一. 什么是Lambda
7O{\^Jz1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}8FP5Z'Cf% 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,
+&t{IP(? ?ph"|LyL MKH7d/x 56v<!L5% class filler
HL)1{[|` {
EU\1EBT^ public :
*$s)p > void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
sn*s7v: } ;
:l7\7IT `^6}Dn Fq{nc]L6 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:
g\^(>Ouc xE9s=} w|M?t{ S=my;M- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z1L. 0J_ x*k6 VVf~ULZ- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ngNg1zV/q \/,SH?>4x -Rf|p(SJ,E adxJA}K} 二. 战前分析
5]F9o9]T 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。
?hwQY} 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
#AY+[+ kTnvD|3_!P wF&\@H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!.F\v. /* --------------------------------------------- */
Pq`4Y
K vector < int *> vp( 10 );
4o|~KX8Qz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$4L=Dg /* --------------------------------------------- */
Q;Oc#
u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jQ[Z*^"} /* --------------------------------------------- */
7kb`o
y;(^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ZHB'^#b /* --------------------------------------------- */
* T~sR'K+| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'N}Wo}1r /* --------------------------------------------- */
~PV>3c3l= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}%:?s6Ler !Q?4sAB :<jf}[w! J6Kfz~% 看了之后,我们可以思考一些问题:
A#p@`|H#B 1._1, _2是什么?
P]y5E9 k 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
V*/))n? 2._1 = 1是在做什么?
k%LE"Q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
EdU3k'z$ 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。
mg3jm ~ PP GU1 '}}DPoV 三. 动工
A,iXiDb3pK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w}E?FEe. 1] kk w%$n)7<* 0lBl5ke template < typename T >
sG}9 l1 class assignment
)zt5`"/o {
aNwDMd^+ T value;
+6>Pp[% public :
1E-$f assignment( const T & v) : value(v) {}
|W::\yu6 template < typename T2 >
2L\h+) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Oc8+an1m } ;
?W|POk} pu^1s#g8w -ss2X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Wd%j;glG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4@VX%5uy kz??""G7/ n%O`K{86 ^X?[zc GE class holder
L Y M` {
qaQ public :
n|F`6.G template < typename T >
Z@*Z@]FC assignment < T > operator = ( const T & t) const
"q%)we {
Eod2vr=Q return assignment < T > (t);
oL~Yrb%R }
6suc0 } ;
jG/kT5S g>Z1ZK0;M <6`,)(dj 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:
?@u
&3/& <.AIVp static holder _1;
Zdak))7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WH/a#F Ylf 6-FbF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hVID~L$ 而不用手动写一个函数对象。
%:/;R_ !l&lb]Vcz 0r@rXwz G
cbal:q 四. 问题分析
Zaj<*?\ 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。
G' b p 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。
Ky=&C8b< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i0R=P[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
' ZB%McS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
f]hW>-B(q (Hsfrc 五. 问题1:一致性
Ne4A 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?|
^.4<#Qs 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:')<|(Zy
D?E5p.!A struct holder
Wl,yznT {
S}|ea2 //
a(
qw template < typename T >
3) 7'dM T & operator ()( const T & r) const
1n,JynJ {
6-^+btl)# return (T & )r;
Oll\T GXP! }
VOiphw` } ;
Zw3|HV(so ;xRyONt 这样的话assignment也必须相应改动:
cEN^H Z]6D0b template < typename Left, typename Right >
oDRNM^gz class assignment
}`eeIt I+ {
1|`9Hp6 Left l;
=*'`\}];" Right r;
M\GS&K$lq public :
$pD^O!I)? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FYi<+]HZ template < typename T2 >
q80?C.,` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;CC[> } ;
8?(4E 'vf Zs4N0N{ 同时,holder的operator=也需要改动:
=l\D7s fL@[B{XMM template < typename T >
4ASc`w*0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t EN%mK {
2{%BQq>C return assignment < holder, T > ( * this , t);
)h/fr| }
yb]a p O[m+5+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+Y\#'KrA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e]5QqM7 e5AiIVlv return l(rhs) = r;
I7}[%(~Sf/ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
r9QNE>UG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
's9)\LS>p sPhh#VCw{ template < typename Tp >
xOt|j4 class constant_t
Rk'pymap {
w,P2_xk` const Tp t;
:8rqTBa` public :
/!LfEO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>Qi2;t~G template < typename T >
N_T;&wibO const Tp & operator ()( const T & r) const
Z$@Juv&>5^ {
@hCGV'4 return t;
M^bujGD }
+XQS
-= } ;
J"z8olV 3}sd%vCK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
APF-*/K? 下面就可以修改holder的operator=了
1ptP ey 7y60-6r template < typename T >
y)=Xo7j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D,R/abYZH {
.|rpj&>g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#]C r
zLe }
^v`|0z\ o|UZdGu 同时也要修改assignment的operator()
Bkcs4 x 8
/\rmf\ template < typename T2 >
3cs'Oz<w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*l5/q\D 现在代码看起来就很一致了。
rSa3u*xB \ET7 六. 问题2:链式操作
OW6i2 >Or 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bclA+!1 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。
z7GLpTa 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。
oEfKL`]B 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。
6.k2,C4dT< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x&7!m
]@<O!fS template < typename T >
Bq\%]2;eo{ struct result_1
? 1_*ct=g9 {
khyVuWN
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y0z}[hZ } ;
jPFA\$To U/TF,JUI 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:
yJ?4B?p( h>fY'r)DAx template < typename T >
T]0qd^\4w struct ref
+.zriiF]i {
<Nkj)`%5iK typedef T & reference;
[5,#p$R } ;
7q(RQQp template < typename T >
>y2gfD struct ref < T &>
g<tr |n {
Y>IEB,w typedef T & reference;
jy6%
CSWQ } ;
\# #~Tq eM{+R^8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@C?RbTHy
?a(ApD\ template < typename T >
4D0"Y#&G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9CxU:;3 {
Z~v.!j0 return l(t) = r(t);
;Q\Duj }
$2\OBc= 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。
O,hT<
s " 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
VBy=X\w] V:yia^1 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
\]GBd~i< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j]YS(Y@AY
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C?X^h{Tp +5 调用divide的对象返回一个add对象。
lNqYpyvy* 最后的布局是:
xMU4Av[{ Add
*Z<`TB)<X / \
pYH#Vh Divide 5
s_u@8e 6_ / \
Ij4oH _1 3
j^>J*gLM}W 似乎一切都解决了?不。
^Qq_|{vynf 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>pL+# 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。
m{;2! 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:
a!]'S4JS ([^1gG+>J template < typename Right >
ZI}7#K<9X assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e'p'{]r<w Right & rt) const
l7n c8K {
6gNsh return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3N[t2Y1r }
FG:(H0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E&/#Ov 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。
T5Yu+>3 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。
KHI-m9( 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。
4uwI=U UB 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。
DFcgUEq 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?
EH=[!iW ; 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:
X6kCYTJYF 4Un (}P' template < class Action >
2ntL7F<ow class picker : public Action
]-&A)M6 {
&iORB public :
3)3?/y)_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
jEo)#j];`< // all the operator overloaded
uD}Q}]Z } ;
!g'kWE[ a~>+I~^K5q 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。
scT,yNV 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:
$qV, z V9mqJRFJ: template < typename Right >
-XRn%4EX? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I<Wp,E9G# {
Op0n.\>
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p(=}Qqdr8 }
Cjc>0)f&. s IJl9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dG2k4 O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Arc6d5Q =^\yE"a template < typename T > struct picker_maker
3"FvYv{ {
}>]V_}h typedef picker < constant_t < T > > result;
&{-r 5d23 } ;
m<}>'DT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6#hDj_(, {
f#f<Ii typedef picker < T > result;
B]iPixA6 } ;
{<+B>6^ 0n<>X&X 下面总的结构就有了:
E^qJ5pr_P functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]{^'{ z$i 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。
/N '0@q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iI.pxo
s 至此链式操作完美实现。
|qm_ESzl Xt}
4B# H{hd1 七. 问题3
UTwXN |'| 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。
t/%{R.1MN ,a
2(h template < typename T1, typename T2 >
<;kcy :s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sqn|
{
/<C}v~r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
oN({X/P2j }
sE:~+C6o: vxE#6 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:
`xv2,Z9< *@)0TL(03 template < typename T1, typename T2 >
08czP-)OZ struct result_2
M$YU_RPl+ {
Zaime typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2S,N9(7 } ;
RRRF/Z;)) C-h9_<AwJQ 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?
;YN`E 这个差事就留给了holder自己。
] MP*5U>; b'r</ncZ LY:%k|L9 template < int Order >
<fSWX>pR class holder;
aW=c.Q. template <>
@I"&k!e<2 class holder < 1 >
00SYNG! {
R5Pk>-KF public :
WoV"&9y template < typename T >
Z=ZTSl struct result_1
A:b(@'h {
w :nYsuF typedef T & result;
I%(YR" } ;
}_mVXjF template < typename T1, typename T2 >
_+7+90u struct result_2
\rj>T6 {
d6^:lbj typedef T1 & result;
X8 $Y2?< } ;
+P! ibHfP template < typename T >
MpK3+4UMa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<?Ln`,Duk {
=e)t,YVm return (T & )r;
C]EkVcKFA }
*c<6 Er>s template < typename T1, typename T2 >
OI^??joQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o%yfR.M6$ {
!),eEy return (T1 & )r1;
v*";A }
;NMv>1fI } ;
#7Fdmnu` ^%n]_[RUn4 template <>
vmzc0J+3p class holder < 2 >
Yj CH KI"e {
#Z. QMWq public :
o;TS69|D template < typename T >
VQ"Z3L3-4 struct result_1
!n7'TM' {
CZ33|w typedef T & result;
"hmLe(jo} } ;
'@/1e\ -y template < typename T1, typename T2 >
-1{f(/ struct result_2
'Z*`~,Q {
,xw1B-dx typedef T2 & result;
Tbp;xv_qo } ;
v!`:{)2C template < typename T >
&HQ_e$1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$PstEL {
TMsc5E return (T & )r;
%lk^(@+ T }
DFkDlx template < typename T1, typename T2 >
bN\;m^xfu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u\{MQB{T {
Wsb>3J return (T2 & )r2;
25PZ&^G8% }
v,'k2H } ;
;kI)j
? 4Ei8G]O
$_ s\zY^(v4 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> >。
3,'LW} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qRSoF04!R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
N~uc%wOA S zNZY&8
f return l(i, j) = r(i, j);
Bs`mzA54 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
htT9Hrx {'Y()p3kl return ( int & )i;
;`O9YbP# return ( int & )j;
[uwn\- 最后执行i = j;
5X>K#N 可见,参数被正确的选择了。
%[, R Q">v =8vNOvA ^g|j4N ;hPVe_/ %iB,hGatE 八. 中期总结
%+htA0aX 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:
GorEHlvVh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
v#lrF\G5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ZZw2m@T> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fH@cC` IL`LIJ:O /lC,5y /mA\)TL|] O>N/6Z {)iiu 九. 简化
3:O|p[2)L 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。
aGOS9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Sp6==(:. 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:
R4X9g\KpAt 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/d+v4GIB +-*/&|^等
x<`^4|< 2. 返回引用。
lVuBo& =,各种复合赋值等
g:O/~L0Xb 3. 返回固定类型。
r$v\ \^?2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Wks zNh 4. 原样返回。
]x).C[^ operator,
ce;$)Ff\ 5. 返回解引用的类型。
^OV!Q\j.q operator*(单目)
oxBTm|j7 6. 返回地址。
VX*+: operator&(单目)
T
Xiu/g( 7. 下表访问返回类型。
] g<$f#S operator[]
$EHFf$M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ub!lHl operator<<和operator>>
\!hd|j?&6 -Bq]E,Xf) 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。
n=)LB&
m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pP#D*hiP-g /Xj{]i3{ template < typename Left >
k( Ik+=u struct value_return
dWi<U4 {
*o5[P\'6 template < typename T >
QW'*^^ struct result_1
Pl!E$
{
ju5o).!bg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EXF]y}n } ;
_xH<R l-cBN^^ template < typename T1, typename T2 >
pHx$ struct result_2
3-E-\5I {
~+d{:WY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;jaugKf } ;
Tay$::V } ;
~9OZRt[& ]8R@2L3s bHcBjk.\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b)x0;8< iITMBS`} 下面我们来剥离functor中的operator()
:Jf</uP_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
dGj0;3FI% +8W5amk.P| return l(t) op r(t)
R>Dr1fc} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
).`v&-cK4E return op l(t)
,;hpqu| return op l(t1, t2)
1JUj e return l(t) op
;&gk)w6* return l(t1, t2) op
4%zy$,|e return l(t)[r(t)]
Pwj|]0Y@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+)bn}L>Rl 3.Yg3&"Z 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:
d2NFdBoI 单目: return f(l(t), r(t));
jz
HWs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e`U
6JzC 双目: return f(l(t));
5~Ek_B return f(l(t1, t2));
kN3 <l7 下面就是f的实现,以operator/为例
cHVJ7yAZI :/%Y"0 struct meta_divide
qdy(C^(fa {
u,nn\>Y template < typename T1, typename T2 >
ES!e/l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
GRJ6|T$!?$ {
VwRZgL return t1 / t2;
Qd\='*:! }
cl1ygpf( } ;
n_rpT.[ 1_Ks*7vuq 这个工作可以让宏来做:
PNd'21N j!NXNuy: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@;KYvDY template < typename T1, typename T2 > \
<wb6)U. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-"S94<Y 以后可以直接用
0:71Xm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0:n"A,-p 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
"f<gZsb (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。。。)
R2?s
NlF )ii aT~
] 5M~+F"Hl 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
,?Ie!r$6 l5=ih9u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wkPjMmW+! class unary_op : public Rettype
CbW[_\ {
[&4+
<Nl' Left l;
'_V9FWDZ public :
]P#W\LZp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:!Dm,PP% :*h1ik4t template < typename T >
t2vm&jk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y>/_A%vQU {
h,B4Tg' return FuncType::execute(l(t));
AG}j'
}
BfCM\ij ,`Z4fz: template < typename T1, typename T2 >
gE$Uv*Gj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rr2!H%: {
/*>}y$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
YmFg#eS }
t:V._@ } ;
0G-obHe0 9G2rVk EI*~VFx 同样还可以申明一个binary_op
P
qC#[0Qy +jZa A/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;,6C&|n]w class binary_op : public Rettype
-0<vmU {
,SNrcwv Left l;
"adic?5 Right r;
xM!9$v public :
!4D?X\~"% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_b/zBFa% Jn d_cJ ]a template < typename T >
.tGz, z} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vV$t`PEY {
1\UU" return FuncType::execute(l(t), r(t));
ilVi }
jSHFY]2 6;:D!},'c template < typename T1, typename T2 >
.%7Le|Fb" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g(X`.0 {
<QFayZ$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+>1?ck }
YLTg(* } ;
T%&vq6 zj]
g^c; 8<T~AU8'* 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
sRZ<c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
F(."nUrf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T(Q ~b 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`pCy:J?d>l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LTzdg >\oJ 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。。。
@v@F%JCZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_eq$C=3Ta 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
#BcUE?K*N 下面是修改过的unary_op
C P&u lEwQj[ k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`:~Wu/Ogr class unary_op
>itabG-& {
zI,Qc60B Left l;
Y DHP-0? (pv}>1 public :
'" %0UflJS f 42F@M(: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~7KH/%Z- wG7>2*( template < typename T >
@ :PMb Ub struct result_1
:x[()J~N {
Ri`6X_xU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Mb[4_Dc } ;
ttJ'6lGXh Z]G#: template < typename T1, typename T2 >
-
A@<zqu struct result_2
GVlT+Rs7 {
:ChXzZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a}f/<-L } ;
7?uDh'utt +x`pWH]2 template < typename T1, typename T2 >
=oh%-Sh: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XKZsX1=@R {
,q#SAZ/N return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!',%kvJI }
b/m.VL
_+aR|AEC template < typename T >
{D",ao
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@ewi96 {
X)iI] return OpClass::execute(lt(t));
#"!ga)a%L }
x+za6e_k" -hm/lxyU } ;
y7!& +:ms`Sr> w.J$(o(/ 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
L)\<7 好啦,现在才真正完美了。
'Z.C&6_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Zqe$S
+u f1'X<VA template < typename Right >
C@:X9NU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FGP^rTP)e {
/ivVqOo return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Yl'8"
\HF }
Dzu//_u 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。
Pf%I6bVN9 'a JE+ Z:AB(c KFO
K%vbM <Fx%P:d 十. bind
W<#!H e 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。
<XDnAv0t 先来分析一下一段例子
:NWIUN /*BU5 Z&iW1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
YuVlD/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$G)HU6hF* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*My9r.F5o 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
T+B-R\@t 我们来写个简单的。
M6Xzyt| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}ff^^7_ 对于函数对象类的版本:
>jmHe^rH J%r:"Jm[y1 template < typename Func >
(2Lmu[ struct functor_trait
3o>JJJ=] {
wL:7G typedef typename Func::result_type result_type;
g|3bM } ;
sxRKWM@4 对于无参数函数的版本:
GJQ>VI2cY "?aI template < typename Ret >
4\|Q;@f struct functor_trait < Ret ( * )() >
d(V4;8a0 {
Bnk<e typedef Ret result_type;
<Rn-B).3bs } ;
L?|}! 对于单参数函数的版本:
U<sGj~"# 1fIx@ template < typename Ret, typename V1 >
O9?.J,,mVh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)hQ]>o@i{ {
e&T-GL typedef Ret result_type;
3ww\Z8UeK } ;
73'A Q")UJ 对于双参数函数的版本:
e>c
-b^{& }{@y]DcdM4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6[R6P:v&'G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4<PupJ {
pRE^;
4}z typedef Ret result_type;
^`SEmYb; } ;
}s'=w]m 等等。。。
GLZ*5kw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NhNd+SCZ@ y!x[N!a template < typename Func >
M"p%CbcI] struct func_return
Pke8RLg2A {
oO3^9?Z template < typename T >
svxjad@l/
struct result_1
V*2*5hx {
{4/*2IRN9h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?#&[1.= u } ;
(vD==n9Hd >m!Z$m([J template < typename T1, typename T2 >
n=~!x struct result_2
<{;'0> ToM {
@oH\r-jsgu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.XeZjoJ$z } ;
&3"ODAp' } ;
7\yh(+ kN c1FSQ
m81 \zk>cQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F{Yr8(UHA 9-_Lc< template < typename Func, typename aPicker >
q&?hwX
Z7 class binder_1
b~ *iL!< {
:a2[d1 Func fn;
r|u R!=*|? aPicker pk;
N>a~k}pPH public :
^q& Rl\ N\. g+ W template < typename T >
"'Gq4<&y struct result_1
F,VWi$Po\N {
\/SOpC typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#l-zY}& } ;
D'ZUbAh! ZRw^<
+ template < typename T1, typename T2 >
kRwY# struct result_2
@mg5vt!$` {
2g5 4<G*e typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V,c^Vqy } ;
'?.']U,: $ 5$>buYF binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
I
H#CaD %q;y74 template < typename T >
{0fQE@5@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iI'ib-d {
:?z@T[- return fn(pk(t));
u-jc8W`Zd }
B+R|fQ template < typename T1, typename T2 >
Z]2z*XD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nB :i G {
<Tbl|9 return fn(pk(t1, t2));
p^w)@^f }
rbv } ;
J~`!@! jJvd!,=) %cDTq&Q 一目了然不是么?
>Q"3dw 最后实现bind
KdZ=g ZSH tp!eF"v= ^jpQfD e6 template < typename Func, typename aPicker >
ER&\2,fZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`e7vSp {
= 4|"<8' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6q0)/|,@ }
S_??G:i b 5K"lPr 2个以上参数的bind可以同理实现。
g~9rt_OV 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。
MZX@Gi<S[ C~.\2D`zy 十一. phoenix
cR55,DR,#W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5BLBcw\; ?l
@=}WN for_each(v.begin(), v.end(),
? uP5("c (
l`X?C~JhJ do_
r~,3 [
9]G~i`QQ cout << _1 << " , "
vGJw/ij'X ]
E"/k"1@ .while_( -- _1),
qn{9vr cout << var( " \n " )
,|zwY~lt5 )
Dcs O~mg );
#-"C_~-MH pR`nQM-D 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:
d:]ZFk_* 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
T(cpU,Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%7\l+g, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O\]{6+$fm! &i`(y>\ wF6a*b@v template < typename Cond, typename Actor >
}+u<w{-7/ class do_while
,ag*
/ {
R Eo{E Cond cd;
{ VM^K1 Actor act;
C\bJ_vl;' public :
ao(Lv+
template < typename T >
N0K <zxR struct result_1
-Fop<q\b {
^foCcO typedef int result_type;
DI-CC[ } ;
4QiV@#o: ,CqGO %DY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Lke!VS!P& 81I9xqvSd~ template < typename T >
Ib/e\+H\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z<yqQ[ {
7o*~zDh@fH do
/6 x[C {
PCc{0Rp\vk act(t);
D7B g!* }
iM8l,Os]<f while (cd(t));
}^n"t>Z8 return 0 ;
(v}l#M7w }
R"F: ( } ;
i{HzY[ 8f'r_," v.,D,6qZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1^WkW\9kO 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。
LiGECqWBa' 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。
(J(SwL| 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。
YXU2UIY<~ 下面就是产生这个functor的类:
]yFO~4Nu ] J|#WtS !\Xrl) $j{ template < typename Actor >
$c+:dO|Fb class do_while_actor
RWJyd= {
H:16aaMn( Actor act;
.NF3dC\ public :
{
"f}
}}l do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>4=7t&h wo86C[ template < typename Cond >
W<~u0AyO
3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y;.5AvfD } ;
$ 93j; b'`C<Rk a72L%oJ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/Hq#!2) 最后,是那个do_
h?->A# G*zhy!P )fke;Y0 class do_while_invoker
j4#S/:Q<7 {
9m%+ 6#| public :
"1Y DT-I" template < typename Actor >
og*ti!Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p%\&M bA {
eFQz G+/ return do_while_actor < Actor > (act);
H]{`q }
Vg"v C } do_;
OeQ~g-n j#H&~f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
S09Xe_q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]4\6_J& 最后来说说怎么处理break和continue
HJe6h. P 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。
Fa X 3@Sd! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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