一. 什么是Lambda
QP6z?j. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
May&@x/oMS 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,
Aautih@LX gEZwW]r- NXzU0 9z5"y|$ class filler
,c4c@|Bh? {
"El^38Ho public :
s<A*[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
DE*MdfP0 } ;
*0%4l_i )n\*ht7 SU?wFCGT% 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:
gw_|C|!P p=!#],[ `9.dgV aB6Ye/Io for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1<xcMn0et [096CK ]>tq|R78 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;yF[2P ; H4M{_2DO NH'1rt(w Eo%UuSi 二. 战前分析
BG'6;64kx6 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。
8AT;8I<K 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
G/v|!}?wG ds-
yif6 SHMl%mw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_h0- /* --------------------------------------------- */
c {1V. vector < int *> vp( 10 );
ZhH+D`9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mfXD1]<. /* --------------------------------------------- */
`.{U-U\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o_iEkn /* --------------------------------------------- */
pG/
NuImA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]]>nbgGn# /* --------------------------------------------- */
H76E+AY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ecn}iN /* --------------------------------------------- */
:/+>e
IE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2
9q?$V( >&bv\R/ Rr%tbt.sE 82lr4 看了之后,我们可以思考一些问题:
\X&]FZ(* 1._1, _2是什么?
<5dH *K 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
x+4vss 2._1 = 1是在做什么?
iJ}2"i7M 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
(nGkZ}p Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F[5S(7M
7 HtxLMzgz<< brb[})} 三. 动工
g^1r0.Sp{8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j5kA^MTG YU&4yk lE Ig<}dM.Z[ SU/G)&Mi template < typename T >
Q~phGD3!~ class assignment
]bIt@GB {
&]w#z=5SXi T value;
DL,[k
( public :
l$F_"o?&S@ assignment( const T & v) : value(v) {}
l{8CISO* template < typename T2 >
VSh !4z1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bZiyapM } ;
+4Q[N;[+* qYx!jA]O B$ui:R/ t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pjACFVMFX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zt?h^zf} 0A.PD rM: 2xDQ:=ec J==}QEhQ{ class holder
-TgUyv. {
^\MhT)x public :
Yt{ji template < typename T >
T)8p:}P! assignment < T > operator = ( const T & t) const
+kM\
D~D1 {
{ih:FcI
return assignment < T > (t);
;d4y{ }
6z Ay)~ } ;
J;~E<_"Hn N r<9u$d9= OZ^h\m4 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:
V7:\q^$ r&SO:#rOSM static holder _1;
!nwbj21% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
SZ/(\kQ6 %l,4=TQ[m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bhYU5I 9 而不用手动写一个函数对象。
q3+I<qsAz glx2I_y F99A;M8( mbyih+amCr 四. 问题分析
Hq?& Qo 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。
yxvjg\!& 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。
VgA48qZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0(8gQ
2n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
QWw"K$l 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;u,rtEMy; ^#;RLSv
五. 问题1:一致性
};rm3;~ eg 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
3w6&&R9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X'@'/[? *Rq`*D>:U} struct holder
3T1P$E" m {
+C_*Vs@4 //
RyuEHpN} template < typename T >
t@)my[ ! T & operator ()( const T & r) const
a%E8(ms37y {
M6_-f ;. return (T & )r;
12lEs3 }
i
j/o;_ } ;
Aq"PG}Ic yX'IZk#_L 这样的话assignment也必须相应改动:
j7}lF?cJ2 i:d`{kJ|[ template < typename Left, typename Right >
@^!\d#/M class assignment
\!<"7=(J{4 {
b/nOdFO@ Left l;
Q 2"WV Right r;
gLD{1-v public :
f*<ps
o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!!WJn} template < typename T2 >
K6hfauWd[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hO6RQ0Iv@ } ;
0wFh%/: -L8YJ8J6 同时,holder的operator=也需要改动:
D#jX6 ?L\z}0# template < typename T >
@Dj:4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c4 5?St {
4UD' %}>y return assignment < holder, T > ( * this , t);
.E$q&7@/j }
2h)8Fq_" 6R2uWv 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
4%7s259% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4.Z(:g JT)k return l(rhs) = r;
:!O><eQw 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
pds*2p)2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@6b[GekZ< t#5:\U5r. template < typename Tp >
TEWAZVE* class constant_t
Pbe7SRdr^ {
<tuS,. const Tp t;
Dx3 %KS public :
JNBT^=x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&z>q#'X;. template < typename T >
%ek"!A const Tp & operator ()( const T & r) const
h<Wg 3o {
,QvYTJ{ return t;
F7T E|LZ }
]fE3s{y
&- } ;
KO&:06V{ l.oBcg[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-B9S}NPo 下面就可以修改holder的operator=了
q-
:4=vkn yW("G-Nm template < typename T >
d}-'<Z#G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xNX'~B^4d {
j"hASBTgp return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;SY.WfVA7 }
e+@xsn3 9p`r7: 同时也要修改assignment的operator()
3dG4pl~ %[Zz0|A template < typename T2 >
lzDdD3Ouc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
k[9A,N^lZB 现在代码看起来就很一致了。
x=Mm6}/ s;1e0n 六. 问题2:链式操作
z0Xa_w= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|>2:eH 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
CH;;V3 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
_~A~+S} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
DYRE1! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
A1-qtAO] ZEGd4_ux template < typename T >
0d4cE10 struct result_1
85z;Zt0{ {
Tpzw=bC^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Rd%0\ B } ;
KlUqoJ;" 9j#@p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
A[H;WKn0 `?uPn~,e8 template < typename T >
\r;F2C0*i struct ref
FH*RU1Z {
L~eAQR typedef T & reference;
bUs|t } ;
t5)J;0/ template < typename T >
TyOH`5D struct ref < T &>
:woa&(wN;1 {
<Wy>^<` typedef T & reference;
*]x_,:R6Ow } ;
D{C:d\ e)$ GuO`jz F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
f1Zt?= yd>}wHt template < typename T >
?/d!R]3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
T"!EK& {
l!IGc: return l(t) = r(t);
'ere!:GJD }
O&'/J8 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。
Q4wc-s4RN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KzVTkDn, /6U
4S>'( 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
bx>i6
R2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HmV />9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\ e,?rH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-0 0}if7 最后的布局是:
!kXeO6X@m Add
I7mG/ / \
<zfKC Divide 5
F_ljx / \
L'9N9CR{i _1 3
*IZf^-=Q 似乎一切都解决了?不。
HarFE4V 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。
(p |DcA]BX 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。
h\y-L~2E 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:
ut5yf$% BXhWTGiG template < typename Right >
VPd,]]S5( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
n+oDC65[ Right & rt) const
<LA^%2jT {
M !{'ED return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>5Lexj }
n
)K6i7]xk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l2&hBacT 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。
&qRJceT( 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。
qI2'u % 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。
"l,UOv c 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。
=!,Gst_ 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?
9;KJr[FQV 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:
j|K.i/ >;nS8{2o template < class Action >
Coa -8j*R7 class picker : public Action
@J vZ[T/ {
~O4|KY public :
~L4eZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
D;js.ZF // all the operator overloaded
Ze
?
g } ;
0ar=cuDm eb!_ie"D 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。
^l !L)iw 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:
!k<:k
"7 ]rW8y%yD template < typename Right >
AS;.sjgk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/F~X,lm*~ {
+R[4\ hC0Y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oJY[{-qW }
#@Y/{[s|@ &
_K*kI: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]d'^Xs 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。
z\.1>/Z= nyhMnp#< template < typename T > struct picker_maker
z $6JpG {
"=|t ~` typedef picker < constant_t < T > > result;
T[.[
g/` } ;
QzthTX< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6/2v {
x /
XkD]Hq typedef picker < T > result;
\6sQJq } ;
slvq9, e.;M.8N#SQ 下面总的结构就有了:
)U(u>SV(\ 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。
JJf<*j^G 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。
L11L23: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
UK3a{O[5 至此链式操作完美实现。
77We;a UR3 $B%i o3h -=t 七. 问题3
kx{!b3" 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
D1X{:#| ]\;xN~l template < typename T1, typename T2 >
BaL]mIx ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A=`*r* {
QN
G& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*fhX*e8y }
kO ![X ^V R&So4},B 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3g'+0tEl G5c7:iGm/c template < typename T1, typename T2 >
~_ P YNY`" struct result_2
Ew4g'A:H {
x9V {R9_gf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ULl_\5s2 } ;
y1C/v:;
SrZ50Se 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
"#S>I8d 这个差事就留给了holder自己。
g6euXI v0 ];W| oI@9}* template < int Order >
-:]@HD : class holder;
-JTG?JOd] template <>
frH)_ YJ% class holder < 1 >
xzikD,FV {
DuNcX$%% public :
r95zP]T template < typename T >
H;I~N*ltJ( struct result_1
Z .Pi0c+ {
V0NVGRQ typedef T & result;
Lt>7hBe" } ;
u~'OcO template < typename T1, typename T2 >
T]71lRY5 struct result_2
)zJ=PF {
gaeOgP.0 typedef T1 & result;
J}@GKNm } ;
rYGRz#:~+ template < typename T >
_T]>/}}p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~`Sle
xK|} {
[ud|dwP" return (T & )r;
.,mPdVof }
4<}A]BQVkJ template < typename T1, typename T2 >
j=j+Nf$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9#@Zz4Ww {
IVteF*8hU return (T1 & )r1;
,F:=(21 }
(~#G'Hd } ;
}1m_o@{3P 7a<_BJXx template <>
xNgt[fLpS class holder < 2 >
n`<U"$* {
(,LL[&;: public :
'F5)ACA% template < typename T >
:_H>SR: struct result_1
Jsn <,4DO8 {
]kS7n@8 typedef T & result;
q^Inb)FeN } ;
]{Ek[Av template < typename T1, typename T2 >
xIgql}. struct result_2
6V;:+"BkJ {
:6u~aT/ typedef T2 & result;
kF-TG3 } ;
lzfDH=& template < typename T >
ORH93` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZQ[~*) {
Wc;+2Hl[@ return (T & )r;
Cef7+fa }
$l"MXxx5I template < typename T1, typename T2 >
vlQ0gsXK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^<;w+%[MT {
Wk[)+\WQ? return (T2 & )r2;
\n0gTwiO% }
B01^oYM} } ;
d_T<5Hin t w!.%_1^ :t>Q:mX(N 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
MPvWCPB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fuyl/bx} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T.@sq qLRE}$P return l(i, j) = r(i, j);
|nm2Uy/0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D rTM$) c[{UI return ( int & )i;
a: IwA9!L return ( int & )j;
,n5a] )Dg 最后执行i = j;
gj;@?o0 可见,参数被正确的选择了。
wOcg4HlW )E`+BH oKiD8': P)IjL&[ b~as64 八. 中期总结
+H}e)1^I 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8.2`~'V 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%EoH4LzT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H),RA]S 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f0FP9t3k !a[$)c w \DspF W.$6pzB( ee<H@LeG J@<!q 九. 简化
G>0)I 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
f".q9{+p, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ue9h 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
u _X}-U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^j iE9k) +-*/&|^等
8t\}c6/3" 2. 返回引用。
Ky6+~> =,各种复合赋值等
6eo4#/+% 3. 返回固定类型。
H:Lt$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;^ov~PPl 4. 原样返回。
>13/h]3 operator,
l0#4Fma 5. 返回解引用的类型。
Hf_'32e3< operator*(单目)
0etwz3NuW
6. 返回地址。
nNs .,J) operator&(单目)
[`9^QEj 7. 下表访问返回类型。
*;X-\6 operator[]
`sxN!Jj? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Gl;f#} operator<<和operator>>
xFX&9^Uk \!4|tBKVY 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。
;q&0,B 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/f]/8b g> K @C4*?P template < typename Left >
U2UyN9:6F struct value_return
:iEA UM {
9'X@@6b*' template < typename T >
_XWnS9 struct result_1
P4[]qbfd, {
@it/$>R^) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e&ts\0 } ;
+9_ ,w bF '$*[SauAG template < typename T1, typename T2 >
V" }*"P-% struct result_2
6lZGcRO {
WP!il(Gr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z \^ } ;
Se/ss!If } ;
N-Z^G<[q. %HVD^. V l# BZzJ?~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
nj"m^PmWo3 _[%n ~6 下面我们来剥离functor中的operator()
nUqL\(UuY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GjL W`> <b'1#Pd>0 return l(t) op r(t)
:ovt?q8"> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Kk>DYHZ6y return op l(t)
sy=dY@W^ return op l(t1, t2)
( mt*y]p? return l(t) op
)WclV~ return l(t1, t2) op
i=V-@|Z return l(t)[r(t)]
|C4o zl=O? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Fq4lXlSB K?JV]^ 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:
+9jivOmK 单目: return f(l(t), r(t));
;da4\bppt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S!<"Swf: 双目: return f(l(t));
wO89&XZ< return f(l(t1, t2));
)tCx5 9 下面就是f的实现,以operator/为例
,A?{~?u.
.=CH!{j struct meta_divide
:^5>wDu{ {
b(1:w"wD template < typename T1, typename T2 >
d96fjj~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$-e=tWkgv {
YLE/w @* return t1 / t2;
Zg2]GJP }
+dJ&tuL:S } ;
\ JG
#m eZA6D\ 这个工作可以让宏来做:
q6Rw4 d&?F#$> 7| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\D ^7Z97 template < typename T1, typename T2 > \
eq{
[?/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N|o>%)R 以后可以直接用
;)P5#S!n- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"5y<G:$+~ 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
1NW>wo (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。。。)
A^t"MYX@ X4Lsvvz%@ b70AJe= 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
vLr&ay!w {x|MA(NO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=8@RKG`>; class unary_op : public Rettype
ZDfS0]0F {
0xLkyt0 Left l;
d0TgqO{ public :
]M uF9={ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K1<k+t/V JLml#Pu4 template < typename T >
g4i #1V= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b13nE. {
KjC[q return FuncType::execute(l(t));
["<5?!bU }
3eJ\aVI>pE oH=4m~'V template < typename T1, typename T2 >
$@68= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{rz>^ {
t Z+0}d return FuncType::execute(l(t1, t2));
mqubXS;J|P }
R&gWqt/ } ;
]LMiMj i:;$oT a!&bc8J7 同样还可以申明一个binary_op
?~{rf:Y I{Rz,D uAL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w8O hJv class binary_op : public Rettype
FXcc1X/ {
O0->sR Left l;
"--/v. Cs Right r;
d4Ixuux<3 public :
S3nB:$_-; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]!q
}|bP /\nJ template < typename T >
9GtLMpy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
makaI0M {
U-ERhm>uk return FuncType::execute(l(t), r(t));
pz.Y=V\t }
coW)_~U| L(W%~UGN
V template < typename T1, typename T2 >
}F~f&<GX6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i[mC3ghM6, {
!'+\]eA return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<##|311o }
fi5YMYd1 } ;
ux%&lff _xa}B,H 2-QuT"Gkd 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
{_rZRyr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'W}~)+zK DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u}^a^B$ 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。
llHN2R%( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4fZY8 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。。。
K<D`(voL 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lp?i_p/z 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)
8.:B=A 下面是修改过的unary_op
!Jk(&. MiRibHXI, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fLLnf].O class unary_op
y?[5jL|Ue {
pM1=UF Left l;
od;Bb h<+PP]l= public :
-7&^jP\, ?T tQZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dl7Riw-J Q]yV:7 template < typename T >
wgC??Be;ut struct result_1
lp IteZw: {
)e@01l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z|V"8jE } ;
C3&17O6 "bv,I-\ template < typename T1, typename T2 >
x8\E~6`, struct result_2
d/"gq}NT {
R>Z,TQU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SD)5?{6< } ;
aS c#&{ A@9U;8k template < typename T1, typename T2 >
6 ,7/8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?j &V:kF {
8<wtf]x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Z'7 c^c7_ }
W@R$'r,@O c#]'#+aH template < typename T >
O|A~dj` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h;cB_6vt {
G1`mn$`kq return OpClass::execute(lt(t));
x@{G(W:W }
'w>uFg1. DLwC5Iir } ;
<~IH` 0X] ekq ?^+#pcX]t| 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
4d{"S02h 好啦,现在才真正完美了。
r[C3u[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
D#vn {^c8O tJ(c<:zD template < typename Right >
@d8&3@{R^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-D.BJ( {
gb!@OZ c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f;@b
a[ }
u|_ITwk 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。
SX1Fyy6
w d/ 'A\"o+ D=5t=4^H( 7Va#{Y;Zy
n?<#
{$ 十. bind
6xDl=*&% 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。
EOd.Tyb!/ 先来分析一下一段例子
*IMF4x5M >oM9~7f a"v"n$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
y]~+ `9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|!jYv'% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HJ2]Nz:
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。
'O\d<F.c$2 我们来写个简单的。
H{Y5YTg] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
mVc'%cPaw 对于函数对象类的版本:
{2'74 } kh/mq template < typename Func >
+O.&64( struct functor_trait
Egjk^:@ {
iOX4Kl typedef typename Func::result_type result_type;
:FKYYH\ } ;
thlpj*| 对于无参数函数的版本:
teQaHe# .g(\B template < typename Ret >
Pq[0vZ_}dN struct functor_trait < Ret ( * )() >
NIWI6qCw {
]ut-wqb{p typedef Ret result_type;
o3\SO } ;
u~naVX\3b 对于单参数函数的版本:
84hi, S5P >[E|p6jgT template < typename Ret, typename V1 >
M2zos(8g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"c !oOaA {
kMJQeo79 typedef Ret result_type;
3[|:sa8?s } ;
5tgILxSK 对于双参数函数的版本:
(DELxE Pi"tQyw39$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\@
WsF$
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NbQMWU~7 {
-Fok%iQ'5 typedef Ret result_type;
,
$D&WH } ;
BRSgB-Rr7 等等。。。
XEgx#F ;F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1O'* X *$4A|EA V template < typename Func >
k_En_\c?p2 struct func_return
>H=Q$gI {
`DWi4y7 template < typename T >
5 vu_D^Q struct result_1
[#P`_hx {
=?`y(k4a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cc2 oFn } ;
H>X\C;X[
Jegx[*O>b template < typename T1, typename T2 >
yG4LQE struct result_2
+qSr=Y:+ {
#0YzPMV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ck/_UY| } ;
D<D
k1 } ;
nM (=bEX cV=_GE '7O{*=`oj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v,!Y=8~9 s:m<(8WRw template < typename Func, typename aPicker >
tsSS31cv class binder_1
eN2k8= {
5>4A}hSe Func fn;
3q.[-.q aPicker pk;
2XecP'+m public :
<p L;- J.1ln
=Y template < typename T >
u=v%7c2Mx} struct result_1
H>X>5_{} {
Z.Y;[Y
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{KpH|i } ;
utm+\/ J:mu%N` template < typename T1, typename T2 >
(fk, 80 struct result_2
2
Zjb/ {
,T21z}r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!ovZ>,1 } ;
!EmR (x \dxW44sM binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
pD}VB6= .5[LQR template < typename T >
Oz9Mqcx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lA
Ck$E {
x}8T[ return fn(pk(t));
sKG~<8M} }
i37a}.; template < typename T1, typename T2 >
]stLC; nI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g`5`KU| {
Uc4L|: return fn(pk(t1, t2));
GZhfA ;O, }
@IyH(J],h } ;
}^Ua <{z3p:\ Lugk`NUvF 一目了然不是么?
Eztz~oFo 最后实现bind
E_gDwWot M;TfD "JUQ)> !? template < typename Func, typename aPicker >
]x(2}h^S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z:Zn.e*$b {
* /Ry6Yu return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:Z]+Z_9p }
LOb'<R\p U37?P7i's 2个以上参数的bind可以同理实现。
hC 4X Y 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。
tU2t oV 8|-mzb& 十一. phoenix
,,H$>r_; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
luz%FY: [|;Zxb: for_each(v.begin(), v.end(),
':R3._tw\ (
k\thEEVP0* do_
7Ae,|k [
g$-D?~(Z cout << _1 << " , "
=*>4Gh
i ]
F6GZZKj .while_( -- _1),
m[Ac'la cout << var( " \n " )
!wb~A0m )
\`%Y-!H+v );
QVRokI`BF Gv+Tg/ 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:
?VN]0{JSp 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
(#l_YI
- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T#_n-b> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DGfQo5# , ZP3F+XKb O\8|niW| template < typename Cond, typename Actor >
F?,&y)ri class do_while
U!I_i*:U {
{LJ6't 8y: Cond cd;
\gzwsT2& Actor act;
Rd1ku= public :
hy&Hl template < typename T >
z9kX`M+ struct result_1
pA,EUh|H {
uj1E*
98m typedef int result_type;
e}4^N1'd/ } ;
.5CELtR #M9D"
<pn} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#m$% S%s W*DIW;8p template < typename T >
ZM^;%( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T[[ {
8OtUY}R do
tfKeo|DM" {
a*8.^SdzR act(t);
;@Hi*d[ }
e%c5OZ3~ while (cd(t));
K#sb"x` return 0 ;
]XafFr6pe }
0V,MDX}#_ } ;
HXV73rDA Di"9 M(6vf (cA|N0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L(n~@gq 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。
Jx>B %vZ\ 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。
<^'+]? 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。
-GWzMBS S 下面就是产生这个functor的类:
dQ|Ht[s= @N_H]6z4 yz$1qEII`q template < typename Actor >
HN~4-6[q class do_while_actor
Aag)c~D {
2hC$"Dfp Actor act;
,p`bWm public :
3jeV4| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
v4##(~Tu n_&)VF#n( template < typename Cond >
%s : picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
A-Pwi.$ } ;
2Yd~v| qVe6RpS 4NR5?s 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5a|m}2IX 最后,是那个do_
8lGgp&ey (Dh;=xG k8wi-z[dV class do_while_invoker
W
(c\$2` {
ts\>_/ public :
S,9WMti4x template < typename Actor >
14YV#o: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-x\l<\* {
[*ovYpj^ return do_while_actor < Actor > (act);
V//q$/&8( }
j~f 7WJ } do_;
`"mK\M SWO!E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Afhx`J1KO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:XZom+>2n 最后来说说怎么处理break和continue
{#M{~ 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。
>37}JUG 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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