一. 什么是Lambda
"]G'^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
cq?,v?m 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,
'@+q_v@Jl QOUyD;0IW e8dZR3JL 6?%$e$s class filler
\.i ejB {
OqMdm~4B!j public :
j*|0#q;e6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"#gKI/[qxq } ;
hQe78y ,N,@9p \F`>zY2$% 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:
|pBFmm* r vq{Dfo= hM!g6\ w ./3/3&6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QQN6\(;- 9#1?Pt^{< '[8w8,v( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
q:M'|5P %hBwc#^ h(AL\9{=} V >eG\ 二. 战前分析
CfS;F 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。
"{E%Y* 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
X,G"#j^ g}Lm;gs!> mDp8JNJNE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ws2?sn#x /* --------------------------------------------- */
EX!`Zejf vector < int *> vp( 10 );
G#` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/SM 7t_ /* --------------------------------------------- */
Z-4/xi7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@N<h`vDa /* --------------------------------------------- */
OY81|N
j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qTbc?S46pt /* --------------------------------------------- */
<w*WL_P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?RsPAL /* --------------------------------------------- */
W+8s> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qhTVsZ:{C R#y"SxD() s{7bu|0 6hR `sE 看了之后,我们可以思考一些问题:
tN)t`1_j 1._1, _2是什么?
B0Z>di: 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<rS2d-Y 2._1 = 1是在做什么?
`5(F'o 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。
#/H2p`5 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。
|Bi7:w `ItoL7bi kd"nBb= 三. 动工
:eL[nyQr 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
NhTJB7 Vh=U/{Rp1 >L "+8N6 ]LxE#R5V template < typename T >
T+RC#&> class assignment
"Vl4=W)u {
noz1W ] T value;
T4}Wg=UKg public :
(`#z@,1 assignment( const T & v) : value(v) {}
stW
G`>X template < typename T2 >
{fV$\^c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
s3@mk\?qMe } ;
KTot40osj
F(lJ .I#_~C'\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6;s[dw5T 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=w`uZ;l$Q 7 p!ROl^ :HrFbq \k"Ct zoX class holder
Val"vUZ {
bd%<
Jg+ public :
a-FI`Dv template < typename T >
aqQ+A:g assignment < T > operator = ( const T & t) const
D{y7[#$h$ {
[iO8R-N8d return assignment < T > (t);
l.g.O>1
}
:06.b:_ } ;
zv/dj04> R6;#+ 1D Wuk8&P3 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:
Dyo^O=0c xz.M'az\ static holder _1;
6=,zkU*i^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~a_X
7 /|}yf/^9X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!j% 而不用手动写一个函数对象。
xw_)~Y%\ /hVwrt( o_k)x3I? b.?;I7r
四. 问题分析
HYT~AO-! 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。
j%bC9UkE3 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。
/#@tv~Z^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=v<A&4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
< Mu`,Kv* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Jn|i! ]yqE6Lf9 五. 问题1:一致性
}
d8\ Jg 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?|
z6d0Y$A G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+U_1B%e(% A! HJ
struct holder
5=#d#dDc {
ao .vB']T //
ZADMtsk template < typename T >
TKAs@X,t T & operator ()( const T & r) const
9xzow,mi {
z9OpxW@Ou return (T & )r;
eu_ZsseZ }
VEIct{ } ;
f#GMJ mCQs @0t[7Nv-1 这样的话assignment也必须相应改动:
.%.7~Nu, RU6c 8>" template < typename Left, typename Right >
d-tg^Ot#
class assignment
S|LY U!IWZ {
(F.w?f4B3 Left l;
TKsP#Dt/ Right r;
qS!N\p~> public :
U\j g X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Rj>A", template < typename T2 >
~a`xI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]plp.f#av } ;
|_8l9rB5ip Xfqin4/jC 同时,holder的operator=也需要改动:
9=T;Dxn M
| "'`zc template < typename T >
;i?2^xe^~c assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2;:p
H3 {
vF'>?O? return assignment < holder, T > ( * this , t);
S`FIb'J }
z,SI ZxT
E(BQv 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。
vo*oCfm 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
AgSAjBP !-3;Qj}V return l(rhs) = r;
~ |A0* 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。
$HQ4 o\~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N_iy4W(NU wi
jO2F template < typename Tp >
Gbclu.4 class constant_t
g\.$4N {
~ *"iLf@, const Tp t;
pXN'vP public :
Jx}-Y*
o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\6?a template < typename T >
{R@V const Tp & operator ()( const T & r) const
ZBY2,%nAo {
'&Y_,-i return t;
K@cWg C }
7/QK"0 } ;
OM\1TD/- AL3iNkEa 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
LOfw
#+]d 下面就可以修改holder的operator=了
jTt9;?) Z10}xqi!X template < typename T >
kln)7SzPuk assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
l}VE8-XB {
m<>BxX return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=|IlORf< }
KHHYk>FR xt,Qn460; 同时也要修改assignment的operator()
.yXqa"p }a~hd*-# template < typename T2 >
[NO4Wzc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.|R4E 现在代码看起来就很一致了。
p2t04p! QNU~G3 六. 问题2:链式操作
|H_WY# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8/dMvAB1So 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
W>d)( 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
mi Q*enZi 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
lm;hW&O9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b6f OHy Hh=fv~X template < typename T >
x$BNFb%I1 struct result_1
Yn="vpM1 {
/ugyUpyg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
X7L:cVBg } ;
=ejU(1 g wT": 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:
I)FFh%m<}a 6 V0Ayxg7 template < typename T >
0@cIj
] struct ref
J}xM+l7uY {
H2R3I<j typedef T & reference;
MukJ^h*V } ;
Z@+nkTJ9&t template < typename T >
5qQMGN$K struct ref < T &>
3[fm|aU {
JXU?'@QY typedef T & reference;
YQG
l8E' } ;
%mT/y%&: %CiF;wJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?}s;,_GH ye$_=KARP template < typename T >
f- 9t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tjXg {
PtW2S 1?j return l(t) = r(t);
K}@rte }
+X^GS^mz 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。
C'$}{%Cc@$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+8//mrL_/ u)r/#fUZ 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
FJ~d&L\l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)x/#sW%) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R~oJ-}iYX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;(`bP 最后的布局是:
*GE6zGdN Add
d[3me{Rs / \
mv8H:T Divide 5
C
6
\ / \
,6g{-r-2 _1 3
bOr11? 似乎一切都解决了?不。
Nz`8)Le 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。
(?1$ 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。
:Pdh##k 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:
K.}jOm (rBsh6@) template < typename Right >
(t@)`N{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y`ip.Nx Right & rt) const
06.%9R{ {
[y`Gp# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6P
_+:Mf }
X.4WVI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.2JZ7 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。
Ljz)%y[s 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。
:
Z<\R0 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。
pwfQqPC#_ 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。
,Lp"Ia 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?
$mGzJ4& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Z .gb' .2@T|WD!Ah template < class Action >
QZvQ8 class picker : public Action
*g+ZXB {
i;%G Z8 public :
Ro2V-6/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
I(~([F2 // all the operator overloaded
mU4(MjP? } ;
ZzE( S fs#9~b3 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
H I|a88
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
- nNKUt.I ?fy37m(M} template < typename Right >
tjtvO@?1- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
q$"u< {
ENhLonMeV return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R&W%E%uj }
5"nq
h}5 n^[a}DX0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Fc`IRPW< 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。
p4z4[=-: H[KX xNYZ_ template < typename T > struct picker_maker
%W D^0U| {
$5 G(_ typedef picker < constant_t < T > > result;
3<XuJ1V& } ;
a+LK~mC* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O"~[njwkE {
`e'wWV typedef picker < T > result;
Gf.ywqE$Y$ } ;
Q|o$^D, c+3(|k-M 下面总的结构就有了:
OlyW/hd 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。
aWTurnee^ 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。
'm*W< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*RS/`a;, 至此链式操作完美实现。
e+BZoK ^ }F{s\qUt ?=Ceo#Er 七. 问题3
afX|R 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。
>C_G~R ^9,^BHlC0 template < typename T1, typename T2 >
@*vVc`; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!~C%0{9+u@ {
o
A2oX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}6a}8EyFP }
k#pO+[ x <MJU:m$3 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!%65YTxY- '-A;B.GV% template < typename T1, typename T2 >
xRc+3Z= N struct result_2
ktfm {
JqO1 a?H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QErdjjgE } ;
|qe;+)0>K !aUYidd 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
15J"iN2"W 这个差事就留给了holder自己。
A3tv'-e9 K!\v?WbF eef&ZL6g template < int Order >
u_NLgM7* class holder;
lv/im/]v template <>
k F^4kCJ@ class holder < 1 >
C)j/!+nh {
!{+CzUo@ public :
6HBDs: template < typename T >
0^S$_L struct result_1
;8PO}{rD {
GFLat typedef T & result;
'A5T$JV.r4 } ;
|Io:D: template < typename T1, typename T2 >
N4,oO H~ struct result_2
nxhlTf>3 {
t<fah 3hl typedef T1 & result;
nG4ZOx.*1g } ;
&o x template < typename T >
|*JMPg?zI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>m lQ@Z_O {
XgX~K:<jt return (T & )r;
36{OE!,i }
3m75mny template < typename T1, typename T2 >
c6 &k?Puy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kCEuzd=$V {
nxV!mh_ return (T1 & )r1;
J:W+'x`@ }
D+:s{IcL< } ;
)B
$Q wi+Qlf template <>
Pl/Xh03E class holder < 2 >
%J2Ad {
Mm*V;ADF public :
>6yQuB template < typename T >
\&+Y;:6 struct result_1
n.c0G` {
-){6ynqv typedef T & result;
>3D1:0Sg } ;
``<#F3 template < typename T1, typename T2 >
,gNZHKNq struct result_2
:(ql=+vDb4 {
s"#N; typedef T2 & result;
^_3Ey } ;
R98YGW_
dT template < typename T >
[;IE Z/ZX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vdn)+fZ;
{
;UgwV/d return (T & )r;
_!zc <&~I }
OEl;R7aOB& template < typename T1, typename T2 >
m%u`#67oK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0qNmao4E_ {
T8\@CV! return (T2 & )r2;
l (rm0_ }
;"IWm<]h;- } ;
8tSY|ME ij:a+T /9kxDbj 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> >。
oy
jkk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~Yc~_)hD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GC# [&>L Tv7W)?3h return l(i, j) = r(i, j);
yNfj-wM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!VIxEu^ke @1'OuX^ return ( int & )i;
SaGI4O_\s return ( int & )j;
|)To 0Z 最后执行i = j;
~SBW`=aP} 可见,参数被正确的选择了。
l-W)?d ZiY2N*,VO XGR63hXND l
opl :_i1gY) 八. 中期总结
[dLc+h1{B 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:
G3|23G.~)( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
uY)4y0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
KL?<lp" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
i#YDdz HLz<C Y_faqmZ9] !lzj.|7=1 p&Nav,9x f5bX,e)! 九. 简化
ApSseBhh 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。
%LC)sSq{H 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_5n2'\] H` 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:
n%;qIKnIq\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|mG;?>c) +-*/&|^等
fXnTqKAfu6 2. 返回引用。
*{5}m(5F =,各种复合赋值等
7ojh=imY 3. 返回固定类型。
exSwx-zxI 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o"RE4s\G~r 4. 原样返回。
oIOeX1$V operator,
6flO;d/v 5. 返回解引用的类型。
O<!^^7/h0 operator*(单目)
-$s1k~o 6. 返回地址。
=fBr2%qK operator&(单目)
,trh)ZZYW| 7. 下表访问返回类型。
T;3~teVYB operator[]
mNe908Yw 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D0f7I:i1 operator<<和operator>>
{XhpxJ__ gcX 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。
Q4ii25]* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]6=opvm <9=RLENmY" template < typename Left >
$\4O r struct value_return
~c1~)QzZ {
_;(QMeR template < typename T >
,aWfGh#$ struct result_1
T^xp2cZ {
qj*BV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0\$Lnwp_ } ;
<
R@&<E6 Ej VB\6, template < typename T1, typename T2 >
9D%~~~
%b struct result_2
; zy;M5l5. {
@izS_I, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~ C_2D? } ;
Git2Cet } ;
GEb)nHQq 5o(=?dXm4 W\DJXM]b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8{Svax( tK <)A) 下面我们来剥离functor中的operator()
JR_c]AQYu 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Q([g1?F9* FUPJ&7+B return l(t) op r(t)
VKrKA71Z~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VxAR,a1+n return op l(t)
R91u6r# return op l(t1, t2)
C$B?|oUJc return l(t) op
h"nv[0!) return l(t1, t2) op
QaEXk5>e return l(t)[r(t)]
7@VR:~n}k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w@f_TG"Vt `[1]wV5(5@ 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:
z<P#djx 单目: return f(l(t), r(t));
X4*/h$48 w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?Z7C0u#wd 双目: return f(l(t));
G}~b return f(l(t1, t2));
%nc+VL4 下面就是f的实现,以operator/为例
(C QgT3V CUw
9aH struct meta_divide
ck<4_?1] {
Z#W`0G>' template < typename T1, typename T2 >
+V\NMW4d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vqxTf)ys {
\J\1i=a-= return t1 / t2;
QnOa?0HL/ }
khu,P[3> } ;
K|1^?#n :3Jh f$ 这个工作可以让宏来做:
3 \WdA$Wx %yrP: fg/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?%0i,p@< template < typename T1, typename T2 > \
},L[bDOV07 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(c_hX( 以后可以直接用
:{6[U=O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vA{[F7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Q\z*q,^R (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
3a S>U # p.IfJ| Zj^H3h 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
CUd'*Ewu ~gDtj&F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]-`{kX class unary_op : public Rettype
J\0YL\jw1K {
WL~`L!_. A Left l;
6a!X`%N= public :
TPzoU"
qh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*Ee# x!O yI;Qb7|^ template < typename T >
/][U$Q;Ke typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S9BJjo {
t8[:}[Jx return FuncType::execute(l(t));
>y@w-,1he }
']NM_0 X[[=YCi0 template < typename T1, typename T2 >
/4f;Niem typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w{qYP {
#>V;ZV5" return FuncType::execute(l(t1, t2));
3IxT2@H) }
),Rj@52l } ;
KKzvoc?Bt sig_2; ~}11 6K 同样还可以申明一个binary_op
M>#{~zr h^)2:0#{I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o_5@R+& class binary_op : public Rettype
EKf4f^< {
BkF[nL*| Left l;
_V?Q4}7d/ Right r;
?~{xL" public :
^pP
14y*go binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{%Y7]*D 4SrK]+| template < typename T >
m~K]|]iqQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HKwGaCj` {
2P}RZvUd return FuncType::execute(l(t), r(t));
gr=`_k4~1 }
qG qu/$bh AQ5v`xE4 template < typename T1, typename T2 >
>A/=eW/q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\v_C7R;& {
2vC=.1k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jo*9QO }
#u$z-M ! } ;
=!X4j3Cv URgF8?n O#\>j 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
68*{Lo?U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lUEyo.xVt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&?nF';& 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。
kR]SxG9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A@OV!DJe] 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。。。
Mm!saKT% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|9I;`{@ 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)
Izu.I_$4 下面是修改过的unary_op
Cs{f'I *@nUas2" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s|T7)PgR class unary_op
F e.*O` {
08a|]li Left l;
s_LSsyqo ise}> A!t public :
z<>_*Lfj `%3p.~> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lijy?:__ "_j7kYAl template < typename T >
YC<I|&" struct result_1
\irjIXtV {
ltR^IiA} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h :R)KM } ;
1\0@?6`^ uw!|G> template < typename T1, typename T2 >
(xed(uFEK struct result_2
9,CC1f {
#+0R!Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IcQ!A=lB } ;
[)~@NN GcW}<g} template < typename T1, typename T2 >
#7h fEAk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
di2=P)3 {
eB*8)gYh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nh)R }
V bOLTc Vz]=J;`Mz template < typename T >
{W<-f? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ai18]QD- {
6~WE#z_ return OpClass::execute(lt(t));
:j<JZs>`R }
,&]`
b#Rc w lg#c6#q } ;
ot#kU 8f cV,Dl`1r q)+n2FM 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
8 {%9%{ 好啦,现在才真正完美了。
M) XQi/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
b]?;R '/g+;^_cB template < typename Right >
@(fY4]K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$4JX#lkt {
#`0z=w/) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
G!%XQ\a! }
q.Z#7~6`3 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
h##?~!xDmq BrMp_M 5G;^OI!g ky$:C,1t %MZDm&f>Kk 十. bind
]},Q`n>$ 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。
5XO'OSdYq 先来分析一下一段例子
9R"N#w.U] -Bv1}xf=6 f?zK" int foo( int x, int y) { return x - y;}
M`pTT5r bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.0W4Dp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
X3iRR{< @ 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。
E/$@ud|l" 我们来写个简单的。
P3ev4DL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*Ne2l`!1m 对于函数对象类的版本:
lv_% 3l(;Pt-yI template < typename Func >
`+Z#*lj|@ struct functor_trait
7C7(bg,7^ {
@^6OV) typedef typename Func::result_type result_type;
ieRBD6_ } ;
ss@}Dt^ 对于无参数函数的版本:
#s
R0* s1 ^mk] template < typename Ret >
C"Q=(3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
V3~a!k {
Y1aF._Z typedef Ret result_type;
5@t uo`k } ;
JKi@Kw 对于单参数函数的版本:
:F
w"u4WI xc<eU`-'b template < typename Ret, typename V1 >
5J\|gZQF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$F`<&o {
~7 L)n typedef Ret result_type;
<bXWkj } ;
qb&NS4# 对于双参数函数的版本:
AH87UkNL Vt)\[Tl~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Fp6[W5>(- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?"<r9S|[O {
+9
p`D typedef Ret result_type;
ji)4WG/1 } ;
;n7|.O]* 等等。。。
q|$>H6H4b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!0csNg! 5v>{Z0TE[6 template < typename Func >
BOiz ~h6 struct func_return
LXu"rfp {
{}J@+Zsi template < typename T >
r|\'9"@ struct result_1
1QF*e' {
e]*=sp!T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6:@t=C } ;
90h1e7ZcC fov=Yd! template < typename T1, typename T2 >
kGuk
-P struct result_2
9<(K6Q {
h6T/0YhWLP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$,QpSK`9i } ;
Gz[ymj)5 } ;
NzeI/f3K5 ]D) 'I` K)Xs L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'K@{vB ,7fc41O3V template < typename Func, typename aPicker >
*n*N|6+ class binder_1
Il^\3T+ {
>xZhK63C/ Func fn;
@X|i@{<'; aPicker pk;
`l gjw= public :
_+Jf.n20 Oa\ `; template < typename T >
n:bB$Ai2 struct result_1
4I#eC#" {
#[U9(44, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lR@i`)'?U } ;
csdOIF kToVBU$ template < typename T1, typename T2 >
%7(kP}y* struct result_2
RFn0P)9& {
^QXw[th!d
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CmJ?_> } ;
pe!dm}!h[ 7dlKdKH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
AJ#m6`M+EK 2i7i\?<. template < typename T >
r{q}f) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;X$q#qzN# {
}dd k}wga return fn(pk(t));
W3jXZ> }
sMz^!RX@ template < typename T1, typename T2 >
aW=By)S!Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tbi]oB# {
h"PS-]:CD return fn(pk(t1, t2));
f
E.L }
C?w<$DU } ;
OB I+<2`Oc uO
?Od %K%^ ]{ 一目了然不是么?
@@%i(>4Z 最后实现bind
FI1THzW4J e' U"`)S bSrRsgKvT template < typename Func, typename aPicker >
|-(IJG#) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yV J dZ I {
jF38kj3O7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pK6e/eC }
}xkLD! RHwaJ;:)# 2个以上参数的bind可以同理实现。
*3_f&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。
`%t$s,TiP IU Y> ih 十一. phoenix
ocIt@#20K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VX^o"9Ntl }A4nJ>`tq for_each(v.begin(), v.end(),
9TVB<}0G (
G}!7tU do_
4AY
_#f5u [
Y{k>*: Ax_ cout << _1 << " , "
=zeFK_S! ]
}O,U2=Hw`] .while_( -- _1),
LbJtpwz>z cout << var( " \n " )
\!+-4,CbZY )
vix&E`0yD );
5l41Q 6X@mPj[/ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
DR
k]{^C~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
^Yj"RM$;N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
zVM4BT( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gd337jw M"=8O>NZ2 lpl8h4d template < typename Cond, typename Actor >
}Vvsh3 class do_while
Q~fwWp-J {
e#>tM Cond cd;
,M\j%3 Actor act;
SU?wFCGT% public :
UI!6aVL. template < typename T >
\*f;!{P{ struct result_1
I2TD.wuIW {
rr |"r typedef int result_type;
28nmQ } ;
;yF[2P ; 6(>3P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/ Zo~1q +yzcx3< template < typename T >
q1YLq(e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{5T0RL{\N {
'oleB_B do
]e^R@w {
x!'7yx act(t);
nIf N" }
y L*LJ while (cd(t));
f#@S*^%V$ return 0 ;
H76E+AY }
|q3f]T&+>{ } ;
`vudS? +0VG[c\8 p1+7<Y: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|2z}Xm5\ 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。
(~S<EUc$ 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。
Z[Wlyb0 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。
>G]? 下面就是产生这个functor的类:
e#tIk;9Xz @gNpJB]V /:U1!9.y template < typename Actor >
GGH;Z WSe class do_while_actor
8KFj<N>' {
SU/G)&Mi Actor act;
t) LU\! public :
sF y]+DB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
DL,[k
( cn$5:%IK template < typename Cond >
Zb]/nP1P picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d7E7f } ;
hHpx?9O+! B$ui:R/ t [q'eENG 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@8|Gh]\P 最后,是那个do_
_ j~4+H $57\u/(
Rfht\{N 7 class do_while_invoker
0{Bf9cH {
~P/]:= public :
H.:9:I[n template < typename Actor >
u*hH} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Vc| NL^ {
GWgd8x*V return do_while_actor < Actor > (act);
W,Ty=:qm* }
S/VA~,KCe; } do_;
!nwbj21% .:8[wI_f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HcA[QBh 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)S2iIi;Bq 最后来说说怎么处理break和continue
^p,3)$ 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。
RK-x?ZYH' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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