一. 什么是Lambda
LfjS[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1=o(sIeA 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,
4?*"7t3 q*<J$PI LF-+5` 8G[Y9A(bmP class filler
pYi=q {
G(Idiw#WT public :
NkjQyMF void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&:cTo(C' } ;
;hfG${l; fB @pwmu ?+} E 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:
5x1jLPl' aD2CDu 6!}m$Dvt~ )/N Xh' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0or6_y6 dn.c#,Y b09#+CH? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K~hlwjrt dv4r\ R^ i]^*J1a E<m"en&v 二. 战前分析
eQ)ioY 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
hoD[wAC 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
,9l!fT?iH \8>N<B) B=RKi\K6a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0\ytBxL /* --------------------------------------------- */
A&_i]o vector < int *> vp( 10 );
B& f~.UH transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;;"c+ /* --------------------------------------------- */
*.;}OX^X sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C`1\$U~% /* --------------------------------------------- */
^&w'`-ra int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
va*>q-QCr /* --------------------------------------------- */
\?mU$,voI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cJE>;a /* --------------------------------------------- */
/7HIL?r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B xN#Nk~ :w`i 6`$z*C2{ 'w$we6f 看了之后,我们可以思考一些问题:
bA9dbe 1._1, _2是什么?
6I.+c 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。
GMp'KEQQ 2._1 = 1是在做什么?
H-y-7PW*~ 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。
PT*@#:MA 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。
++RmaZ UtW3KvJ#= i~PZvxt 三. 动工
O!cO/]< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
).#D:eO[~ '
xq5tRg> E]Gq!fA&< Uc;IPS template < typename T >
2OOj8JS class assignment
I)4|?tb? {
gGz_t,= T value;
oM7-1O public :
ON=ley assignment( const T & v) : value(v) {}
f2K3*}P template < typename T2 >
[
^ \) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;iI2K/ 3 } ;
B'~i Z65 /u1zRw ]V7hl#VO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BHBR_7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pv.),Iv-68 NNV.x7 y,eoTmaI *wl_8Sis} class holder
<^$b1<@ {
9CSz<[ public :
fC:\Gh5 template < typename T >
j[
YTg] assignment < T > operator = ( const T & t) const
&%51jM< {
6h"?3w return assignment < T > (t);
[-}%B0S** }
)u:8Pv } ;
6EGEwx h.%Qn vL eh=bClk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D#(L@{vC o{,(`o.1O static holder _1;
ov}{UP]a? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nsn,8a38 _$x *CP0( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qt)mUq;> 而不用手动写一个函数对象。
N^>g=Ub V3nv5/6 r+obm)Qtp Q 7?4GxMj 四. 问题分析
+DDvM;31w 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。
2^j9m}` 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。
!SNtJi$;v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Kn]WXc|(" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D{}\7qe 下面我们可以对这几个问题进行分析。
cE#Y,-f Lf<9GYNy>` 五. 问题1:一致性
nP
/$uj 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?|
jP]'gQ!-w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{uG_)G Fr0 Yf9L~K struct holder
79fg%cSb {
11'Tt! //
#.aLx$"a template < typename T >
Mqy`j9FbL T & operator ()( const T & r) const
smNr%}_g {
a+Nd%hoe return (T & )r;
EZFWxR/ }
<>GyG-q } ;
]YKWa" suSIz 7:
这样的话assignment也必须相应改动:
MS)bhZvO Rx<F^J template < typename Left, typename Right >
G
0 yt%qHE class assignment
'LI)6;Yc {
*l}
0x@ Left l;
cke[SUH, Right r;
U9s y]7 public :
YG|T;/- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YWdvL3Bgk, template < typename T2 >
Ks-><-2+N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:4TcCWG } ;
Q.yoxq NI)nf;C 同时,holder的operator=也需要改动:
~>|U %3}] ZG|T-r;~ template < typename T >
bHNaaif}P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dWSH\wm+ {
#Ba'k6b return assignment < holder, T > ( * this , t);
P{ o/F }
Q[^d{e*l 8Sa<I.l 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。
`pr,lL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YVi]f2F% vbU{Et\^ return l(rhs) = r;
O!jCQ{ T 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。
*,u{~(thR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'u~use" 8?!Vr1x template < typename Tp >
k,J?L-F class constant_t
t!LvV.g+ {
mvxvX!t const Tp t;
~yV0SpL public :
3ly|y{M", constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j<u`W|vl template < typename T >
\uH;ng|m const Tp & operator ()( const T & r) const
O #"O.GX< {
6IA~bkc} return t;
"#%T*c{Tf0 }
{^F_b% a4z } ;
{fWZ n fsu'W]f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
xfilxd 下面就可以修改holder的operator=了
3mWN?fC _#I0m( template < typename T >
` $}[np| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/$E1!9J {
}0
Z3Lrv return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8@!SM }
\%#jT GFs~ aE+E'iL 同时也要修改assignment的operator()
lxbZM9A2 v?}/WKe+0 template < typename T2 >
mYZH]oo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V'8
(}(s/ 现在代码看起来就很一致了。
2ma.zI@^u9 Mw <1 六. 问题2:链式操作
&A>J>b 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?AR6+`0 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。
Z|u_DaSrr| 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。
) E5ax~ 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。
3=z'Ih` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9,4a?.*4~ K/altyj` template < typename T >
w!Z3EA ;` struct result_1
,ua]h8 {
H&I0\upd typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zk?lNs } ;
D+RG,8Ht rkVZP!7! 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:
r3|vu"Uei ^7=yjD` template < typename T >
^#;2 Pd> struct ref
8YCtU9D {
>LLFe~9`g typedef T & reference;
p<
XjiRq } ;
k(et b# template < typename T >
'EXp[* struct ref < T &>
Hc}(+wQN% {
o|*,<5t typedef T & reference;
[mX\Q`)QP } ;
z`{x1*w_ =VDN9-/. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V<1dA\I" *T 6<'a template < typename T >
'Kl} y, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u)%J5TR .Y {
(g5T2(_6L return l(t) = r(t);
[<6ez;2q' }
+YXyfTa 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。
r" ^P>8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
znD0&CS9q ~u.CY 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
GDhg
VOW( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@N34 Q-l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<.#i3! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^dRB(E}|) 最后的布局是:
*&!&Y*Jzg Add
.a?GC( / \
{o AJL Divide 5
k]w;(< / \
ZxY%x/K _1 3
^C_ ;uz 似乎一切都解决了?不。
o#CNr5/ 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。
<\Lii0hi! 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。
J&2cf# 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:
uK1DC i o^H.uBO{ template < typename Right >
/aNlr>^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1)w^.8f Right & rt) const
l 'm!e '7_ {
V-IXtQR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VI/77 }
:.J Ad$>P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?31#:Mg6g+ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
H+6+I53 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
f
}P6P>0T 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7\H jQ7__ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
V\vt!wBcB 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
/'O?
8X< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
)T&ZiHIJ3 imC>T!-7 template < class Action >
}Ox5,S}ra class picker : public Action
C/_Z9LL?F {
i_Ol vuy~ public :
"V'<dn picker( const Action & act) : Action(act) {}
gwO]U=Y // all the operator overloaded
Wa.y7S0(@ } ;
%=e^MN1 Y?IvG&]) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
OiI29 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)&Af[mS #\1)Tu%- template < typename Right >
2D;2QdO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m?GBvL$ {
@` 5P^H7 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S+2we }
hX4V}kj "!,)Pv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+@G#Z3;l! 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。
XN|[8+#U<@ ]?c9;U template < typename T > struct picker_maker
`"Lk@ {
U'*~Ju typedef picker < constant_t < T > > result;
oDW)2*8yF } ;
mM(Z8PA9- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
a1#",%{I {
6 H{G$[2 typedef picker < T > result;
}-/oL+j } ;
,)?!p_*@: \uG^w(*) 下面总的结构就有了:
40=*Ul U- 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。
N||a0&& 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。
hik.c3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)kIZmQ|f1 至此链式操作完美实现。
kltorlH /`s{!t#Y ,,8'29yEq 七. 问题3
R+r;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。
2=IZD `{! C[R|@9NI template < typename T1, typename T2 >
<I 0 EjV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XcFu:B {
>zX`qv&> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f D<0V }
|\FJ zD@RW<M 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:
] kdU]}z ?Gx-q+H template < typename T1, typename T2 >
JuDadIrd{ struct result_2
^]k=*>{
R {
E>c*A40=.n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'i:S=E
F } ;
eWOZC(I*z * `3+x 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?
woUt*G@ 这个差事就留给了holder自己。
?>Bt|[p:s) @{@DGc 4Q(w
D template < int Order >
Lvb'qZ6n class holder;
Bo4iX,zu template <>
$C
t(M) class holder < 1 >
0ZJrK\K; {
,a3M*}Y~3 public :
af_bG; template < typename T >
[{PmU~RMYf struct result_1
x-T7
tr&( {
awgS5We| typedef T & result;
F%I*m^7d } ;
LIRL`xU7 template < typename T1, typename T2 >
>P}6/L struct result_2
.2
}5Dc,eR {
Mk/ZEy q^ typedef T1 & result;
GrA}T` ] } ;
ow9Vj$m template < typename T >
m!WDXt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Of;$
VK' {
T,uJO< return (T & )r;
&4m;9<8\ }
Bgs,6: template < typename T1, typename T2 >
JqK-vvI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F~l:WQAj {
-+n?Q; return (T1 & )r1;
ub-vtRpm }
5N[H@%>QO } ;
l8 XY "b0!h6$!H template <>
4Y{&y6 class holder < 2 >
w1)SuMFK_ {
t+aE*Q public :
15cgmZsS template < typename T >
cJ#%OU3p struct result_1
}4_c~)9Q {
71G00@&w9D typedef T & result;
l)qGG$7$ } ;
R]y9>5 'U template < typename T1, typename T2 >
^ oh%Ns struct result_2
IWnyqt(k {
~p$ncIr2Q typedef T2 & result;
vb2aj!8_? } ;
@,SN8K0T template < typename T >
PF]Vt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O;RNmiVoq {
'p4b8:X return (T & )r;
l 5z8]/ }
Nu6]R677Y template < typename T1, typename T2 >
Ts3(,Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B=hJ*;:p {
MKr:a]-'f~ return (T2 & )r2;
n4G53+y' }
#*;Nb } ;
mG+hLRTXP ;/ao3Q ybVdWOqv 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
9p9-tJfH. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J9`[Qy\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6T=zHFf~ ;AE%f.Y return l(i, j) = r(i, j);
-I{J]L$S# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]@7]mu:oL 'gv7&$X}4 return ( int & )i;
XrQS?D` return ( int & )j;
U-GV^j 最后执行i = j;
o)IcAqN$H 可见,参数被正确的选择了。
1@A*Jj[R%
4!tHJCq" |h65[9DMP >zWVM1\\j sTGe=}T8 八. 中期总结
&_y+hV{ 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:
Ss{
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
i*%2 e) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-Fs^^={Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
blA]z!FU cP MUu9du AAt<{ +qEvz<kch uz+b 4GRmo"S 九. 简化
KCed!OJ+ 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。
cuP5cL/Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Xsc5@O! 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:
YA>du=6y\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]-aeoa# +-*/&|^等
(UV+/[, 2. 返回引用。
a".uS4x =,各种复合赋值等
]Zim8^n?`. 3. 返回固定类型。
B"I>mw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
S!n
9A 4. 原样返回。
=#<hT
s operator,
yX(6C]D 5. 返回解引用的类型。
RfwTqw4@ operator*(单目)
Sn/~R|3XA7 6. 返回地址。
[hS?d.D operator&(单目)
1a90S*M 7. 下表访问返回类型。
V|.aud=7z operator[]
`B6{y9J6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K`FgU7g{ operator<<和operator>>
MOG[cp @:xO5L}Io 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。
?8(`tS(_? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
t{>66jm\R j78xMGKO template < typename Left >
-i'T!Qg1 struct value_return
*ma/_rjK {
)B*?se]LJ template < typename T >
Prhq ~oI4 struct result_1
-&kQlr {
Vrz!.X~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&bj :,$@ } ;
),\>'{~5& Ytx+7OLe template < typename T1, typename T2 >
J6 [x(T struct result_2
GKY:"q&h {
J5Fg]O* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^l^_ K)tw* } ;
vtmO } ;
B;;D(NH dY\"'LtF 2c%}p0<;|? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hDlk! #* o Ayk 下面我们来剥离functor中的operator()
|7`Vw Z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/2dK*v0
aG}9Z8D return l(t) op r(t)
o@LjSQ5! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fe37T@ return op l(t)
[k'Ph33c return op l(t1, t2)
1wc
-v@E return l(t) op
rY!uc! return l(t1, t2) op
29sgi" return l(t)[r(t)]
@L<[38 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2hJ{+E.m U*&ZQw 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
dWqFP 单目: return f(l(t), r(t));
m]-8?B1`Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0dcXgP 双目: return f(l(t));
t^CT^z return f(l(t1, t2));
[V)sCAW 下面就是f的实现,以operator/为例
(FjgnsW =(n'#mV struct meta_divide
|O4A+S {
9uS7G * template < typename T1, typename T2 >
6ZG)`u".(" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
oy r2lfz* {
Yip9K[ return t1 / t2;
L|q<Bpz }
=` i 7? } ;
,K9UT#h g?>AY2f[5 这个工作可以让宏来做:
Pm1
"
0 Nu_w@T\l #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j&Hn`G template < typename T1, typename T2 > \
H~ZSw7!M8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k(
g$_ ]X 以后可以直接用
42wcpSp DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,{Ab=xV 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
X#3<hN*v (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。。。)
Pj.~|5gnf 1!f'nS "T&uS1+=c 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
FvJSJ.;E, %b{!9-n} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_#gsR"FZ$ class unary_op : public Rettype
.HQ<6k:
{
Yjl0Pz.q Left l;
`{wku@ public :
Pu^~]^W) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AfEEYP)N >o} ati template < typename T >
;Bb5KD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*h4m<\^U {
q8h{-^" return FuncType::execute(l(t));
z}8YrVr@ }
+wUhB\F
* -*lP1Nbp template < typename T1, typename T2 >
SNU
bY6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
68c;Vb {
d*>k
]X@G return FuncType::execute(l(t1, t2));
cx,A.Lc }
Uu
X"AFy~\ } ;
:'dc=C 8e@JvAaa$ \!QF9dP4 同样还可以申明一个binary_op
:b;1P@W< E`4=C@NN+, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%~5Q^3$O class binary_op : public Rettype
J\so8uT: {
[U(&Ae0V> Left l;
VQ?H:1R Right r;
3K!0 4\ public :
++!E9GU{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<u?hdwW\ j$|C/E5? template < typename T >
N`Xnoehu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$JB:rozE {
$l;tP return FuncType::execute(l(t), r(t));
,;P`Mf'YC }
W79A4l< wmr%h q template < typename T1, typename T2 >
'D"K`Vw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
px>>]>ZMH {
]GtR8w@w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]A]E)* }
$ XsQ e } ;
m=.7f9 ;v+uv f .(1j!B4^ 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
[a)~Dui0@\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
a61eH )a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!$xEX,vj|W 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。
3d'ikkXK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.&Pe7`.BE 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。。。
T7,Gf({ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<oaBh)=7 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)
Px7g\[] 下面是修改过的unary_op
&/hr-5k ;k&k#>L!K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:$cSQ(q9a class unary_op
l6B ^sc*@ {
Rf(x^J{ Left l;
:y-0qzD? qv*uM0G6i public :
y5Wqu9C\Io W8yfa[z~J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Cb%.C;q ;Jbc'V'fm template < typename T >
?J@?,rZQ^V struct result_1
~\:j9cC {
h[|zs>p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d+m6-4[_k } ;
.xz,pn} rI^~9Rz template < typename T1, typename T2 >
Q"6hD?6. struct result_2
$|cp;~ 1 {
R#7+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rxgVT4 } ;
x:n9dm /romTK4 template < typename T1, typename T2 >
p[@oF5M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kk/+Vx~ {
$XQ;~i
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a._^E/EV }
Z}K.^\S9 jgo<#AJ/E template < typename T >
y800(z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xc9p;B>^Ts {
kHJDX; return OpClass::execute(lt(t));
RlslF9f }
~^%0V<*-} ^iV`g?z } ;
wHt#'`5 EBIa%, {+/
.5 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
"BLv4s|y7L 好啦,现在才真正完美了。
y=oVUsG 现在在picker里面就可以这么添加了:
/H%<oAjp6 \C+*loLs template < typename Right >
%<=w [*i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
43{_Y] {
^EC)~HP@C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rF8W(E_= }
]{Mci]H6T 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
0\EpH[m}- }DDVGs[ Qc&-\kQ:$u oeu|/\+HW y~==waZw 十. bind
{?@t/.4[W3 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。
pB g|n=^ 先来分析一下一段例子
)KaLSL> >bX-!<S
o273|* int foo( int x, int y) { return x - y;}
7x[LF ^o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%k3NT~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.])>A')r 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。
PwFQ #Z 我们来写个简单的。
2~G,Ia 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9*}iBs 对于函数对象类的版本:
O8K@&V p Sk6b`W7$ template < typename Func >
Xmap9x struct functor_trait
NCowt|#t {
N_u&3CG typedef typename Func::result_type result_type;
<mv7HKVg } ;
(R4PD 对于无参数函数的版本:
B`?N,N" G$?|S@I, template < typename Ret >
g
,/a6M struct functor_trait < Ret ( * )() >
?1GY%- {
d\~p5_5. typedef Ret result_type;
zAeGkP ~K } ;
G0_&gx` 对于单参数函数的版本:
q[{: !cq=)xR template < typename Ret, typename V1 >
F^ I\X struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5x*5|8 {
Q0pC4WJ` typedef Ret result_type;
NoFs-GGGh } ;
u]
F70C^~ 对于双参数函数的版本:
k_,MoDz $7Jfb<y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O0@w(L- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DRH'A!r! {
z=ML(1c= typedef Ret result_type;
G 6Wx3~ } ;
2{Wo-B,wt~ 等等。。。
l%rx#;=u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Gs+\D0o! /h/6&R0l template < typename Func >
uWUR3n struct func_return
M-{*92y&
| {
c]6V"Bo}A template < typename T >
%oAL struct result_1
,`;jvY~Ec {
;(K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aGpCNc{+ } ;
A:kkCG!~Nf HV ;; template < typename T1, typename T2 >
.
3GnZR,L struct result_2
*Wzwbwg
{
%moJF1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rFhW^fP/ } ;
p ss6Oz8 } ;
s0r"N7~ VJ3hC[ wuKl-:S;Vs 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g]za"U|g 9ftN8Svw template < typename Func, typename aPicker >
\ZS\i4 class binder_1
CoJ55TAW {
QjLji+L Func fn;
7U,k 2LS aPicker pk;
8 4z6zFv?Q public :
;;@IfZ ?j )%s +? template < typename T >
_().t5< struct result_1
:y\09)CJK {
T j`y J!0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gA_krK,Z } ;
L!g DFZr .!i0_Rv5x template < typename T1, typename T2 >
y?>#t^ struct result_2
@44P4?; {
_Fizgs typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CN/IH } ;
|1"!kA H>?F8R_iq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GQx9u^> }kE87x' template < typename T >
i&A%"lOI9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^n9a" qz {
@rO4y` return fn(pk(t));
_R7 w?!t8 }
1kmQX+f template < typename T1, typename T2 >
A
W)a">| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cOkgoL" 4 {
~GG?GB return fn(pk(t1, t2));
m"4B!S&Fc( }
f7J,&<<5w } ;
C0fmmI0z~ BDe]18X {B0h+. C 一目了然不是么?
B,_`btJh 最后实现bind
W&(f&{A :[sOKV i =-~;OH/ template < typename Func, typename aPicker >
`tE^jqrke5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z856 nl {
TJaeQqob return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
frN3S }
:.iyR %6ub3PLw8 2个以上参数的bind可以同理实现。
"+|L_iuNQ 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。
+y&d;0! uLN[*D 十一. phoenix
)ofm_R'q* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}"zC
>eX& '<@=vGsye for_each(v.begin(), v.end(),
}B q^3?,#{ (
= .oHnMX2M do_
MJ\[Dt [
NQ9Ojj{# cout << _1 << " , "
~]WVG@- ]
;=jr0\| e .while_( -- _1),
G>
\Tbx cout << var( " \n " )
IfV
3fJ7 )
C+%K6/J( );
8]< f$3. @Bs0Avj. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
'iUg[{'+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
R1ktj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
cDV^8 R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1S$h<RIPAc op7FZHs Z$'IBv template < typename Cond, typename Actor >
k0H#:c} class do_while
T_#,
A0 G {
|n6Eg9 Cond cd;
nWWM2v Actor act;
SH8/0g? public :
%<Q*Jf template < typename T >
`v nJ4* struct result_1
uDuF#3
+" {
HIf{Z* mb typedef int result_type;
ijUzC>O+q } ;
4TRG.$2[ ftZj}|R! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rdJB*Rlkh $.K?N@(W template < typename T >
Mkv|TyC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?o[L7JI {
i$UQbd do
tRfm+hqRZ {
@q8an act(t);
>nnY:7m }
IcF@F>> while (cd(t));
B0)]s<< return 0 ;
RiFw?Q+ }
]tt} # } ;
G<qIY&D' 8cVzFFQP ?S#\K^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H[Weu 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。
F0dI/+ 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。
0SV \{]2 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。
(#Mp 5C'X 下面就是产生这个functor的类:
M##';x0 xtfRrX^ %c/^_. template < typename Actor >
.y4&rF$n class do_while_actor
1dG06<! {
BBL485` Actor act;
&0v.E"0< public :
|. C1|J'Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Nhf~PO({& [ygF0-3ND template < typename Cond >
')#,X^
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2(#Ks's? } ;
t#b0H)
@LX6hm*} e<\<,)9@/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-|_ir-j 最后,是那个do_
zCe/Kukvy
)ly
^Ox >SI<rR[~% class do_while_invoker
-q>^ALf|@> {
|:q/Dt@ public :
;+_8&wbqW template < typename Actor >
G*n2Ii do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mh`|=M]8E {
9%DT0.D}$j return do_while_actor < Actor > (act);
j
F5Blc }
^gR+S } do_;
mN}7H:, =!.mGW-Q} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t9
F=^)s 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}STYG` 最后来说说怎么处理break和continue
T[uDZYx 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。
v[ ,Src 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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