一. 什么是Lambda
%$n02"@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\qq-smcM- 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
Q1V2pP+=@ /~hbOs/
L 2VYvO=KA UKs$W` class filler
gGbI3^r# {
PrnrXl
S public :
n`<S&KP| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eV;me>, } ;
G11cNr>* 2ksA.,UB^9 )Vk:YL++ 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:
JMsHK,( %zljH"F n7iE8SK|k {nRUH*(d9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I' A:J eP |)SU Oxa5Kfpa 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
el*9 Ih ~3 @*7B5Q fN[n>%)VO< {j@+h%sF>+ 二. 战前分析
-Enbcz(B 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。
jsm0kz 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
P9yw&A #s^s_8#&e mQ,{=C=D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sp{j!NSL /* --------------------------------------------- */
dXZP[K# vector < int *> vp( 10 );
Lz6*H1~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2oB?Dn /* --------------------------------------------- */
<7RfBR.9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s=/^lOOO /* --------------------------------------------- */
rw*M&qg!z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
t-EV h~D1p /* --------------------------------------------- */
B$7[8h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-tP.S1D /* --------------------------------------------- */
|[WL2< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ZR
mPP ?!m ma\W /Sj_y*x1e 2IzfP;V? 看了之后,我们可以思考一些问题:
FV8\+ep 1._1, _2是什么?
,;3:pr 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
vU9ek:.l 2._1 = 1是在做什么?
uu@<&.r\C 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
s01$fFJgO 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。
p">WK<N {X]9^=O" .EzSSU7n) 三. 动工
3_U\VGm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
enPYj.*/0 Hdna{@~ Nh:4ys!P U,HS;wo;t template < typename T >
6vWii)O.D class assignment
JD-Becz {
">,K1:(D T value;
Ou!)1UFI public :
+gNX7xuY assignment( const T & v) : value(v) {}
)|:8zDuJ template < typename T2 >
@?M;'xMbB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S5/p=H: } ;
4w9F+*- Gl"wEL* %&2B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#:I^&~:
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!p"Kd ~ d3(+ztmG! 2{gwY85: 2D_6 class holder
++gPv}:$X {
ZR2\dH* public :
l3\9S#3-^ template < typename T >
`|JI\&z assignment < T > operator = ( const T & t) const
I*9Gb$]= {
BiE$mM return assignment < T > (t);
D/*vj| }
(I!1sE!?1 } ;
s)Gb!-`` 'N|2vbi< rNxG0^k( 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:
w4aiI2KFq Uv'uqt static holder _1;
9QZ}Hn`p Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rr>IKyI' nDF&EE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$'y1Po'2 而不用手动写一个函数对象。
V"BVvSNu uiuTv)pwF KG-UW I,w^?o 四. 问题分析
dkETM, 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
(w}r7`n 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
FfjC
M7? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O2$!'!hz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_3I3AG0e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@X|ok*v` <BQ%8} 五. 问题1:一致性
%{Xm5#m 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?|
Le_CIk 5YL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
65uZLsQ -z&9DWH struct holder
83B\+]{hD {
v F] //
rrbZ+*U template < typename T >
Re7{[*Q4 T & operator ()( const T & r) const
+6uOg,; {
]y$)%J^T return (T & )r;
[;Vi~$p|Eo }
rT o%=0P } ;
1XQ87~ YBR)s\* 这样的话assignment也必须相应改动:
vsjM3= gp%tMTI1 template < typename Left, typename Right >
Q4#\{" N! class assignment
|%n|[LP' {
3SmqXPOw Left l;
sek6+#|= Right r;
h!Z Z2[ public :
ER/\ +Z#Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d"z *Nb template < typename T2 >
B6-AIPb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|WQD=J%~( } ;
oJhEHx[f So0`c,D 同时,holder的operator=也需要改动:
_Wq7U1v` }'%$7vL`Ft template < typename T >
kg zwlKK assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CzK%x?~] {
:u,2"] return assignment < holder, T > ( * this , t);
X5|?/aR} }
4GEjW4E Lqg7D\7j 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w6%l8+{R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5/*)+ <Wp`[S]r return l(rhs) = r;
9Y;}JVS 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
<?{ SU
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~_(!}V q=T<^Tk#e template < typename Tp >
GE{8I<7c class constant_t
%
E<FB ;h {
3L%Y"4(mm const Tp t;
w;@`Yi.WQ public :
goG]WGVr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bDxPgb7N= template < typename T >
fN~8L}!l const Tp & operator ()( const T & r) const
+SP!R[a {
rjfc.l#v return t;
4X<Oux* }
!$g(& } ;
avF&F # Lu4OSM+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8Ng))7g! 下面就可以修改holder的operator=了
%w;1*~bH m~b#:4D3 template < typename T >
*C,$W\6sz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1Al=v {
:DF`A( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;Of?fe5: }
Q&\ZC?y4 Tom}sFl][ 同时也要修改assignment的operator()
GA({r i 0b!fWS?,k0 template < typename T2 >
\z(>h& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
={e#lC 现在代码看起来就很一致了。
$u/8Rp W+fkWq7`Xx 六. 问题2:链式操作
zW|$x<M^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"a 2H8x 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。
_p3WE9T 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。
cx,u2~43A& 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。
,i1 fv
" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%a%+!wX0x I_{9eG1w? template < typename T >
}[YcilU_ struct result_1
?etj.\q6 {
C{lB/F/|! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7!]k#|u } ;
aC
$h_ J~ PTVR 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
0ll,V NpjsZcA template < typename T >
9}7oKlyk struct ref
*R1d4|/G {
XmE_ F typedef T & reference;
nJnO/~| } ;
*GY,h$Ul template < typename T >
5cv,
>{~5 struct ref < T &>
_A# x&<c {
;1Tpzm typedef T & reference;
5Lo==jHif } ;
~}FLn9@* TU^tW 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QZeb+r ]7Xs=>"Iw template < typename T >
DY%T`} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
pw(*X,gj {
vErbX3RY2 return l(t) = r(t);
aTsy)=N }
'8iv?D5 M 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。
aG8;,H=%, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cfF-e93T 0.3[=a43 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
|$i1]Dr6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dRarNW _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#&HarBxx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)xXrs^ 最后的布局是:
./z"P]$ Add
*HfW(C$ / \
}T&;*ww Divide 5
}sm56}_ / \
iz$v8;w _1 3
~=aI2(b 似乎一切都解决了?不。
s;=J'x)~% 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。
%E=,H?9&> 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。
+b:h5, 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:
wHDFTIDI ^U|CNB%. template < typename Right >
^Ypb"Wx8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|Cxip&e> Right & rt) const
+=lcN~U2 {
Y=#mx3. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%[31ZFYB }
#6#BSZ E 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
CMD`b 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#!{5;V&K 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。
:D)&>{? 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。
M`f;- 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。
%)!~t8To 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?
RI<Yg# 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:
gEe W1:AB ]f+D& qZ B template < class Action >
88X*:Kf?: class picker : public Action
mqfEs0~I {
]((
>i%%~ public :
"#"Fp&Z7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
e&VR>VJEA // all the operator overloaded
;gw!;!T } ;
c&iK+qvh{ q2"'W|I 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。
~dX@5+Gd 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:
NU6Kh7 \$0
x8B template < typename Right >
>@92K]J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E;+OD&| {
MsVI <+JZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?5+KHG*) }
GF,|;)ly z jNjmC!W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
UEdl"FwM4 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。
Z6
|'k:R8 qS`|=5f template < typename T > struct picker_maker
F(kRAe; {
oew]ijnB typedef picker < constant_t < T > > result;
"vHAp55B{ } ;
W YqL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
M`,Z#)Af {
3Tte8]0 typedef picker < T > result;
#p:jKAc3 } ;
1Z{p[\k )@&?i. 下面总的结构就有了:
d?+oT0pCH 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。
r:\ 5/0( 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。
ff+9(P>* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=2V;B 至此链式操作完美实现。
m">
=QP ClVpb ew ,h(+\^
?, 七. 问题3
Ydd>A\v\; 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。
z4%F2Czai& W1,L>Az^Ts template < typename T1, typename T2 >
|$-d,] V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-JW6@L@ {
UK9MWC5g9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o[+|n[aT)3 }
V5^b6$R@ OU964vv 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
_nCs$U j`&i4K: template < typename T1, typename T2 >
^Ypx|-Vu! struct result_2
C36.UZoc {
aGkVC*T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[LEh } ;
Hbj:CViYq
#YMp,i 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?
hx;kEJ 这个差事就留给了holder自己。
^cXL4*_= |@9I5Eg)iE &@Gu~)^( template < int Order >
s7cyo
] class holder;
~;4k UJD template <>
+W3>Yg%)X class holder < 1 >
B*?PB] {
>+LgJo R public :
v\tbf template < typename T >
=id $ struct result_1
3B|-xq;]I {
cNB$g )` typedef T & result;
F!cAaL1 } ;
FwzA_
nn template < typename T1, typename T2 >
') cgx9 struct result_2
gBS#Z. {
`G5wiyH}) typedef T1 & result;
;Z~.54Pf{d } ;
F0(Sv\<:: template < typename T >
Q]'!FmXf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3tcsj0Rb {
;GEu.PdxB return (T & )r;
4E(5Ccb }
<R8Z[H:bV template < typename T1, typename T2 >
"$V2 $ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-ZON']|<}k {
a~TZ9yg+HL return (T1 & )r1;
DyTk<L }
1^>g>bn_" } ;
/'_ RI ,5"]K'Vce template <>
ti2_kYq class holder < 2 >
UN 4)>\Y {
y$No o)Z public :
%4KJ&R
(>[ template < typename T >
*w,gi.Y3 struct result_1
,DOmh<b {
|6Z MxY typedef T & result;
? UDvFQ& } ;
>RnMzH/9 template < typename T1, typename T2 >
F|K4zhK struct result_2
?a9k5@s {
~ b_gwJ' typedef T2 & result;
6EWB3.x19 } ;
* c
c+Fd template < typename T >
N6 8>` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"kg$s5o {
D*Q#G/TF3 return (T & )r;
/8HO7E+5 }
OkUpgXU template < typename T1, typename T2 >
!Qzp!k9d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<\EfG:e {
O;sQPG,v return (T2 & )r2;
[k}\{i> }
cTTE]ix] } ;
)eMh,r
)fL*Ws6 GP'Y!cl 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> >。
:vT%5CQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3) 0~: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
D.!7jA# 04d$_1:}a return l(i, j) = r(i, j);
EC&,0i4n: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4TE ?mh} {3Wc<&D
C1 return ( int & )i;
_?c.3+;s return ( int & )j;
W
(=B H 最后执行i = j;
"-:\-sMt{ 可见,参数被正确的选择了。
9X` QlJ2| p00AcUTq IW_D$pq <~+ N+75wtLy& 八. 中期总结
&/?jMyD@ 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:
!l^AKn| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~mU_`o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kR(=VM JU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O3Mv"Py% nHrCSfK jy2nn:1#^ +}/!yQtH 59]9-1" + [1GEe 九. 简化
@NE#P&f 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。
b\S}?{m5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W2N 7 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:
#B9[U}
8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aB'@8[]z +-*/&|^等
(=/;rJ`q 2. 返回引用。
MT0{hsuK9 =,各种复合赋值等
R*m"'|U 3. 返回固定类型。
&Z!2xfQy> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Y
sV 4. 原样返回。
D .`\ ^a operator,
]L^M7SKE6 5. 返回解引用的类型。
w%n]~w=8 operator*(单目)
,2bAKa 6. 返回地址。
H/Q)zDP operator&(单目)
i@L2W>{P 7. 下表访问返回类型。
/)TEx}wk operator[]
}}1Q<puM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V}-o):dI| operator<<和operator>>
-~fI|A ^ Y_sVe 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。
]'/]j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T_T{c+,Zd$ zmRK%a( template < typename Left >
Am4(WXVQ struct value_return
2,0F8=L {
(=rv `1 template < typename T >
mA@+4& struct result_1
pa-4|)qY {
jF9CTL< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
YYW70k: } ;
aM!# G-
WJlu template < typename T1, typename T2 >
I_7EfAqg( struct result_2
It-*CD9
{
q2vz#\A? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
He3zV\X[Z } ;
q/79'>`|ai } ;
4&fnu/,Z {fD#= v19`7qgR( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,O$C9pH9 wgrOW]e 下面我们来剥离functor中的operator()
ArK9E!`^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
uD5yw#` 1A-EP@# J return l(t) op r(t)
?UDO%`X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^^uD33@_ return op l(t)
k1zt| return op l(t1, t2)
]5/U}Um return l(t) op
GJPZ[bo return l(t1, t2) op
ts>}>}@vc return l(t)[r(t)]
ulJYJ+CC! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e]h'
tb3fz")UC 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:
d.oFlT 单目: return f(l(t), r(t));
^iS:mt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vW3Zu B 双目: return f(l(t));
4'&BpFDUb return f(l(t1, t2));
><c5Humr 下面就是f的实现,以operator/为例
HH@xnd K9'*q3z struct meta_divide
8-YrmP2k {
WEAXqDjM template < typename T1, typename T2 >
S\gP= .G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*wcoDQ b; {
4+,Z'J%\[7 return t1 / t2;
%tQ{Hf~ }
>+8I =S } ;
r0
C6Ww7u _\PoZ|G4y 这个工作可以让宏来做:
E,yK` mPp^ a@ }r[0O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
d<nB=r!* template < typename T1, typename T2 > \
olh3 R.M< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#)}bUNc' 以后可以直接用
t'x:fO?cp DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
o f 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
DNBpIC5&6 (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。。。)
BK SK@OV f`=T@nA |9Ks13?Ck 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
dvF48,kr n ]}2O4j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?<^AXLiKV class unary_op : public Rettype
?I#hrv@ {
q|l|mO Left l;
UyKG$6F?3 public :
j)6B^! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^|(4j_.(e <W')
~o} template < typename T >
% ul{nL: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z}&C(m:al {
BM~niW;k return FuncType::execute(l(t));
^T6!z^g1h }
8w?\_P7QA ;I71_>m template < typename T1, typename T2 >
g@VndAp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_rd j,F8 {
0(9@GIT return FuncType::execute(l(t1, t2));
<dPxy`_ }
$!C+i"q$ } ;
cY'To<v 4,ynt& Ltd?#HP 同样还可以申明一个binary_op
8Flf,"a l5]oS?>y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v/.h%6n? class binary_op : public Rettype
u;qMo `- {
~(OIo7#; Left l;
rGGepd Right r;
HKN"$(Q public :
qpqz. {\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7qK0!fk5 k|Yv8+XT template < typename T >
f.)F8!! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cy:`pYxhd {
@Qjl`SL%O^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
slvs oN@ }
(jMAa% Cf=q_\0|W template < typename T1, typename T2 >
E816YS=' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_s-HlE?C {
5po'(r|U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
e0WSHg=6@ }
|aAWWd5 } ;
=C>`}%XT} |abst&yp U3+_'" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
<i\zfa'6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'Mx K}9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7r[%|: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
nk|N.%E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
jl-Aos"/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/,N!g_"Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3_*Xk.
.d 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'BdmFKy1 下面是修改过的unary_op
Hu(flc+z" ]{2{:`s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q] yT class unary_op
0ij~e< {
X$|TN+Ub Left l;
!eAdm kbp(
a+5 public :
={E!8" ml33qXW: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^&';\O@) _[vdY|_ template < typename T >
Lr}b, struct result_1
mn; 7o~4 {
DkF2R @ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
oD#<?h)( } ;
}#W`<,*rL. n]C%(v!u3 template < typename T1, typename T2 >
=Q8H]F struct result_2
8Z4?X% {
7l#2,d4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&QOWW} } ;
*&dW\fx )y/DGSd
template < typename T1, typename T2 >
?%xhe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
teOBsFy/I {
"H="Ip!s return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x
!:9c< }
/#qs(!
d *)`kx template < typename T >
:m++ iR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TcKvSdr' {
',H$zA?i return OpClass::execute(lt(t));
42J';\)oP }
1ntkM? !V]MLA` } ;
L;--d`[ }6CXJ+-UR Dz8:;$/ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
xjK_zO*dLq 好啦,现在才真正完美了。
^#BGA|j 现在在picker里面就可以这么添加了:
% L ># lsB9;I^+x template < typename Right >
1]
%W\RHxo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/K,|k
EE'n {
s!hI:$J. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Cl t5 }
,jbGM&.C 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。
%0NkIQ`C zY1s7/$i =CKuiO.j 5i4V 5N>3 7 7xq/c[) 十. bind
i[2bmd!H 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。
s^g.42?u 先来分析一下一段例子
(zs4#ja2, p2Dh3)& <g3du~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
rQcRjh+E
H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UR1JbyT bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B.22
DuE# 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。
0i5y(m&7 我们来写个简单的。
bB:r]*_
s] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3`fJzS% O 对于函数对象类的版本:
+HOCVqx {K45~ha9!m template < typename Func >
e8AjO$49 struct functor_trait
mvHh"NJ {
:Su #xI typedef typename Func::result_type result_type;
P.LuF(?$ } ;
g5tjj. 对于无参数函数的版本:
lh\ICN\O G`]v_`> template < typename Ret >
x)ddRq
l struct functor_trait < Ret ( * )() >
|*tWF!
D6` {
la\zaKC;> typedef Ret result_type;
xS;|jj9 } ;
h"%|\o+3 对于单参数函数的版本:
yV:EK{E :DdBn. template < typename Ret, typename V1 >
]6t]m2~\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k_D4'(V:b {
4<G? typedef Ret result_type;
7Wwp )D } ;
<+AI t 对于双参数函数的版本:
]#Vo}CVP }+91s'/c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>=-GD2WK struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
bA@
/B' {
H96BqNoO typedef Ret result_type;
V~(EVF{h } ;
CM%|pB/z 等等。。。
r}/yi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;wij}y-6 2;r]gT~ template < typename Func >
\{c,,th struct func_return
E rop9T1 {
@+'c+ template < typename T >
k}-yOP{ struct result_1
:/C ?FHs9 {
;^R A!Nj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PsU9R#HL1 } ;
R K"&l!o };&HhBc!g template < typename T1, typename T2 >
kOs(?= struct result_2
T4OguP= {
tg.|$n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%55@3)V8Rf } ;
<eB<^ &nd } ;
XR*Q|4 -1qZqU$h .6> hD1' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m7$8k@r A2m_q>>
! template < typename Func, typename aPicker >
^"3\iA: class binder_1
3/X-Cr+d {
`J72+ RA Func fn;
)O,wRd>5 aPicker pk;
CF]i}xpWV public :
=%!e(N'p N>+ P WE$ template < typename T >
pv$mZi4i struct result_1
uxWFM
$ {
a%Uw;6|{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
41u*w2j } ;
1hl]W+9 B\\6# template < typename T1, typename T2 >
fJaubDxa struct result_2
{jvOHu {
EE+`i% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UQ/qBbn } ;
s[3e=N AgIazv1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^NXcLEaP*< Rv=DI&K%n template < typename T >
BR+nL6sU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~A6 "sb= {
/D]Kkm) return fn(pk(t));
*c{wtl@ }
J^ `hbP+2 template < typename T1, typename T2 >
O7%2v@j|8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-;^;2#](g {
~
|6dH return fn(pk(t1, t2));
:M06 ;:e }
(ab{F5 } ;
!BDUv( 2K;#Evn'j Z1M>-[j) 一目了然不是么?
Frk c O 最后实现bind
F!JJ6d53y MU'@2c zF8'i=b& template < typename Func, typename aPicker >
PocYFhWQ` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qD#VbvRc9+ {
bp#:UUO%S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z%m-HE:k }
-D^L}b EFAGP${F 2个以上参数的bind可以同理实现。
=+Im*mgNn 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
XAPYpBgm RPVT*`o 十一. phoenix
P"1 S$oc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[8"oj hdV #Z\O}< for_each(v.begin(), v.end(),
in<}fAro6 (
SVagT'BB do_
H6gU?9% [
'_dzcN,z cout << _1 << " , "
K$H
<}e3 ]
Y>BP?l .while_( -- _1),
m
41t(i cout << var( " \n " )
'Hw4j:pS )
nBN&.+3t );
@wp4 |G [ |[>}z: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
q]\X~
9# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
&-%X:~|:X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
P}V=*g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
k;I &.H ,`32!i GMW,*if8p template < typename Cond, typename Actor >
N
L'R\R class do_while
HRB[GP+ {
fTqC:r|st Cond cd;
o%[U Actor act;
Z)pz, public :
#D*r]M template < typename T >
WA$JI@g struct result_1
^N{ltgQY {
<*|?x86~ typedef int result_type;
#`;/KNp 9 } ;
WZZ4]cC 1zftrX~v!X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fQ 7vL~E Q6
?z_0 template < typename T >
ar.AL' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|>2FRPK {
%+-C3\' do
{f/ ]5x(_ {
w~Ff%p@9 act(t);
5Y\!pf7SQ| }
f[sF:f(zI while (cd(t));
>^$2f&z return 0 ;
LO:fJ{ - }
5,pSg } ;
%zeATM[` nmFC%p)4
npp[@*~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9bJQT'<R 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(\a6H2z8l 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
tNIlzR- 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
s%pfkoOY% 下面就是产生这个functor的类:
] asBd" N^w'Hw0 1tMQqI`N template < typename Actor >
!k&Q 5s: class do_while_actor
@}s$]i$|- {
6rN(_Oi- Actor act;
B[5r|d' public :
xJZ@DR,# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
X|DO~{-au fNu'((J- template < typename Cond >
/mM2M- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O
5Nb } ;
}(XdB:C8 kJQ#Wz|z] j'0r' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?7MqeR4/E 最后,是那个do_
-e u]:4 \5)h tL1F :_kAl? eJ class do_while_invoker
J;$N{"M {
wsU V;S*X% public :
[5$w=u"j template < typename Actor >
S8,Z;y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
P
u0uKE {
LjB;;&VCn return do_while_actor < Actor > (act);
8Q{9>^ }
X"fh@. } do_;
[&?8,Q( w$Ot{i|$( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,)!u)wz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(Y%Q|u 最后来说说怎么处理break和continue
<M]h{BS= 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
RW$:9~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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