一. 什么是Lambda
't|F}@HP 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!t_,x= 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,
Fza)dJ7 @Td[rHl 6Nl$&jL <wSmfg,yF class filler
9m'[52{o {
4u(}eE
f7 public :
96PVn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1L9^N } ;
4p-$5Fk8} -p;oe}| 4]+ ^K` 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:
6F(yH4 7"[lWC!As5 m9q%l_ |Ji?p>\~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
YT3QwN9 .(hb8 rCM &x3"Rq_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<r\)hx0ov siG?Sd_2 %fyb?6?Y xH
f9N? 二. 战前分析
sEj:%`l| 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。
7<tqT
@c 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
b\+|g9Tm cj8r-Vu/N lLJb3[
e. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\W\6m0-x /* --------------------------------------------- */
KXM-GIRUG vector < int *> vp( 10 );
.o-j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Lhc@*_2 /* --------------------------------------------- */
<.' cCY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J`8>QMK^5 /* --------------------------------------------- */
s<dD>SU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@t2 Q5c /* --------------------------------------------- */
SKtEEFyIR_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7L\GI`y /* --------------------------------------------- */
y$&a(S] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2$Ji4`p}S GHlra^
%F 4Q| FlgB-qR]<n 看了之后,我们可以思考一些问题:
E:o:)h?$ 1._1, _2是什么?
D4vmBVT 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。
3Mcz9exY 2._1 = 1是在做什么?
U-?
^B*< 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。
ljis3{kn"" 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。
bOFLI#p& 0iE).Za0g eHJ7L8# 三. 动工
sogbD9Jc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
87Uv+((H _Pz3QsV9 }?~uAU- O}`01A!u; template < typename T >
:aqh8bv class assignment
\|pAn {
T7T!v T value;
<F3sQAe
public :
[!q&r(-K assignment( const T & v) : value(v) {}
]EcZ|c7o9y template < typename T2 >
0>;#vEF*1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{x4[Bx1 } ;
FezW/+D otIJ[Mvyq ?.A|Fy^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pkU e|V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w@ 5/mf? Hb+#*42v ]dK]a:S rO`g~>- class holder
.apX72's, {
u20b+c4 public :
_]S6> template < typename T >
ZYt
__N assignment < T > operator = ( const T & t) const
~fF} {
\O8f~zA{G return assignment < T > (t);
mc+wRx }
GufP[|7b- } ;
R>U<8z"i sKuTG93sr@ 9v
F2aLPk 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:
I:_*8el&d 9aU:[]w static holder _1;
GA_`C"mx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Riw7<j Q kZM(pG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eE{L>u 而不用手动写一个函数对象。
:.Qe=}9 sBb.Y
k 1a$V{Eag N39nJqo>" 四. 问题分析
QP[a^5;Tt 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。
u,akEvH~a 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。
U&n>fXTHn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$048y
X 7M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
KYu(H[a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y+
Z9IiS7 $
tNhwF 五. 问题1:一致性
"k<:a2R 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?|
1(i>Vt.+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6{$dFwl bQy%$7UmX, struct holder
P082.:q" {
2E2}|:
||& //
rH9}nL template < typename T >
<s>/< kW: T & operator ()( const T & r) const
[/Z'OV"tU {
`,Nn4 return (T & )r;
LZ)m](+M }
oe|e+ } ;
iHn!KV i"]8Zw_D 这样的话assignment也必须相应改动:
K~8tN,~& >NRz*h # template < typename Left, typename Right >
/plUzy2Yu class assignment
iL_F*iK5 {
@sHw+to|p) Left l;
:#[_Osmf( Right r;
gww^?j# public :
vNt>ESPB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=_=Z;#`cXk template < typename T2 >
b_jZL'en T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eqZ+no } ;
-+rF]|Wi #a | ch6B 同时,holder的operator=也需要改动:
_`_IUuj$E !e'0jf-~ template < typename T >
O_Rcd&<mr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
U[QD! {
aoDD&JE return assignment < holder, T > ( * this , t);
E^ok`wfO }
8RAeJ~e 8M|)ojH 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。
2ly,l[p8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
eq~c `MsYgd return l(rhs) = r;
>I&
jurU# 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。
e$EF% cKH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@y(Wy} v"r9|m~ ' template < typename Tp >
0R}Sw[M. class constant_t
>_`D3@Rz {
[DxefYyI const Tp t;
Z SRRlkU public :
M>jBm
. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ls24ccOs template < typename T >
l^!A const Tp & operator ()( const T & r) const
-#wVtXaSc {
ZjZh z` return t;
`_1(Q9Q }
PDt<lJU+X } ;
)J+{oB[>b %A62xnX 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
bqrJP3 下面就可以修改holder的operator=了
qggk:cN1 Dk`4bYK template < typename T >
c',:@2R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&'(a$S>v {
Q+d.%qhc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?7uKP}1| }
Aw4?y[{H gr>o
E#7 同时也要修改assignment的operator()
(]Ye[j^"7 O wA~( template < typename T2 >
(9}eF)+O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@yt2_ 现在代码看起来就很一致了。
=zm0w~']E! V3mjbH>F 六. 问题2:链式操作
*IWFeu7y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r]8x;v1 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。
VyWYfPK 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。
1BMB?I 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。
TF=k(@9J? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wb6 L?t ahNX/3;y template < typename T >
Kx- s0cw struct result_1
f6B-~x<l {
\\S/NA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fey*la Xq } ;
n @&"+ *BLe3dok( 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:
3vdu;W=Sz :}@C9pqr2 template < typename T >
2.LJp}> struct ref
#zS1Zf^KP {
=#i4MXRZ{ typedef T & reference;
2W3NL|P } ;
~=:2~$gsn template < typename T >
Qj(vBo?D struct ref < T &>
kmlG3hOR, {
NoCDY2 $ typedef T & reference;
R9Sf!LR } ;
/l,+oG%\ ?P""KVpo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
XM6".eF)M <NG/i i= template < typename T >
x&C%4Y_] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6<x~Mk'u) {
Xhcn] return l(t) = r(t);
4$
Dt8!p0 }
R_1)mPQ^P 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。
,VNi_.W0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DW/1 =3 J~Cc9"( 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
E/mubA(& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
? YF${ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$#%U\mIz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[%@2o< 最后的布局是:
4_PCqEp) Add
pOC% oj / \
f64(a\Rw!^ Divide 5
M1oPOC\0. / \
$hkq>i \ _1 3
5D,.^a1 A 似乎一切都解决了?不。
b4>``n 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
m\>|C1oRy 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
i2){xg~c OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
M.>^{n$
z 0b/ir 2 template < typename Right >
*cbeyB{E assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e`i7ah; Right & rt) const
CSMeSPOm] {
E7Ibp79}N return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nX0HT
)} }
{?E<](+0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_e%dM 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。
v" }WP34 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。
(`
5FZgN 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。
1/B]TT 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。
'E4AV58. 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?
Ntb:en!X 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:
pb!V|#u" qgoJ4Z* template < class Action >
hd+]Ok7" class picker : public Action
l)4O . * {
M!1U@6n!=) public :
j'K38@M:MN picker( const Action & act) : Action(act) {}
F{<5aLaYti // all the operator overloaded
-? s&pKi } ;
yuOS&+,P veeI==] 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。
WRWWskP 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:
4&QUh+F [J^ template < typename Right >
Cyq?5\ a picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&FSmqE;@^ {
m9in1RI% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pkJ/oT }
57wFf-P {;s;. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AS)UJ/lC 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。
E<tK4?i" 0RUi\X4HI template < typename T > struct picker_maker
O] Y v {
{C3U6kKs;R typedef picker < constant_t < T > > result;
ui:= } ;
-$(Jk< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
VYZU eh {
r9#
\13- typedef picker < T > result;
zN#*G
i' } ;
='Q{R*u 1B|8ZmFJj 下面总的结构就有了:
]hA,LY f functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
LxLy+yC#p picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
!\FkG8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+oI3I~ 至此链式操作完美实现。
F]UQuOR) ';0 qj$# j9d!yW 七. 问题3
>I}9LyZt 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。
xl(@C*.sC1 `s|]"'rX template < typename T1, typename T2 >
L*h{'<Bz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7FLXx?nLY {
)=J5\3O*x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?+~cA^-3T }
O}Hf62" fH\X 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:
$=B8qZ+ |Os6V<u" template < typename T1, typename T2 >
!d,8kG struct result_2
Qck|#tc {
u7fK1 ^O typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S${Zzt" } ;
7Ym(n8 f$.?$ 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?
7Vu ? 这个差事就留给了holder自己。
qH>`}/,P %dMqpY7" L[g0&b%%- template < int Order >
*>NX%by) class holder;
hA}~es=c template <>
P?LlJ5hn class holder < 1 >
%ft &Q {
eg/<[ A: public :
MP^ d}FL template < typename T >
AH#4wPxF struct result_1
:XG;ru%i {
3*ixlO:qGk typedef T & result;
[kV;[c} } ;
fpWg R4__ template < typename T1, typename T2 >
oR .cSGh struct result_2
Su8|R"qU {
\25/$Ae}c typedef T1 & result;
cc}Key@D } ;
7a4o1;l template < typename T >
<IJu7t> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(xl\J/ {
d>0+A)6> return (T & )r;
~g#r6pzN- }
$P z`$~ template < typename T1, typename T2 >
izgp*M, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'sh~,+g {
r%@Lej5+ return (T1 & )r1;
2)X4y"l }
NTo!'p:s } ;
'3 33Ctxy 0 (U#) template <>
6$U]9D class holder < 2 >
oF]cTAqhC. {
|re}6#TgcT public :
z~*g ~RKS! template < typename T >
@"-</x3o struct result_1
~y HU^5D {
DdQ;Q5| typedef T & result;
r]@0eb
} ;
V7d)S&*V template < typename T1, typename T2 >
*NFg;<:j struct result_2
)s_n {
cD*}..-/4 typedef T2 & result;
lot%N(mB` } ;
#LlUxHv # template < typename T >
3_Cp%~Gi-_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!Ucjax~ {
b[9&l|y^ return (T & )r;
/X"/ha!=&D }
]\-^>!F #K template < typename T1, typename T2 >
d^03"t0O] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N`@NiJ(O; {
:W#rhuzC return (T2 & )r2;
+4;uF]T }
5|3e& } ;
(*}yjUYLZ S$)*&46g ^d}gpin 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> >。
KmG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T>TWU: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$`ZzvZ'r 32DbNEk return l(i, j) = r(i, j);
zgx&Pte 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L`f^y;Y. U,#yqER'r return ( int & )i;
> fnh+M return ( int & )j;
*IgE)N> 最后执行i = j;
De7Ts 可见,参数被正确的选择了。
=4V&*go*\ ZkL8 e dQoYCS}IaV 4[Z\
?[ glD cUCF3 八. 中期总结
v+p{|X- 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:
0a8/B>
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{3;AwhN0H 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rX_@Ihv' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X%z }VA +$4(zPs@ dS^T$sz.co Vk<
LJ
S |*Z$E$k: Lg8nj< TF 九. 简化
zp\8_ U@ 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。
'iLpE7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4tL<q_ 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:
~wg:!VWA) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
QXCH(5as +-*/&|^等
720PjQ 2. 返回引用。
DZzN>9<)^ =,各种复合赋值等
l/;X?g5+ 3. 返回固定类型。
:0Z^uuk`gq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4iSa7YqhBT 4. 原样返回。
RMMd#/A@} operator,
W3`>8v1?o 5. 返回解引用的类型。
zJe#m|Z operator*(单目)
f{SB1M 6. 返回地址。
@`\VBW operator&(单目)
(&/2\0QV 7. 下表访问返回类型。
}VDqj}is operator[]
wFG3KzEq ~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*s@Qtgu operator<<和operator>>
@lJzr3}WZ <ZU=6Hq 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。
Gt9&)/# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O=u1u}CP? o7IxJCL=Q template < typename Left >
*~w[eH!! struct value_return
]HpA5q1ck {
~?B;!Csk template < typename T >
'SQG>F Uy struct result_1
,{\Bze1fn {
t_mIOm)S% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
y:v, j42% } ;
ySI~{YVM 9 \^|6k, template < typename T1, typename T2 >
Mq';S^ struct result_2
AwQ?l(iZ"p {
%,+leKs typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k,euhA/& } ;
H'Yh2a`!o } ;
i2~ V5}B:SUB s-dLZ.9F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B"%{i-v>** AT5aDEb^^ 下面我们来剥离functor中的operator()
c- .t>r& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$-[CG7VgX% 1S@vGq} return l(t) op r(t)
JxyB( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q^6 +!&" return op l(t)
T|tOTk return op l(t1, t2)
r|,i'T return l(t) op
GF3/ RT9 return l(t1, t2) op
LjV]0%j?r return l(t)[r(t)]
Web|\CH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OyqNLR fu~+8CE. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Bn>8&w/P 单目: return f(l(t), r(t));
`a9L%z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*L!!]Q2c 双目: return f(l(t));
M DF%\Sx return f(l(t1, t2));
g2unV[()_ 下面就是f的实现,以operator/为例
=J1rlnaaEL #-h\. #s struct meta_divide
#A]-ax?Qc} {
%vBhLaE template < typename T1, typename T2 >
A&>.74}p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MxBTX4ES {
N/GQt\tV< return t1 / t2;
s3W@WH^. }
ak:c rrkx } ;
7'OtruJ TRsE % 这个工作可以让宏来做:
ngGO0 F{ELSKcp. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+iI&c
s template < typename T1, typename T2 > \
qc-mGmom L static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
OQ9x*TmK 以后可以直接用
M,ir`"s DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C:G8c[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
%Q!`NCe+[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
x\QY@9 }. z&P' [~&XL0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
fHZTXvxoL n`4K4y%Dy} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w |l1' class unary_op : public Rettype
KM`eIw>8 {
s@fTj$h Left l;
Wa?; ^T public :
\Y{k7^G}A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IEyL];K &.Zb,r$Y template < typename T >
^ :F. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S(7ro]U9 {
. BiCBp< return FuncType::execute(l(t));
h&kZjQ& }
o-o'z'9 Wq^qpN)5Y template < typename T1, typename T2 >
w^]6w\p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UQ4% Xp {
>"Q@bQ:e return FuncType::execute(l(t1, t2));
\w'*z&`W9 }
sdS^e`S } ;
5/O'R9A4 RN@ctRS h`3eu;5) 同样还可以申明一个binary_op
a<fUI%_ 8|$3OVS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ka,^OW}<%q class binary_op : public Rettype
r#6_]ep}<' {
w;l<[q?_ Left l;
Q3"}Hl2 Right r;
[}fv dW public :
n3sUbs; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ek
N'k |`jjHuQ; template < typename T >
Zy09L}5 9P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r/*=%~* {
oP4GEr return FuncType::execute(l(t), r(t));
xai4pF-? }
2W$cFC TXZv2P9 template < typename T1, typename T2 >
\Vl`YYjZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WAn'kA {
9+keX{/c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v
36%Pj` }
|^9BA-nA } ;
yZ!T8"mz{ TFuR@KaBR b?eu jxqg 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
@}:uu$OH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]@Sj`J[fd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y7^{yS[, 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。
kQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ldn8 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。。。
CXCpqcC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Dnc<sd; 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)
)7:J[0ZiQ 下面是修改过的unary_op
o`.R!wm:W `N5|Ho*C template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h`MF#617 class unary_op
_wdG|{px {
3su78e t} Left l;
5 B=^v#m P#:?ok public :
wRrnniqf8 3T&6opaF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?^j^K-rx $u/E\l template < typename T >
+NFzSal struct result_1
%4W$Lq} {
WlYs~(=9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CwJDmz\tk } ;
Ks\ NE=;5 d9n?v)<v template < typename T1, typename T2 >
7G)H.L)$m" struct result_2
PoIl>c1MS {
1$*%" 5a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b2@VxdFN } ;
NuU9~gSQ X(7qZ
P~ template < typename T1, typename T2 >
(mlzg=szW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)3h^Y=43 {
7+hK~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
c=AOkX3UD }
LbtX0^ HD N9.5S template < typename T >
07Edfe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6 K-5g/hL {
BW,mwq return OpClass::execute(lt(t));
iS?42CV }
x}twsc` [V
8{b{ } ;
Nl')l" "}Me}S<
.]
`f,^v<c 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
ujJI
1I 好啦,现在才真正完美了。
`
}3qhar 现在在picker里面就可以这么添加了:
q{ /3V hb{u'= template < typename Right >
~n/
$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*SO{\bu {
+t2SzQ j> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U?!>Nd }
O 1oxZj
< 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。
\(">K {Ha8]y KzQ3.)/q 3~#h|? = P 十. bind
TO-$B8*nq 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
}^(}HBT 先来分析一下一段例子
,j 5&6X=1M l$hJE;n S1U@UC int foo( int x, int y) { return x - y;}
zm,@]!wI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"k Te2iS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D3c2^r$Z 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。
V)P&Zw 我们来写个简单的。
s
:`8ZBz~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Cg616hyut 对于函数对象类的版本:
F,5r9^,_ [TCP-bU template < typename Func >
$'pNp
B#vH struct functor_trait
Va$Pi19 O {
-8N|xQ378 typedef typename Func::result_type result_type;
hd 0'u } ;
NvN~@TL28 对于无参数函数的版本:
>{ me +
S4fGT template < typename Ret >
y ?G_y struct functor_trait < Ret ( * )() >
E\u#t$ {
.`CZUKG typedef Ret result_type;
R<x'l=,D( } ;
e:AHVepj{ 对于单参数函数的版本:
{s3z"OV 8UkKU_Uso template < typename Ret, typename V1 >
uGs;}<<8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~r{5`;c {
'$ef+@y typedef Ret result_type;
}oJAB1'k } ;
Ys8SDlMo 对于双参数函数的版本:
%{;Qls%[t ?RzD Qy D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5b/ojr7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7a=S {
U}$DhA"r" typedef Ret result_type;
TPE:e)GO } ;
s
s
3t 等等。。。
Rte+(- iL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{J5JYdK _p?s9& template < typename Func >
FecktD= struct func_return
A?Wk
wf {
u>pBB@ template < typename T >
saD-D2oj struct result_1
pb0E@C/R {
] xd^% q* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u
=gt<1U } ;
1b9hE9a{j E|:!Q8"%w template < typename T1, typename T2 >
joul<t- struct result_2
gh6d&ucQ^ {
!AJ]j|@VBd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Npn=cLC& } ;
abxDB } ;
NcCvm# }`yiT<z f f 7( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V,EF'-F nY $tp template < typename Func, typename aPicker >
iq*A("pU class binder_1
UofTll) {
^zEE6i Func fn;
7~M<cD aPicker pk;
0|D&"/.R#! public :
V[a[i>,Z >"3>fche template < typename T >
9SMiJad< struct result_1
r.0oxH'] {
A"Q@W<. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R.s|j= } ;
`P@- %T ]IJv-( template < typename T1, typename T2 >
mDFlz1J,e struct result_2
Ri>?KrQF% {
`:M^8SYrL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5jq=_mHt } ;
@6o]chJo djT5X binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
d77r9 -v?hqWMp# template < typename T >
/NF# +bx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g<\z= H {
x O7IzqY return fn(pk(t));
8O1K[sEjui }
.]Mn^2#j template < typename T1, typename T2 >
6g>)6ux>aV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0=v{RQ;W4 {
/vE]2Io return fn(pk(t1, t2));
c#xP91.m }
D&hqV)d4R } ;
Y|0ow_oH VanB>|p6 }g f}eH 一目了然不是么?
A[UP"P~u/ 最后实现bind
=FW5Tkw0 P"7ow- 2Ohp]G template < typename Func, typename aPicker >
kpob b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
bdh(WJh% {
A~lIa$U$b return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IPA*-I57 }
_>bRv+RVR "r.2]R3 2个以上参数的bind可以同理实现。
n<V1|X 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Uz8hANN0_ r{+aeLu 十一. phoenix
)WR_
ug Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8
|h9sn;P oUW<4l for_each(v.begin(), v.end(),
& 7QH^ (
8V4V3^_xs do_
/c+)C" [
nbd Gt cout << _1 << " , "
EH`0 ]
UCqs}U8 .while_( -- _1),
Gg0#H^s( ( cout << var( " \n " )
J.M.L$ )
[EHrIn );
evl-V> 'zgvQMu 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:
't>r
sp+# 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
K}I0o!(# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ipKG! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\k&1*b?h |#5 e|z5(
T<jfAE template < typename Cond, typename Actor >
wFlV=!>, class do_while
,J9}.}Hd {
'UDBV Cond cd;
r25Z`X Z Actor act;
E;-qP)yU public :
xDrV5bg template < typename T >
4u:0n>nJ1 struct result_1
#7z|mVzH {
q/6UK = typedef int result_type;
&y:CW>T$/X } ;
<Dw]yGK@ 6`puTL? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/! ^P)yU, ~mILA->F template < typename T >
u2qV 6/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`B#Z;R {
-2NwF4VL do
h$h]%y {
Ge}$rLu]0 act(t);
Ob&W_D^=N }
y' tRANxQ while (cd(t));
LC'F<MpM return 0 ;
\K`jCsT }
q6[}ydV } ;
P79R~m` V;[p438o Lk(S2$)* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2bA#D%PHD 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。
zv%J=N$G 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
{$TZ}z"DA 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。
E#h~V5Tf 下面就是产生这个functor的类:
.Dv=pB,u 3&J&^O ?6:cNdN template < typename Actor >
Fd!iQ class do_while_actor
Tt6{WDscZ {
o`U|`4, Actor act;
{,V$* public :
@P70W<< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OJ[rj`wrW^ A
+!sD5d template < typename Cond >
Gc5VQ^] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IvSn>o } ;
FX 1C
e utd:&q|} +L6" vkz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rdI]\UH 最后,是那个do_
)<LI%dQ:'l +2O=s<fp MuSaK % class do_while_invoker
Es:6 {
;F,qS0lzE public :
jT"r$""1d template < typename Actor >
@DCJ}hud do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g5TkD~w" {
a2 >[0_E return do_while_actor < Actor > (act);
o4'v> b }
$n*%v85 } do_;
&l!$Sw-u; "z/V%ZK~f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
;vUxO<cKFq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^n71'MW 最后来说说怎么处理break和continue
<UAP~RH{ 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。
QE6El'S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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