一. 什么是Lambda
^Cs5A0xo#s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'<35XjW 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,
c8'!>#$ +Xg]@IS-eg M@n9i@UsO AJ*FQo.U class filler
AIR\>.~"i* {
Q'ok%9q!p public :
(\QkXrK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0m|$ vb } ;
W\tSXM-Hg QQ5G?E b@yGa%Gz@ 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:
T@ [*V[ _Co*"hl>2 +s}"&IV% Q599@5aS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)9L:^i6 ?y\gjC6CNG ~9OART=' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$ 'B0ZL \Ami-<T MMpGI^x!-X XkWO -L 二. 战前分析
!XvQm*1 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。
Myj 68_wf 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
7>a-`"`O ]&')#YO c:/H}2/C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bk**% ] /* --------------------------------------------- */
[_&\wHX vector < int *> vp( 10 );
1?6;Oc^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[HKTXF{n /* --------------------------------------------- */
f\ wP}c' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<4gT8kQ$x /* --------------------------------------------- */
.."= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D=w5Lks /* --------------------------------------------- */
RN0@Q~oTI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@c<*l+Qc /* --------------------------------------------- */
)>]~ Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?(&)p~o }4!R2c 8u,f<XHi"a E6{|zF/3' 看了之后,我们可以思考一些问题:
5AWIk,[ 1._1, _2是什么?
4v"9I( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<Ct b^4$ 2._1 = 1是在做什么?
p?mQ\O8F 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。
*LTFDC 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。
y^o*wz:D* bIR AwktD >i> %@ 三. 动工
rpk
)i:k\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
U{2[nF \;z*j|;B { XN"L3A [>IAS> template < typename T >
Fxu'(xa class assignment
TwlrncK* {
&*wN@e(c T value;
@O7hY8", public :
0]C~CvO assignment( const T & v) : value(v) {}
q;dg,Om template < typename T2 >
wt;7+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*CHLs^)
} ;
vjy 59m yw|O,V<4N 3x=f}SO& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%1uY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hrpql_9. #S57SD 2qY`*Y.2 ,\y)k}0lH class holder
qRXb9c {
]-Z="YPY public :
_;]
3w template < typename T >
; ]*
%wX assignment < T > operator = ( const T & t) const
H\OV7=8 {
[
7W@/qqv return assignment < T > (t);
gK {-eS }
^f:oKKaAW; } ;
L'dR;T[; ,)u\G(N !ejLqb 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:
- J9K 1 m)WM,L static holder _1;
JG%y_
Qy?K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^-,
aB UN7>c0B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"r6DZi(^K 而不用手动写一个函数对象。
}B=`nbgIG7 orB8q(( :G/T{87H ,&Iw5E[ 四. 问题分析
K:!|xr(1d 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。
`'Fz:i 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。
A4lh`n5% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S]kY'(V(* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J2\%rb, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F;5S2:a@Z g$c\(isY; 五. 问题1:一致性
YQb43Sh` 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?|
'lPt.*Y<u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
vf=b5s(7Q <IWO:7*# struct holder
Ax*=kZmH| {
-!OFt} //
~yQby&s template < typename T >
P8lx\DA T & operator ()( const T & r) const
d4Y8q1 {
|!VSed#FSn return (T & )r;
`GsFvxz }
n>d@}hyv } ;
39jnoT 3snr-) 这样的话assignment也必须相应改动:
%?gh;? GD 26yjQ template < typename Left, typename Right >
x>5"7MR` class assignment
!,f{I5/ {
P&Vqr Left l;
b5kw*h+/'h Right r;
C?v_ig public :
xE$(I<: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cO9aT template < typename T2 >
_`4jzJ* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
oxN~(H)/ # } ;
['p%$4i$ "PM!03rb 同时,holder的operator=也需要改动:
V87?J w%2 p>w{.hC@ template < typename T >
XG]ltSOy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
M=Y}w? {
DH(Qmd return assignment < holder, T > ( * this , t);
V=)0{7-9 }
DYS|"tSk A=LyN$% 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%A@Q %l6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zmV5k VqzcTr]_ return l(rhs) = r;
AS;EO[Vn 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
0G-M.s}A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?&Zfb }cov"o template < typename Tp >
}}AooziH9 class constant_t
II!Nr{A {
>j [> 0D const Tp t;
YzTmXwuA5 public :
Ij +
E/V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q9GSUkb template < typename T >
"I"(yiKD const Tp & operator ()( const T & r) const
g. V6:>, {
)sWC5\ return t;
FyZp,uD }
6$"gm$3O] } ;
b2x8t7%O K!|%mI8gk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
wB(A['k 下面就可以修改holder的operator=了
K8,fw-S% eK%~`Y template < typename T >
}]0f -} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]s3U +t? {
i
#5rk(^t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3B }Oy$p }
vA(V.s` dl:uI5] 同时也要修改assignment的operator()
qPJU}(9#B JTH8vk:@ template < typename T2 >
y#[PQT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
obUX7N 现在代码看起来就很一致了。
cN/8b0C cTy;?(E 六. 问题2:链式操作
zD>:Kj5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
< *
)u\A 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。
F8(6P1}E 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。
\}O'?)(1 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。
_x<CTFTL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l56D?E8 [12^NEt template < typename T >
Vx1xULdY struct result_1
}"?v=9.G {
F-MN%WD~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aE0yO#=
} ;
Iu`B7UOF `WDN T0@M 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:
_e/>CiN/ -J?i6BHb template < typename T >
7<W7pXDp struct ref
<VB;J5Rv {
ZqaCe> typedef T & reference;
;x.xj/7 } ;
?:bW@x template < typename T >
F\1{b N|3 struct ref < T &>
'%&i#Eb {
q4)8]Y2 typedef T & reference;
V#!ftu#c? } ;
R:7j`gHJ|9 %T3L-{s5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6 /T_+K.k YN
Lc ) template < typename T >
!C&!Wj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A;~u"g 'z& {
/aa'ryl_% return l(t) = r(t);
Go>_4)jy }
k(>hboR5n 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。
!b<c*J?f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!o.l:Mr !^ko"^p 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
vO#4$, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(/J$2V5- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
86J7%;^Xa +5 调用divide的对象返回一个add对象。
E}S)uI,gn 最后的布局是:
H]a; <V9[ Add
&M$s@FUY / \
O9>&E;`5 Divide 5
(;^VdiJ / \
)M5:aSRz _1 3
kFPZ$8e 似乎一切都解决了?不。
Xrpzc~( 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。
+R}(t{b# 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。
> <WR]`G 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:
<<>?`7N Q>y2C8rnJ/ template < typename Right >
9;3f`DK@2k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[([?+Ouy Right & rt) const
y>zPsc, {
f]F]wg\_f return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n dRy&[f7 }
]<D9Q> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sMh3IL9(* 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@bs4E46e 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。
r0=Aru5n 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。
T9enyYt% 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。
"T4Z#t 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?
1=C>S2q 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:
3| 5Af ?YR/'Vq97 template < class Action >
Bor _Kib class picker : public Action
;hsgi|Cy- {
MrIo. public :
SJhcmx+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
M%H<F3 // all the operator overloaded
&E.ckWf } ;
z@hlN3dg _iBNy 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。
i>gbT+*E! 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:
GJW>8*&&( :5?g<@ template < typename Right >
>U @7xeK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vluA46c {
XYD}OddO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)]Xj"V2 }
V6'"J Y=JfV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(hTe53d<S? 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。
o$I% 1 +,=DUsI} template < typename T > struct picker_maker
<_&H<]t%rI {
>
t *+FcD typedef picker < constant_t < T > > result;
L1#z'<IO } ;
ws:@Pe4AF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pv%UsbY {
F Vkb9(WW typedef picker < T > result;
IDbqhZp( } ;
$5aRu, >jU.R;H5 下面总的结构就有了:
.L'>1H]B functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ks=jv: picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(C/2shr 8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ON~jt[ 至此链式操作完美实现。
9J%
~?k '6*^s&H~ H8j#rC#&pm 七. 问题3
3 A2X1V" 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
G"&9u2 k qX[a\HQa template < typename T1, typename T2 >
4[t1"s~Wg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
COJny/FT| {
UCzIOxp} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S0C
7'H%?# }
Y9fktg. #N\kMJl$l 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:
\nM$qr'`B 6jFc' template < typename T1, typename T2 >
CqQ>"Y struct result_2
o9+"6V|. {
4bD^Kc4\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x_lCagRGC4 } ;
D{YAEG 4 f/2gI1@B 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
SBo>\<@ 这个差事就留给了holder自己。
-d?9Acd 3uO#/EbS v5U\E`)s template < int Order >
5tI4m#y2 class holder;
*Q=ER template <>
U%3d_"{; class holder < 1 >
jt-Cy {
P]A>"-k public :
}MAvEaUd
template < typename T >
a]^hcKo4 struct result_1
t3!?F(& {
:X-Z|Pv8 typedef T & result;
Fl\X&6k } ;
Z3E957} template < typename T1, typename T2 >
]JB~LQz]k struct result_2
490gW? u {
NBzyP)2) typedef T1 & result;
G+?@4?`z } ;
;Hr
FPx&d1 template < typename T >
|UvM[A|+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/Y:1zLs% {
p.,o@GcL~ return (T & )r;
EMME?OW$ }
^LgaMmz template < typename T1, typename T2 >
?eD,\G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N=hr%{}c {
4/;
X- return (T1 & )r1;
\ZiZX$ }
`C 'WSr } ;
5&]|p'"W\ (CKx
s
I@ template <>
}Th":sin}, class holder < 2 >
*gRg--PY% {
2Eg*Yb 1 public :
;4<CnC** template < typename T >
nHxos`Qx struct result_1
$c4Q6w {
O<nJbsl_w typedef T & result;
N\XZ=t^h( } ;
F4+mkB:w*7 template < typename T1, typename T2 >
,|SO'dG struct result_2
OM5"&ZIZb {
.ruGS.nS4 typedef T2 & result;
u=B_c A}: } ;
9An_zrJ%i template < typename T >
fRKO> /OT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5HP6o {
?d`?Ss;v return (T & )r;
ZzfGs }
|0nbO2} template < typename T1, typename T2 >
.])ubK_9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u,<I% {
{6Tw+/`P return (T2 & )r2;
(,$ H!qKy }
*yp}#\rk } ;
x]umh{H~ O8+e: K[D h*2Q0GRX 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> >。
`F<)6fk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g0t$1cUR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WtF I,dH\]^h= return l(i, j) = r(i, j);
@=ABO"CQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r2?-QvQ F,{M!dL return ( int & )i;
F. X{(8 return ( int & )j;
M##h<3 I 最后执行i = j;
k]FP1\Y 可见,参数被正确的选择了。
aH<BqD[# Di{T3~fqU bv$g$ sOA!Sl I=)Hb?qT~ 八. 中期总结
F[/Bp>P7 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:
~?&;nTwHe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
WHxq-&= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/zZ$<mVG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kOR5'rh Y;
=y-D h-`Jd>u" w6>'n
} NikY0=i Q`ERI5b6 九. 简化
c]jK
Y< 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
y05(/NH> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pUby0)}t 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
hKv3;jcd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UlQZw*ce +-*/&|^等
]$/TsN 2. 返回引用。
(!kOM% 3{ =,各种复合赋值等
nW2fB8yq 3. 返回固定类型。
!`S? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|,CWk|G 4. 原样返回。
?,e7v.b operator,
c"R`7P 5. 返回解引用的类型。
eaP,MkK& operator*(单目)
N}x\Ll 6. 返回地址。
}8cL+JJU operator&(单目)
m@o/ W 7. 下表访问返回类型。
TNBFb_F operator[]
j3|Ek 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yiyyw,iy operator<<和operator>>
WP&P#ju& \y?Vou/ 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。
/NFv?~</k 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W 0^.Dx ?2hoY template < typename Left >
J$6tCFD struct value_return
<)c/PI[j {
1zNH[
template < typename T >
QXx<Hi^ / struct result_1
nTO,d$!Kp {
4$9WJ~V{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v!(BS, } ;
kzPHPERA] ~M`-sSjZs template < typename T1, typename T2 >
1<a+91*=e struct result_2
8_0j^oh {
A-<\?13uW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CuRYtY@9 } ;
r@L19d)J } ;
Q?Vq/3K; +')\,m "z nxH=Ut7{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{8D`A;KD I]N?}]uZ 下面我们来剥离functor中的operator()
$ ;cZq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xVHZZ?e u 0KVp6` return l(t) op r(t)
l6ayV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NT?Gl( return op l(t)
7J$ return op l(t1, t2)
5]yQMY\2) return l(t) op
b%<-(o/ return l(t1, t2) op
K!^x+B| return l(t)[r(t)]
xab1`~%K return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8Wx>,$k dcUaZfON 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:
l;^Id#N 单目: return f(l(t), r(t));
$(pzh:| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*gMo(-tN 双目: return f(l(t));
W0%cJ8~ return f(l(t1, t2));
@ht= (Jk9 下面就是f的实现,以operator/为例
o/273I [5Zs%!Z;8N struct meta_divide
0~{jgN~ {
"IbXKS>t template < typename T1, typename T2 >
M:V'vme)+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rhU]b $A {
RWM9cV5 return t1 / t2;
b*w izd }
3>X]`Oj7y } ;
kBZnR$Cl ZN75ONL 这个工作可以让宏来做:
0LX;Vvo ^hPREbD+f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"&(.Z ( template < typename T1, typename T2 > \
C}grY5: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ST'M<G%4E 以后可以直接用
`j+aAxJ=\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Wt=QCutt 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
`8^4, (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。。。)
tow0/Jt .OI&Zm- l1*qDzb 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
#~]S \q9wo*A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y'tPD#|r class unary_op : public Rettype
{&Kck>C' {
i?"
~g!A Left l;
,e\'Y!' public :
;{mKt%# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
! h7?Ap :t?Z template < typename T >
Er(
I6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Dvxe {
-Lh\] return FuncType::execute(l(t));
Ni]V)wGE; }
=.197)e H+Dv-*i template < typename T1, typename T2 >
7Gg3$E+#* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x'dU[f( {
rH@{[~p return FuncType::execute(l(t1, t2));
m~`d<RM/ }
rqJ'm?>cr } ;
cm`Jr#kl{ B!: %^S #O3Y#2lI 同样还可以申明一个binary_op
9eOP:/'}w 6lW\-h`NG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O |45r class binary_op : public Rettype
?U+^ctwv7 {
N|t!G^rP Left l;
G i1Jl" Right r;
dw'&Av'
|E public :
2d1Z;@x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5]_m\ zn= xz!b@5DR'% template < typename T >
@ol}~&" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S0-f_,( {
}4'5R return FuncType::execute(l(t), r(t));
8%C7!l q }
}J=>nL'B @\{L%y%a0 template < typename T1, typename T2 >
ybsQ[9_36 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C(N' +VV_ {
/ =]h@m-` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SP}!v5. }
(>~:1 } ;
L'1!vu *Rg s2SxMFDP q [}<LU 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%H)^k${ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`6bIxb{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
eBUexxBY 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。
)\nKr;4MH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
['~E _z 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。。。
>9-$E?Mt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
z;T_%?u 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
XPJsnu 下面是修改过的unary_op
V{#8+ G;RFY!o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
HpbSf1VvAf class unary_op
=|}_ASbzw {
R-2NJ0F7 Left l;
<V[Qs3uo( 1Ce7\A public :
Z5x&P_.x[ b'x26wT? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HL8onNq QMO.Bnek template < typename T >
:V,agAMn struct result_1
qr$h51C& {
Sj=x.Tr\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g|STeg g } ;
sd5%S zx &A/k{(.XP template < typename T1, typename T2 >
4F[4H\>' struct result_2
7'IcgTWDZy {
_E\Cm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V{A_\ } ;
E`0mn7.t Mz59ac template < typename T1, typename T2 >
{J&[JA\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;?{[vLHDL {
!841/TR b return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+8xC%eE }
L0lqm0h (
* &E~g template < typename T >
RpmOg
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&\Ze<u {
` x|=vu- return OpClass::execute(lt(t));
;?h+8Z/{ }
K*!qt(D& `;~A } ;
QsemN7B"< *F:)S"3_~e u~pBMg
, 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
MpNgp)%> 好啦,现在才真正完美了。
NIo!WOi 现在在picker里面就可以这么添加了:
Uf}u`"$F 0jJ:WPR template < typename Right >
&~Hx!]uc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pie8 3Wy> {
Y5fz_ [(" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SH1S_EQ< }
@ajt
D-_2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[_BQ%7DU I4"(4u@P `1`Qu! 969Y[XQ ,=IGqw 十. bind
7g7[a/Bts 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
GQH15_ 先来分析一下一段例子
.&i_~?1[N @sdHB./ v\Y8+dD int foo( int x, int y) { return x - y;}
m[}@\y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xYd]|y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"@^^niSFl 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Ga]\~31NE 我们来写个简单的。
f2LiCe.? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
koojF|H> 对于函数对象类的版本:
^TZ`1:oL# ;Yve m template < typename Func >
+HT?>k struct functor_trait
H$ZLtPv5 {
91#rP|88; typedef typename Func::result_type result_type;
;5p;i8m } ;
dW5@Z-9 对于无参数函数的版本:
,;@vVm'} FP<mFqy template < typename Ret >
1/3<u:: struct functor_trait < Ret ( * )() >
hLICu[LC? {
0FcG;i+ typedef Ret result_type;
<kCOg8<y
: } ;
Ul<:Yt&nI 对于单参数函数的版本:
Di"Tv<RlQ koa-sy )#L template < typename Ret, typename V1 >
yz<$?Gblz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=5;tB {
=E
w<s5C@ typedef Ret result_type;
Qv
WvS9] } ;
";U#aK1p 对于双参数函数的版本:
o-
v#Zl X> T_Xc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`iNH`:[w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5X73@Aj {
_iF*BnmN typedef Ret result_type;
.% 79(r^ } ;
TE9Iyl|= 等等。。。
-A,UqEt 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xj[v$HP YSB~04 template < typename Func >
?,`g h}> struct func_return
]++,7Z\AU {
w
m|WER*. template < typename T >
YTD&swk struct result_1
9|WV28PK: {
][dst@?8Oz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6DG%pF, } ;
"Q`Le{ Ay6]vU template < typename T1, typename T2 >
ZmDM=qN struct result_2
D(WdI {
'2Lx>nByk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m}(M{^\| } ;
DkEf;P } ;
0|DyYu fcTg/EXn &u!MI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ti^=aB
H0f] Swh0a template < typename Func, typename aPicker >
tM|/OJ7 class binder_1
t)5.m} {
if?X^j0 Func fn;
S6<#] 6Z aPicker pk;
=h70!) Z5 public :
DYF(O-hJK QM'|k6 template < typename T >
\fsNI T/ struct result_1
rvacCwI {
P(UY}oU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+G6 Ge; } ;
0a2#36;_IK 3a[ LM! template < typename T1, typename T2 >
dZY|6 struct result_2
rJ{k1H > {
Z,DSTP\| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8!{
}WLwb } ;
+Ks 3 "rrw~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vm7ag 7@O Rk-G|52g template < typename T >
{oS/Xa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r~G amjS {
>`l^
C return fn(pk(t));
;H3~r^>c }
yIC
C8M template < typename T1, typename T2 >
I
Z|EPzS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<KJ|U0/jGd {
^u2x26]. return fn(pk(t1, t2));
CTe!jMZ= }
}qJ`nN8 } ;
/BN=Kl] }G "EdhSl 5IA3\G}+ 一目了然不是么?
QnJLTBv 最后实现bind
kRr/x-" eE_$ ADEf ->*~e~T template < typename Func, typename aPicker >
_kc}: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&7,::$cu {
[Op^l%BC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
KF1Zy; }
}lXor~_i DS9-i2 2个以上参数的bind可以同理实现。
Q-B/SX)!/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Y_6v@SiO hE
E1i 十一. phoenix
oJ tmd} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;<*%BtD? jrxq558 for_each(v.begin(), v.end(),
wA"d?x (
v$xurj:v#i do_
>X*G6p [
505ejO| cout << _1 << " , "
Yhz Dw8f ]
iUFG!,+d .while_( -- _1),
x:Q$1&3N cout << var( " \n " )
xSm~V3bc )
&JYkh > );
N{}8Zh4op (J?_~(,`" 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:
U%0|LQk5 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
Xy. /1`X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i&p6UU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z7z9lDS ,@fx[5{ }
,^p{J/ template < typename Cond, typename Actor >
t>OEzUd9 class do_while
vL;>A]oM2 {
$=X>5B Cond cd;
0>46ZzxUZ Actor act;
`e`DSl D> public :
, hrv template < typename T >
?D,j!Hy struct result_1
aI=Q_}8- {
NcHU) typedef int result_type;
ao0^; } ;
K-"`A.:S U<r!G;^` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=.OzpV)=V K}MlC}oIt template < typename T >
|3~]XN- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7z$bCO L=S {
*FC|v0D do
Q"uK6ANp' {
*2}f $8 act(t);
XAi0lN{, }
(>Nwd^ while (cd(t));
E!.&y4 return 0 ;
db=S*LUbl }
, Y,^vzX6 } ;
V2xvuDHI BP l% SL "LH!Trl@k 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
jt(GXgm 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。
>y,. `ECn 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。
~g%Ht#< 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。
l^KCsea# 下面就是产生这个functor的类:
2#00<t\ 4"3.7.<Q` }D?qj3?bj template < typename Actor >
SSbx[<E3 class do_while_actor
^7*7^< {
MslgQmlM Actor act;
AC 2kG public :
I}f7|hYX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f& \Bs8la $pKegK;'z template < typename Cond >
m`n~-_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
r&Qa;-4Pl } ;
#d<|_ |H]0pbC)w h@'CmIZc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
34[TM 3L]. 最后,是那个do_
*-(o. !#1 Ycx}FYTY xtIF)M class do_while_invoker
#_`qbIOAj {
eMdf[eS public :
`iN\@)E template < typename Actor >
Jf0i$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|:Maa6(W {
0*9xau{( return do_while_actor < Actor > (act);
ho B[L}<c }
ms!|a_H7r } do_;
9:GP~oI j W'f"kM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4e;$+!dlV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%3|/t-US 最后来说说怎么处理break和continue
4eG\>#5 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。
LXsZk|IhM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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