一. 什么是Lambda
]qx!51S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0*j\i@ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
'1d0
*5+6k Hi U/fi` #v4^,$k> fT<3~Z>m class filler
T0 cm+|S {
^P`I"T
d public :
<
B!f; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)iZhE"?z } ;
DLO#_t^v. )i:"cyoE y,c\'}*H 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ZIc-^&`r= g^U-^f a, `B.I RK_z!%(P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-$kbj*b## 9h<iw\$' iztgk/(+G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!Wy&+H*0 mn(MgJKQ\ |=W>4> [P]M)vJ** 二. 战前分析
Q[lkhx|.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。
&m{~4]qWpM 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
#XNURj "*KOU2}C knWI7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d8WEsQ+)A /* --------------------------------------------- */
&fnfuU$ vector < int *> vp( 10 );
RG/P] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z7Nhb{ /* --------------------------------------------- */
VotI5O $ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\;+b1 /* --------------------------------------------- */
(D+%*ax int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
S Z &[o&H /* --------------------------------------------- */
Rb
<{o8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
, _ xJ9_ /* --------------------------------------------- */
k;.<DN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
UYpln[S VD{_6 SQk5SP z] |Y 看了之后,我们可以思考一些问题:
qLB(Th\&' 1._1, _2是什么?
'NnmLM(oh 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。
T n,Ifo3 2._1 = 1是在做什么?
2XeN E[ 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。
PG'I7)Bv 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。
2 xi@5;! W#^p%?8pR v^ 1x} 三. 动工
UQtG<W]< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
myB!\WY
:m(" oC@} Tn$|
Xa+:s NE Z ]% template < typename T >
w aDJ class assignment
|8\et {
h5))D! T value;
+:z%#D public :
i^/H>E%u assignment( const T & v) : value(v) {}
*y W9-( template < typename T2 >
+R31YR8C0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ZaFqGcS~ } ;
eh3CVgH91; ur
k@v ` $[`C/h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[+:KIW< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
TJs@V>, 2f9%HX(5 &oDu$%dkT %'dsb7n class holder
TJb&f< {
4_\]zhS public :
dr4 m}v. template < typename T >
E+eC #!&w assignment < T > operator = ( const T & t) const
2V*<J:;wb {
l3kBt-m return assignment < T > (t);
l`{JxVg }
oF0*X$_X } ;
+ L#):xr 8SMa5a{ oc&yz>%q 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:
@wXo{p@W AFNE1q;{\ static holder _1;
om,=.,|Ld Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
JZcW? Or .eDI ZX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&E!-~'|z 而不用手动写一个函数对象。
B 6,X) DVRbTz3V 7me1:}4 =v=H{*dWA 四. 问题分析
[0n&?<< 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。
fOO[`"'Pq 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。
|7G=f9V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"gi 1{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5LxzET"P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(( Wq F}#=qBa[ 五. 问题1:一致性
t`A5wqm 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?|
MbC&u:@ "v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{7o|*M [2ZZPY9?Q struct holder
c::Vh {
HoKN<w //
+JL"Z4b@R} template < typename T >
g ??@~\Ov T & operator ()( const T & r) const
`)eqTeW {
aAkO>X%[ return (T & )r;
7o64|@ 'j }
ZD]5"oHY } ;
jhSc9 E+E.z?>S 这样的话assignment也必须相应改动:
zDofe* ; +]GyDgVq template < typename Left, typename Right >
G( y@Tor+ class assignment
x BMhk9b^0 {
?gOZY\[ma Left l;
9#niMv9 Right r;
}!RFX)T public :
,LJX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gkNvvuQXc template < typename T2 >
$+ ?A[{JG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Mo+HLN } ;
6 {tW$q X2p9KC 同时,holder的operator=也需要改动:
rgg3{bU/ l=<
: template < typename T >
> 9wEx[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g4*]R>f {
20H$9M=} return assignment < holder, T > ( * this , t);
{EGm6WSQ^ }
^ $t7p
1 9:l>FoXS 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。
QK%6Ncv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<CUe"WbE) #x|h@(y| return l(rhs) = r;
NEh5
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。
gb_k^wg~1' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
j:{d'OV 3?GEXO&,E template < typename Tp >
-kd_gbnr3 class constant_t
p<3^= 8Y$ {
j5;eSL@/ const Tp t;
K"r'w8P public :
}x1*4+Y1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
htGk: template < typename T >
y2eeE CS] const Tp & operator ()( const T & r) const
Awad!_VdHS {
cC6W1K! return t;
G.a^nQ@e% }
L7tC?F]}SK } ;
<<P&
MObqj "b"Q0"w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0SBiMTm 下面就可以修改holder的operator=了
g^DPbpWxu /a$RJ6t&3 template < typename T >
#:?vpV#i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!fcr3x|Y~M {
1[vmK,N=E return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%vO b"K$X }
w;(`!^xv qwU,D6 同时也要修改assignment的operator()
TY3WP$u )_nc;&%w template < typename T2 >
n1xN:A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?qt>;o|Ue 现在代码看起来就很一致了。
8j}CP 4W9#z~' 六. 问题2:链式操作
5? `*i" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W=Ru?sG= 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。
4=>4fia&D 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。
7usf^g[dh 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。
\P_1@sH= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}pa@qZXh t*zBN!Wu_ template < typename T >
q|.
X[~e| struct result_1
FU|c[u|z {
h@"dpmpe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6*/o } ;
H`$s63 {%5tqF 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:
C{
{DZ* u"\HBbBx template < typename T >
;w,g|=RQ struct ref
f`?Y+nu} {
q8;WHfGf typedef T & reference;
.4"9o% } ;
NGlX%j4j template < typename T >
KF|<A@V struct ref < T &>
]3C&l+m$ot {
X'Dg= | typedef T & reference;
EF?@f{YY$n } ;
qsUlfv9L6 7
Znr2I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!tT$}?Ano D^Bd>Ey4 template < typename T >
R)"Y40nW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p-zWfXn!P {
aUN!Sd2, return l(t) = r(t);
=3J&UQL }
~B%=g)w 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。
VrA9}"1x~* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"]ow1{ -So&?3,\A@ 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
'~ 3a(1@8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z_Ox ' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
O1Gd_wDC/i +5 调用divide的对象返回一个add对象。
SB1\SNB 最后的布局是:
mKwhd} V Add
dQR2!yHEq / \
K4i#:7r'b Divide 5
%Lexu)odW / \
50oNN+;=R _1 3
UDHk@M 似乎一切都解决了?不。
|*0oz= 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。
5rqjqfFa 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。
yG5T;O& 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:
"PBUyh-Z 'g8~539{& template < typename Right >
SnRTC<DDh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i8w(G<Y= Right & rt) const
_^'fp {
R ;^[4<& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R/M:~h~F! }
)p>BN|L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7'_zJI^ 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。
AG2iLictv 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。
&E$jAqc 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。
v6
DN:!& 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。
`!HGM> 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?
LMWcF'l 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:
9}Tf9>qP>M kDJ5x8Q# template < class Action >
t$8f:*6(* class picker : public Action
*usfJ- {
_JA.~edqM public :
\Nu(+G?e picker( const Action & act) : Action(act) {}
|<\LB // all the operator overloaded
KUVsCmiT } ;
dWE[*a\g "xlf6pm% 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。
uAR!JJ 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:
FfN==2:b ~wIVw} template < typename Right >
ehI*cf({ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
B2%)G$B {
;uNcrv0J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t<9oEjk[" }
4_J*
0=U M ]W'>g)G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
u4NMJnX 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。
0ANqEQX b5
YE4h8% template < typename T > struct picker_maker
|Sy|E {
g>x2[//pk typedef picker < constant_t < T > > result;
ZVJbpn<lo) } ;
/] ce?PPC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
V^=z\wBZ {
ts3%cRN r typedef picker < T > result;
za'Eom-<u } ;
7rc^-!k D{h1"q 下面总的结构就有了:
dC_L~ }= 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。
'Zf_/y 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。
q(e&{pbM) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
C<2vuZD 至此链式操作完美实现。
&h-d\gMJ ?7^H1L ePK^v_vBD 七. 问题3
H^p?t=Y 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。
Ooz+V;#Q QP)-O*+AA template < typename T1, typename T2 >
BD[XP`[{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(1fE^KF@f {
G5E03xvL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(1%u`#5n-N }
/sH3Rk.> !zwnFdp 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:
~N;.hU%l TS)p2# template < typename T1, typename T2 >
07Yh struct result_2
^Qrdh0j {
*nluK typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eP|:b & } ;
FD*`$.e3\ >IC.Zt@ 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?
bT*MJ7VVm 这个差事就留给了holder自己。
S&8gZ~B +?[TH?2c+ Z,qo
jtw template < int Order >
[ECSJc&i class holder;
U2=5Nt5 template <>
wt[MzpR P class holder < 1 >
]nhLv!Co {
"wmQ,= public :
41mg:xW(J template < typename T >
b[?6/#N struct result_1
/d9I2~}B {
kWc%u-_ typedef T & result;
n`? j.
s } ;
sAfSI<L_ template < typename T1, typename T2 >
<w(UDZ struct result_2
;#P@(ZVT {
"X g@X5BG typedef T1 & result;
m'XzZmI } ;
Hu|NS {Ke- template < typename T >
R{\vOw:* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C;}~C:aJ {
"3LOL/7f return (T & )r;
Xz4!#,z/ }
W*e6F?G template < typename T1, typename T2 >
9}iEEI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Aga2 I#1r {
;&37mO/T return (T1 & )r1;
'ADt<m_$ }
jn>3(GRGC$ } ;
E< "aUnI k'&BAC.K, template <>
rXuhd [!(P class holder < 2 >
t8\F7F P {
)\l}i%L: public :
$SRpFz5y$ template < typename T >
]
NL-)8u struct result_1
GN?^7kI {
vXLiYWo typedef T & result;
63QMv[`, } ;
v#@"Evh7 template < typename T1, typename T2 >
T|Sz~nO}f struct result_2
{*ATY+ {
wAkpk&R typedef T2 & result;
g+t-<D"L5 } ;
]C3{ _?= template < typename T >
1T!b#x4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2HoTj| {
tm @&f return (T & )r;
L
TZ3r/ }
[0El z@.C template < typename T1, typename T2 >
?<]BLkx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a&6 3[p.<} {
AIR,XlD return (T2 & )r2;
<w`
R; }
21bvSK } ;
aB0L]i B BbGq8p Q4Zuz)r* 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> >。
@AaM]?=P{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bdZ[`uMD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>A|(mc YD
H!Nl return l(i, j) = r(i, j);
"}!|V)K 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ci0)kxUBF >N62t9Ll[ return ( int & )i;
ST5L
O#5 return ( int & )j;
Q&@Ls?pu 最后执行i = j;
5,})x]'x 可见,参数被正确的选择了。
Fm_^7| u\ro9l G|Rsj{2' 7"@^JxYN ^[,Q2MHCT( 八. 中期总结
g(B &A
P_e 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:
KV9'ew+M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@)1>ba 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4='Xhm 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t'|A0r$ &l"/G%W jzI70+E >!848J rn $a)^! 7DDd1"jE 九. 简化
?;zu>4f| 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。
a\>+!Vq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
n/6#rj^$ 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:
NY
756B*
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Atc9[<~WG +-*/&|^等
<K; 2. 返回引用。
C]414Ibi =,各种复合赋值等
*`Swv` 3. 返回固定类型。
`ltc)$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
FM;NA{ 4. 原样返回。
_8A operator,
$s+/OgG4H 5. 返回解引用的类型。
(-Cxv`7 operator*(单目)
`qnp 6. 返回地址。
{L~j;p_G& operator&(单目)
+wc8rE6+W 7. 下表访问返回类型。
0gO_dyB operator[]
mivb}cKM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rV84?75(Y operator<<和operator>>
<}t~^E, J9eOBom8e< 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。
iGB1f*K%x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*;t\!XDgp 0`c|ZzY template < typename Left >
VK*Dm:G0 struct value_return
waI?X2 {
k#F | template < typename T >
s|F}Abx,^ struct result_1
(VDY]Q) {
uonCD8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2?P H|| } ;
%jk7JDvl ~hD!{([ template < typename T1, typename T2 >
r5 tn' struct result_2
X)oxNxZ[A {
m%m<-.'- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B-^r0/y; } ;
kvcDa+# } ;
Em)U`"j/9 "| Oj!&0 pHQrjEF* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+7\$wc_1I@ \ vn!SO7 下面我们来剥离functor中的operator()
\]C_ul' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"uCO?hv0 -Vg(aD return l(t) op r(t)
B@cC'F#G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R!i\-C1 S return op l(t)
` _aX>fw return op l(t1, t2)
ICck 0S! return l(t) op
A0hKzj return l(t1, t2) op
SU,G0. return l(t)[r(t)]
(P!r^87 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DW(
/[jo\ F+o4f3N 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:
%,T=|5 单目: return f(l(t), r(t));
&1/OwTI4J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
WC0z'N({W 双目: return f(l(t));
Kb X&E0 return f(l(t1, t2));
-t]3 gCLb 下面就是f的实现,以operator/为例
lXtsnQOOK 88Nx/:#Y* struct meta_divide
@)#EZQi x {
5aj%<r template < typename T1, typename T2 >
I3gl+)Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
hL4T7` {
srPczVG* return t1 / t2;
U!d|5W.{Q }
zh{,.c } ;
{wy{L-X PRJ 这个工作可以让宏来做:
8[b_E5!V ES-V'[+jDy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
T:T`M:C. template < typename T1, typename T2 > \
^H"o=K8= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&F-
\t5X=i 以后可以直接用
QPX&P{!g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y1{TVpN 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
=6Fpixq> (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。。。)
)ifjK6* :FT x#cZ XHU\;TF 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
8Y4mTW IR2=dQS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BP4xXdG class unary_op : public Rettype
@C-03`JWuK {
c@3mfc{ Left l;
=yF]#>Ah
public :
{V,aCr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{Qi J-[q :)Pj()Os| template < typename T >
N0DzFXp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:KmnwYm {
Y5CDdn return FuncType::execute(l(t));
XGuxd }
+0}z3T1L SR$ 'JGfp template < typename T1, typename T2 >
_aeIK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t4iD<{4 {
[rkw k\m* return FuncType::execute(l(t1, t2));
!4-4i }
X+1Mv } ;
|nCVM\+5T 80zpRU" #x qiGK 同样还可以申明一个binary_op
V&*|%,q iYZn`OAx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_9g-D9 class binary_op : public Rettype
y\omJx=, {
e2e!"kEF Left l;
;FQNO:NP Right r;
9X?RJ."J public :
+4$][3. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@XJ#oxM^ C}#$wge
template < typename T >
3eg6 CdT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?3lAogB {
78 w return FuncType::execute(l(t), r(t));
U9ZuD40\ }
tr5j<O SRtw template < typename T1, typename T2 >
Jz}`-fU` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VKkvf"X {
c]h@<wnv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|Fz ^(US }
[^Bjmw[7 } ;
?&'Kw>s@ Q 0G5<:wc gu6%$z 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
p}3` "L= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ue^HhZ9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GE`1j'^- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
N]eBmv$| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3&>0'h 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。。。
wVqp')e 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2}=@n*8*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)
C1'y6{,@ 下面是修改过的unary_op
{,i-V57-h 2"HTD|yy template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZNne 8 class unary_op
/vq$/ {
dQ:F 5|p Left l;
DuNindo8 `m#-J;la public :
Vpne-PW Jz=|-F(Sy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cnS;9=,& |.,]0CRg template < typename T >
pHuR_U5*? struct result_1
a2Nxpxho {
WW.@S5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}toe'6 } ;
m~
5"q%; ;DSH$'1i template < typename T1, typename T2 >
aZ$5" struct result_2
Y0.'u{J* {
z3]W # typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}tw+8YWkz } ;
V3#ms0 ;p2b^q' template < typename T1, typename T2 >
63 'X#S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MT"&|Og {
)=sbrCl,C/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=6qTz3t }
xL1Li]fM!' S.4+tf7+ template < typename T >
iMt3h8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rrr_{d/
{
d|oO2yzWv return OpClass::execute(lt(t));
3:MJKS02OD }
5VP0Xa ~ ;}iB9 Tl } ;
ff5 gE' z~X/.> ymyzbE 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9Q^cE\j 好啦,现在才真正完美了。
qC{JsX`~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
|ZE^'e*k Db<#gH template < typename Right >
@J&korU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}^iqhUvT F {
*2u~5Kc< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
BGBHA"5fz }
mM72>1~L* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
PWyf3 ~x!up9 A$r$g\5+ qxb]UV,R MW6z&+Z 十. bind
DrKB;6 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。
H)i|?3Ip 先来分析一下一段例子
# H
w(w iX6>u4~( Vn4wk>b}$2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
:u./"[G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7dcR@v`c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*s*Y uY%y 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
')!X1A{ 我们来写个简单的。
Oo@o$\+v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i4,p\rE0 对于函数对象类的版本:
chKK9SC+| / n_s"[I4 template < typename Func >
!}z'"l4i struct functor_trait
Q8%_q"C {
iW^J>aKy typedef typename Func::result_type result_type;
~<f[7dBv } ;
}1e4u{ 对于无参数函数的版本:
7n6g;8xE hp)^s7H template < typename Ret >
Cl`i|cF\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
_yv#v_Z {
J _;H typedef Ret result_type;
.Zczya } ;
RC/ 3\' 对于单参数函数的版本:
<-!1`@l> /O}<e TR template < typename Ret, typename V1 >
s{Y4wvQyB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'1:) q {
WN+i 3hC typedef Ret result_type;
!Fp %2gt| } ;
u*G<? 对于双参数函数的版本:
a&x:_vv )^ Y+Vn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
az6& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\jtA8o%n {
qU7_%Z typedef Ret result_type;
>Ua'* } ;
^sD
M>OHp 等等。。。
-3R:~z^L 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e4YP$}_L )&c#?wx'w template < typename Func >
nf0u:M"fm struct func_return
IibrZ/n6 {
X`KSj
N&( template < typename T >
]alc%(= struct result_1
t` "m@ {
&bW,N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uqC#h,~
0 } ;
Y/kq!)u;%L /ooGyF template < typename T1, typename T2 >
4u6 FvN struct result_2
\;)g<TwL {
cK+TE8ao typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y=P*
} ;
'd+fGx7i } ;
=Z V ql4*OJW b$,Hlh,^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<bKtAf z#GZb template < typename Func, typename aPicker >
r%?-MGc class binder_1
+7H)s {
[j+:2@ Func fn;
1IA1; aPicker pk;
?eIb7O public :
vd4@ jZ5 ;>v.(0FE6 template < typename T >
/h0bBP struct result_1
k{SGbC1=VK {
f1MRmp-f' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TVD~Ix } ;
P C_! 'w+]kt- template < typename T1, typename T2 >
'dwT&v]@ struct result_2
-I|xW {
%+(AKZu: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t]LiFpy2IC } ;
a:)FWdp?9 R ZY=c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
OOqT 0wN il5C9ql$ template < typename T >
8%7%[WC# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KS$t {
_6NUtU return fn(pk(t));
K3?5bT_{ }
Y<xqws template < typename T1, typename T2 >
S/'0czDMW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a;HAuy`M x {
!%G]~ return fn(pk(t1, t2));
7Jf~Bn }
j,M$l mR') } ;
*): |WDR |h]V9= fg^25g'_ 一目了然不是么?
ZRagM'K 最后实现bind
vA/SrX. G)Gp}4gV} UCLM*`M template < typename Func, typename aPicker >
1INX#qTZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z'q~%1t {
S}@7Z` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}`"}eN @, }
N(&{~*YE 7ftn
gBv? 2个以上参数的bind可以同理实现。
c{=Sy;i@ 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。
$o[-xNn1 J/je/PC 十一. phoenix
}>xwiSF? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,X?/FAcb rVz.Ws# for_each(v.begin(), v.end(),
9F/I",EA (
u\*9\G do_
QtW9!p7( [
+:FXtO>n" cout << _1 << " , "
lMFR_g?r ]
\=ML*Gi* .while_( -- _1),
ipv5JD[ cout << var( " \n " )
<Ua~+U(FR0 )
3B1\-ry1M );
pDR~SxBXr O?e9wI=H 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
URsx>yx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*dBeb operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Fz7t84g( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Q|(}rIWOQA s6 yvq#: T2e-RR template < typename Cond, typename Actor >
QQl.5'PP class do_while
@nktD. {
*g(d}C! Cond cd;
s@\3|e5g Actor act;
>. |({;n9 public :
`|'w]rj:"+ template < typename T >
`nPdZ. struct result_1
H/D=$)3op {
F!vrvlD`s typedef int result_type;
j6qtR$l| } ;
7V"?o N<)CG,/w[M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@>8(f#S% 7Nq<
o5 template < typename T >
V[tebv! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YdhTjvx {
r[L.TX3Ah= do
sVFO&|L {
P#O"{+` act(t);
cE\w6uBR1 }
K.
;ev while (cd(t));
t#NPbLZ return 0 ;
S2$E`'
J }
qezWfR` } ;
cIU2 qFn[ Z<vz%7w A0{xt*g 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
t!?`2Z5 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。
uMcI'= 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。
'm`O34h 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。
8~'cP? 下面就是产生这个functor的类:
Ng#psN B"4 3o7C lx`?n<-X template < typename Actor >
_^<vp class do_while_actor
Cd%5XD^ {
,
'pYR]3 Actor act;
L ]')=J+ public :
bQaRl=:[: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6N@=*0kh- *l_a=[<[ template < typename Cond >
'}hSh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\RDN_Z } ;
u3h(EAH> ('z=/"(l 7Jb&~{DVk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$[T~<I 最后,是那个do_
$JFjR@j FWW4n_74 0)dpU1B#M class do_while_invoker
(TeH)j! {
(PpY*jKR public :
DI0& _, template < typename Actor >
aCU[9Xr? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+Y?Tr i {
Ab$E@H# return do_while_actor < Actor > (act);
)q$[uS_1[ }
4phCn5 } do_;
0AnL]`"t.3 #(]D]f[@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r]e{~v/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2zj`
H9 最后来说说怎么处理break和continue
0]>bNbLB" 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。
~A0AB
`7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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