/^ } ;
)Y?E$=M+B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_K~?{". {
+*RpOtss typedef picker < T > result;
+@PZ3
[s } ;
S1!_ IK$m NmN:x&/ 下面总的结构就有了:
6uFGq)4p@ 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。
ND5E`Va5R 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。
/PkOF(( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*JaFt@ x 至此链式操作完美实现。
C,u;l~zz .|K\1qGW0 \)PS&Y8n 七. 问题3
U4Pk^[,p1G 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。
*8 ] H/ub=,Ej* template < typename T1, typename T2 >
(7v`5|'0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;"%luQA<w {
J1Y3>40 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NO#^_N`#\ }
GF
Rd:e ||?wRMV 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:
OL[_2m*;9p tWdP5vfp template < typename T1, typename T2 >
QpifO struct result_2
2K'}Vm+ {
I3?:KVa typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l1RFn,Tzr } ;
{K2F(kz?T ,@2d4eg4 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?
Vs[!WJ
7 这个差事就留给了holder自己。
K9Pw10g' t{/
EN)J p|w;StLy template < int Order >
+'I8COoiv% class holder;
.LNqU#a template <>
to 3i!b class holder < 1 >
yM34G S=,J {
1'* {VmM public :
@aGS~^Uh template < typename T >
Mq,_DQ struct result_1
*-9b!>5eD {
n1c Q#u typedef T & result;
M,UYDZ', } ;
O4 Y; template < typename T1, typename T2 >
Va'K~$d_ struct result_2
iAWoKW {
__||cQ typedef T1 & result;
K#p&XIY, } ;
dzMI5fA<_ template < typename T >
4^B:Q9B) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B6vmBmN {
?jzadC el return (T & )r;
cl-i6[F }
}(XvI^K[^ template < typename T1, typename T2 >
c[0$8F> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;
bDFrG {
? 5
V-D8k return (T1 & )r1;
`24:Eg6r }
N,_ej@L8 } ;
yc 5n -.WVuc` template <>
`+/[0B=. class holder < 2 >
h Tn^:%( {
)O%lh
8fI public :
=U".L template < typename T >
z*>CP struct result_1
cWM|COXL+ {
K+mtuB]yr typedef T & result;
wh:`4Yw } ;
jW",'1h<n template < typename T1, typename T2 >
L=}UApK struct result_2
9tC8|~Q {
UwQ3q typedef T2 & result;
Vt4}!b(O } ;
3B"rI template < typename T >
n*6',BY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_?_Svx2 {
<FK7Rz:4T return (T & )r;
0+:.9*g=k }
zFuUv_t template < typename T1, typename T2 >
h?YjG^'9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=-pss 47 {
JnY3] return (T2 & )r2;
AQ
7e }
^! ZjK-$A< } ;
%dT%r=%Y Pjb9FCA' Azz]TO 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> >。
L}a3!33)C 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3]Lk}0atpL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ef `LBAfOO :g9z^ $g return l(i, j) = r(i, j);
Yhw* `"X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{Rj' =%h pmW=l/6+V3 return ( int & )i;
Ft.BfgJ$ return ( int & )j;
mQs'2Y6Oa 最后执行i = j;
JcVq%~{M 可见,参数被正确的选择了。
HIa$0g0J Em"X5>;4 M9OFK\) T*T.\b dju&Ku
八. 中期总结
{M~!?#<K 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:
8:xQPd?3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QT&{M
#Ydn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#=.h:_9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-X}R(.}x ,m b3H B=c^ma ^&rbI,D S~Hj.
d4/ $^0YK|F 九. 简化
Csc2 yI%3 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。
1aT$07G0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gq@."wHU 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N8{>M, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\%Smp2K +-*/&|^等
M{4_BQ4$ 2. 返回引用。
G<dXJ ]\\ =,各种复合赋值等
#dfW1@m 3. 返回固定类型。
y14@9<~9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?GC0dN 4. 原样返回。
j5)qF1W, operator,
7=AKQ7BB>b 5. 返回解引用的类型。
Elq8WtS operator*(单目)
4QVd{ 6. 返回地址。
M1M]]fT0ME operator&(单目)
N+V-V-PVk 7. 下表访问返回类型。
H5I#/j operator[]
zXC In 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
tj&A@\/ operator<<和operator>>
=%
JDo d#tUG~jc 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。
M:SxAo-D2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'} kq@ ;i#gk%-
2 template < typename Left >
WE7l[<b struct value_return
7@"X~C {
XHg%X template < typename T >
Q}T9NzOH% struct result_1
yEny2q} {
-&A[{m <,> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
G9[-|[j^N } ;
Ja&%J: <XagkD template < typename T1, typename T2 >
k
WtUj struct result_2
>dl!Ep {
N9ufTlq
s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ttj5%~ } ;
v8IL[g6" } ;
Z9D4;1 5xHiq&d.E ckk [n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7GUJ&U)J ?:nZv<
x 下面我们来剥离functor中的operator()
!T~d5^l! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#50)D wD 8(D}y\ return l(t) op r(t)
yBj)#m5! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Td
>k \< return op l(t)
]>L]?Rm return op l(t1, t2)
K?je(t^ return l(t) op
~e+w@ lK return l(t1, t2) op
Q=8
cBRe return l(t)[r(t)]
u3:Q t2^S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gNd
J=r4 YeLOd 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:
Sv@p!-m 单目: return f(l(t), r(t));
h'x~"k1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v1=X =H 双目: return f(l(t));
hI8C XG return f(l(t1, t2));
dE]"^O#Mc 下面就是f的实现,以operator/为例
>nDnb4 'C iL, XBoE struct meta_divide
Fzs'@* {
Fc~w`~tv template < typename T1, typename T2 >
H=#Jg;_w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1znV>PO! {
'5U$`Xe1 return t1 / t2;
2&fwr>!$ }
!y`e,(E } ;
n y)P YMTA`T(+ 这个工作可以让宏来做:
^^SfIK?p syf"{bBe #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v`BG1&/| template < typename T1, typename T2 > \
bl?%:qb.V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]P$DAi 以后可以直接用
<\g&%c, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rb'Gve W[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
jSYg\Z5! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Ib8i#D V }GDG$QI]K& !nq\x8nU 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
0Zh
_Q 8M9\<k6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nln6:^w class unary_op : public Rettype
S "Pj1 {
wPJRp]FA Left l;
PAU+C_P public :
@a\SR'8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vCSB8R c/Yi0Rl) template < typename T >
PX2k,% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_D9@<+MS* {
f<:U"E. return FuncType::execute(l(t));
78CJ }
az;jMnPpR5 <]^;/2.B template < typename T1, typename T2 >
%*c|[7Z~V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(iOCzZ6S {
/^3oq] return FuncType::execute(l(t1, t2));
kO_XyC4( }
BemkCj2
} ;
"%Ana=cc m%c0#=D F}(QKO* 同样还可以申明一个binary_op
)?&kQ^@v Y;F
R"~^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?s)sPM? class binary_op : public Rettype
,Kf8T9z` {
-wQ^oOJ Left l;
6//FZ:q Right r;
7E3SvC|M public :
qf`xH"$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
` u\z!x' YOV4)P" template < typename T >
E97+GJ3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h<1dTl* {
$7&l6~sMQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
]p&< nK, }
Jrd4a~XP Vt=(2d5:p template < typename T1, typename T2 >
nH>V Da typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tj21YK.mk {
~]W[ {3 ; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O| J`~Lk }
E<CxKY9 } ;
mzE$aFu8 Mq:'-` pl x/}ah8 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
M2E87w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#} ~p^ 0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
).}k6v[4) 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。
BU:Ecchbr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n R\n\
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。。。
Sci4EGc 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)@bH" 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)
rW~?0 下面是修改过的unary_op
"bR'Bt |\%F(d330 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Wda\a.bXT class unary_op
P"9@8aLB {
vDW&pF_eI> Left l;
4l
ZJb HKiVEg public :
gJPDNZ*6pk mvTyx7h= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`e?;vA& G?1x+H;o5 template < typename T >
Q5y
q"/=[a struct result_1
e-iYJ? {
,V33v<|wc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J7ktfyQ0W } ;
`xX4!^0Hm Xvu) template < typename T1, typename T2 >
P
0Efh?oZ struct result_2
6c2ThtL {
n4WSV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YO(:32S } ;
p584)"[*t nR o=J5tY template < typename T1, typename T2 >
4Hml.|$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OgKWgvy {
<+\k&W&Y|y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~TG39*m }
a*6wSAA ) WbQhlsc: template < typename T >
mX@j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mNx,L+3 {
18.Y/nZAgQ return OpClass::execute(lt(t));
f^!11/Wv }
Yz2{LW[K BZJKiiD } ;
C!7U<rI x/%7%_+' rkfQr9Vc 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
9V=<| 2 好啦,现在才真正完美了。
v~V;+S=gz 现在在picker里面就可以这么添加了:
X:G&5 QJ a4R template < typename Right >
hGed/Yr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'f-
{
M)"]$TM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~VqFZasV }
yX7CN5vVl 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。
}c`
?0FQ ;48P vw>g} @[d#mz N 8:"&WM ezcS[r 十. bind
VLh%XoQx[ 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。
rWoe
?g 先来分析一下一段例子
#Rin*HL## 5jn$7iE` ,VKQRmd int foo( int x, int y) { return x - y;}
0 W~.WkD bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:%/\1$3P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z}>4,d 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。
w~<FG4@LU 我们来写个简单的。
-l-AToO4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<G\
<QV8W 对于函数对象类的版本:
6sYV7w,'@ .-.q3ib template < typename Func >
>"cr-LB struct functor_trait
s.^c..e75C {
*nYB o\@g typedef typename Func::result_type result_type;
gf0PMc3l } ;
/:#j?c 对于无参数函数的版本:
PM~bM3Ei !Z
U_,[ template < typename Ret >
$42Au2Jg struct functor_trait < Ret ( * )() >
E7rX1YdR {
M0O>Ljo4RN typedef Ret result_type;
R(: 4s } ;
=QrA0kQR 对于单参数函数的版本:
Rr+qgt;f5 =LXvlt'Q34 template < typename Ret, typename V1 >
PqT"jOF]n struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0fnZR$PB {
} c{Fa& typedef Ret result_type;
=a?a@+ } ;
':,>eL#+uV 对于双参数函数的版本:
X,>(Y8 r~)VGdB+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d4d\0[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&bB6}H( {
U+4HG typedef Ret result_type;
LkaG8#m1R } ;
M$,Jg5Dc 等等。。。
dav vI$TA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k?^%hO>[ jZrY=f template < typename Func >
]|,vCKju struct func_return
iH[E=
6* {
c`-YIz)W template < typename T >
!D z:6r struct result_1
w|>Y&/IX {
g:O.$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@m(\f } ;
GA;E (a |ejrE,~1vb template < typename T1, typename T2 >
~)()PO struct result_2
&jj\-;=~Ho {
S;CT:kG6Y{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h>\}-|Ek } ;
!FO92 P16 } ;
y{kXd1, (2%C%#]8 O*jNeYA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
U:`rNHl PY` V]|J template < typename Func, typename aPicker >
_Jx?m class binder_1
.}Xkr+
+] {
$bMeL7CN Func fn;
5m_@s?P[ aPicker pk;
oE5+ public :
8^M5u>=t; ?p$WqVN} template < typename T >
Phx/9Kk struct result_1
a8dR. {
3?fya8W< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GifD>c |z } ;
]bRu8kn uD. 0?*_ template < typename T1, typename T2 >
IMVoNKW- struct result_2
$bD!./fl {
FxD" z3D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z.{yVQE } ;
pKp#4Js L !{^^7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%S@XY3jZY 9WBDSx_(Q template < typename T >
|z5olu$gVc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w $2-t {
K5k,47" return fn(pk(t));
O1/!)E! }
@^`-VF template < typename T1, typename T2 >
/ZD/!YD&R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:?lSa6de {
Wlt shZo return fn(pk(t1, t2));
^GL0|G=(1 }
X2o5Hc)l< } ;
rvOR[T> m.lNKIknQ V1(eebi| 一目了然不是么?
NbgP,- 最后实现bind
i3f/{D/ 6g$+ ))g ,m0=zH4+: template < typename Func, typename aPicker >
{!x-kF_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v^KJU
+ {
D4`7,JC}< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
bv|v9_i }
CVu'uyy |Z!C`G[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
~PS%^zxyn 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。
vR:t4EJ` q!NwfXJM 十一. phoenix
qf
]ax!bK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{'{ssCL RCoz;|c`P for_each(v.begin(), v.end(),
F[~qgS*; (
#U!J2240 do_
~lQ]PKJ" [
l1YyZ ^Z cout << _1 << " , "
BhNwC[G?m ]
LG51e7_gFi .while_( -- _1),
n)
`4*d$` cout << var( " \n " )
6s>PZh )
Qza[~6 );
;9 b?[G _*&<hAZj 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
qB"y'UW8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
i"_JF-IbN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r\L:JTZ$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0z\=uQ0 23+>K )v'3pTs2 template < typename Cond, typename Actor >
DfqXw^BKD class do_while
m@"!=CTKd {
1eKJ46W Cond cd;
\QYs(nm?k Actor act;
yKq;EcVx public :
?jb7Oq#[ template < typename T >
$YL}rM struct result_1
Jb_/c`` {
+}z
T][9w typedef int result_type;
~l.]3wyk } ;
9/^4W. Ip?Ueaei do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_3ZZ-=J:=* 'L= g( template < typename T >
E-n!3RQ(w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l1!i3m'x {
7dxY07yu do
Z;lE-`Z*(F {
J]$%1Y act(t);
{"s9A& }
|h8C}P&Z while (cd(t));
d0|Q1R+3 return 0 ;
4}96|2L5 }
x+%lNR } ;
*:)#'cenI gl00$}C _U'edK]R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8=t?rA 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
A9F&XF7{ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&>sG xK 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
)]rGGNF* 下面就是产生这个functor的类:
4dl?US[- J6\<>5A? B>-Iv_ template < typename Actor >
}
%rF}>$A class do_while_actor
7Nx@eoZ {
wgfn:LR Actor act;
jhK&Z7; public :
^Fy)
oWS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Tf*X\{" |+ @ template < typename Cond >
p5>TL!4M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0d.lF: } ;
Cl i k '[:].?M {. eC" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
nhQ.U>&-M 最后,是那个do_
9?l(
}S` (#7pGGp*E w QwY_ _ class do_while_invoker
# P18vK5 {
=yfr{5}R public :
7zpwP template < typename Actor >
`d8}3D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<S TwylL {
JA())0a return do_while_actor < Actor > (act);
gXs@FhR0 }
\-`L}$ } do_;
S ^2'O7uj ]';!r20 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xs*~[k' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Mx0c
#d. 最后来说说怎么处理break和continue
7ug mZO}lL 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。
@^#y23R U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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