一. 什么是Lambda
PRcW}"m]Qg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2&7:JM~# 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,
RuSKJ,T:9 [Zc8tE2oN &6V[@gmD
ZT;$aNy class filler
(
`T;nz {
tjYqdbA) public :
*\><MXx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a~jU~('4}w } ;
5'>DvCp%M 3BHPD;U |Xz-rgkQ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
If[4]-dq ;cKN5#7 "X<vgM^: %i[G6+- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}EM vEA &p|+K
XIf WrJgU&H{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
p,#t[K g:&YSjO>G 4h% G %>j 2:b3+{\f 二. 战前分析
zl8O @g 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
v;_m1UpuW 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vKrOIBP &d}1)? ~^Ceru"< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D XFU~J* /* --------------------------------------------- */
"&!7wH ,A vector < int *> vp( 10 );
/Mq9~oC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k2]fUP /* --------------------------------------------- */
DAYR=s sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ol^uM .k%_ /* --------------------------------------------- */
Fl8*dXG& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(.r9bl /* --------------------------------------------- */
:@x_& b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'F-;uN /* --------------------------------------------- */
,v^A;,q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gl.uDO%. zoh%^8?o ]{sx#|_S OO$YwOKS 看了之后,我们可以思考一些问题:
_-MILkx\ 1._1, _2是什么?
'c]Fhe fb 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。
\B\G=Y 2._1 = 1是在做什么?
r1pj-
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。
p"l GR&b 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。
goa@e _mBFmXHHS$ @la/sd4` 三. 动工
Dt#( fuk# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&|]GTN`E V=
wWY*C e^ Aw%t
:r+BL@9 template < typename T >
^Kbq.4 class assignment
)c6t`SBwi {
^pc?oDPSg T value;
z*oeho public :
qpt},yn)C assignment( const T & v) : value(v) {}
U))2?# template < typename T2 >
V7S[rI<<r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>Tf <8r, } ;
t>KvR!+`g xGkc_ UM(`Oh8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#qnK nxD 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:q>uj5% Jc=~BT_G 7QXp\<7 |a|##/ class holder
bxc!x>) {
=".sCV9"N public :
qx'F9I template < typename T >
4 (>8tP\Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
?PSJQ3BC| {
V\m51H1mqo return assignment < T > (t);
I9ZJ"29 }
hpBn_ } ;
e~1$x`DH b/]@G05>> qX"m"ko 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ETQL,t9m xXQW|#X\ static holder _1;
V9\y*6#Y, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m1#,B<6 3E$h
W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X-']D_f|, 而不用手动写一个函数对象。
(GJX[$@ +eVm+4WK vO
3-B EJm*L6>@R& 四. 问题分析
VthM`~3 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(@e4;Rv 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。
6xW17P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N
6t `45 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
oFDJwOJ'Bj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_h1:{hF _OY<Hb3%M 五. 问题1:一致性
"o>` Y 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?|
J]gtgt^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}Zp5d7(@w a-Ne!M[ struct holder
&B@qb?UE1 {
*<l9d //
fK1^fzV template < typename T >
|W;EPQ+< T & operator ()( const T & r) const
NVG`XL {
gVpp9VB return (T & )r;
&Tn7 }
gH[lpRu|7 } ;
/e50&]2w BDc "0XH 这样的话assignment也必须相应改动:
E|BiK qp`G5bw template < typename Left, typename Right >
1+NmiGKg class assignment
gt:Ot0\7 {
.ta*M{t Left l;
//H3{^{ Right r;
5:x .< public :
Fwfe5`9' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QAK.Qk?Qu template < typename T2 >
ko<VB#pOMr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*l\vqgv.Z } ;
?Ulc`-d Bg0 aLU)[ 同时,holder的operator=也需要改动:
#zv'N _<P~'IN+n template < typename T >
;WpPdR2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m[!AOln) {
||vQW\g return assignment < holder, T > ( * this , t);
H=k`7YN }
O-K!Bv^
Q wfc[B;K\ 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。
d8T,33>T 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
DozC> `%M}
:T return l(rhs) = r;
q'p>__Ox 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。
^Wz3 q-^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-hP-w> gDJ@s
template < typename Tp >
r]vD] class constant_t
k&>l#oH {
|Zo_x}0 const Tp t;
)iG+pP@.@ public :
F ttny] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f{[,!VG template < typename T >
%C8fv|@:f const Tp & operator ()( const T & r) const
wOp# mT {
umWZ]8 return t;
<AB.`[" }
y|+ltA K } ;
t(:6S$6{e .W+ F<]r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K{00 V# 下面就可以修改holder的operator=了
^(0tNX/XD dsxaxbVj% template < typename T >
?JD\pYg[/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%KmB>9 {
ptmPO4f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}PY?
ZG }
+C)auzY7N r4xq%hy 同时也要修改assignment的operator()
ab 1\nzpd ,b@0Qa" template < typename T2 >
:l>T~&/98 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
NB&u^8b 现在代码看起来就很一致了。
(;T;?v`- IfZaK([ 六. 问题2:链式操作
>P=xzg79 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@$79$:q N 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。
GSW{h[Op 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。
ma
}Y\(38 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。
FK#>E[[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Dg#A b8 ]~(Ipz2NP template < typename T >
ii*Ty!Sa struct result_1
$XI5fa4Tt {
m[{*an\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*k'9 %'< } ;
kkrQ;i)Z i*Y/q-N| 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:
$}k"wI[ |U^
ff^] template < typename T >
Vb 4Qt#o struct ref
'EREut,>' {
?V[yw=sl04 typedef T & reference;
[-$&pB>w8' } ;
SQ5*?u\ template < typename T >
#OWwg`AWv struct ref < T &>
fD\h5`- {
O|j5ulO}&" typedef T & reference;
1"odkM } ;
]jHB'Y }C#YR(] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{=g-zsc]K m2|0<P@k! template < typename T >
K)Db3JIIk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>/bl
r}5
H {
DO03vN return l(t) = r(t);
\\)-[4uC }
$LRFG( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
dIO\ lL
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*qb`wg 82)d.> 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
cR5<.$aY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;v0sM*x%V _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=_yOX=g| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6!"15dPN 最后的布局是:
Zo0&<QWj Add
2qr%xK'^B / \
NOS5bm&- Divide 5
QHs]~Ja / \
y
ph _1 3
N{9<Tf * 似乎一切都解决了?不。
^5T{x>Lj 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。
Xj/X. 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。
[U jbox 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:
e8lF$[i ;c>Yr?^ template < typename Right >
vl*RRoJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gN]`$==c[ Right & rt) const
d=5D 9'+ {
"7<4NV@yQ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hsE!3[[ }
#SqOJX~Q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
R*[ACpxr 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。
1Xs!ew)> 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。
,5\n%J: 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。
uyA9`~p=# 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。
%d7iQZb> 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?
+.R-a+y3 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:
uVO9r-O8p
ZE\t{s0 template < class Action >
,H%\+yn{ class picker : public Action
I&xRK' {
ld?M,Qd public :
;I7Z*'5! picker( const Action & act) : Action(act) {}
8zGzn%^ // all the operator overloaded
@!MbPS } ;
wd]Yjr#%Ii W[?B@ sdSZ 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。
k@Tt,.]; 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:
xl9l>k6, m,KY_1%M template < typename Right >
|s^ar8)=) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5cADC`q {
i!HGM=f return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?~K2&eo }
f65Sr"qB3 b?^n'0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
O>Sbb2q?" 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。
Xm4wuX"e= Vg+SXq6G template < typename T > struct picker_maker
d;^?6V {
!eq]V9 typedef picker < constant_t < T > > result;
Yru[{h8hw` } ;
L8G4K) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3pp
w_?k {
[Ok8l=' typedef picker < T > result;
3u^TJt) } ;
}:mI6zsNj {2x5
V#6 下面总的结构就有了:
EyeLC6u 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。
=FbfV*K9 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。
F"=MU8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fz&}N`n 至此链式操作完美实现。
t>fB@xHBB NIfc/% T42g4j/l~ 七. 问题3
$VA4% 9 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=I(s7=Liu %awS* template < typename T1, typename T2 >
a)1,/:7' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AE711l- {
Lk9>7xY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
="DgrH }
,lnuu v,+@
U6i 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
zEW:Xe) rd))H template < typename T1, typename T2 >
~^S- struct result_2
o
FLrSmY)E {
+joE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
arP+(1U } ;
)ta5y7np
u
B\&
Q; 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
r!^\Q7 这个差事就留给了holder自己。
d_+8=nh3 <.b$
gX d_uy;-3 template < int Order >
/wE_eK. class holder;
!5j3gr~ template <>
aS vE class holder < 1 >
yU"G|Ex {
<6C9R> public :
"yTh + = template < typename T >
:dN35Y] a struct result_1
NE3wui1 V {
V(u2{4gZ typedef T & result;
RRqMwy>% } ;
aT#{t{gkA template < typename T1, typename T2 >
N[bN"'U/1 struct result_2
J'yN' 0 {
s ;s-6%p typedef T1 & result;
RYl3txw } ;
Rr 4CcM template < typename T >
@>2rz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$|(|Qzi% {
lE)rRG+JLW return (T & )r;
xH_ie }
npcBpGL{ template < typename T1, typename T2 >
:ECK
$Cu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0DB<hpC:5 {
8TZA T%4 return (T1 & )r1;
;"Y;l=9_ }
V-;nj,.mY } ;
d Zz^9:C+ J(0 =~Z[ template <>
$Kz\
h#} class holder < 2 >
>|/? Up {
G^rh*cb K public :
d50IAa^p6J template < typename T >
.8qzU47E struct result_1
h2|vB+W- {
4 uy @ { typedef T & result;
p
(xD/E } ;
$qtU template < typename T1, typename T2 >
,}IER struct result_2
'RV\}gqZ {
).+xcv typedef T2 & result;
k]$E8[.t } ;
!|<f%UO template < typename T >
y:|.m@
j1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a&s"#j {
}8V;s-1 return (T & )r;
B`Or#G3ph }
ay:\P.`5) template < typename T1, typename T2 >
?%dCU~ z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;h-G3>Il {
iTugvb return (T2 & )r2;
1x\W521 }
2>MP:yY;K } ;
oj^5G
]_< /R(U>pZ o
>Rw}R 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> >。
S0.- >"L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h2/dhp 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_yxe2[TD Ql#W
/x,e return l(i, j) = r(i, j);
^;)SFmjg% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
KtfkE\KP E2q B: return ( int & )i;
UPVO~hB; return ( int & )j;
#"o6OEy$A# 最后执行i = j;
c+E//X| 可见,参数被正确的选择了。
[L*[j.r7[ f#;ubfi"z ui.QYAYaV GFQG(7G9 uFrJ:l+ 八. 中期总结
%;=IMMK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2\nBqCxR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[.#p 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qe @A5# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d6t)gG*5 uHUvntr qXP1Q3 ?b*/ddIs ;Xfd1 VeNNsg>& 九. 简化
`r~`N`o5A 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@sB}q 6> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:>tF_6 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`eMrP` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F1?CqN M +-*/&|^等
r%Q8)nEo 2. 返回引用。
YZ"+c&V" =,各种复合赋值等
L;.VEz! 3. 返回固定类型。
2_oK5*j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<t?x 'r?@ 4. 原样返回。
7~!I2DV_ operator,
m{:" 1] 5. 返回解引用的类型。
*tTP8ZCQ[ operator*(单目)
YiIddQ 6. 返回地址。
p~Yy"Ec;p operator&(单目)
Vr&el 7. 下表访问返回类型。
3JlC/v#0 operator[]
b[J-ja.
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}"%!(rx operator<<和operator>>
wo7N7R5 Kf:2%_DB OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
L<f-Ed9| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CbTf"pl ]6a/0rg:t template < typename Left >
Z-4K?;g'k struct value_return
Ap
F*a$), {
nu4Pc template < typename T >
]iz_w`I\ struct result_1
~I8v5 H {
bjM-Hd/K typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>VRo|o<D } ;
L"""\5Bn( QE7+rBa template < typename T1, typename T2 >
g>6:CG" struct result_2
6obQ9L c {
bh= \ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/`7 I K } ;
~fyF&+ibp' } ;
+G5'kYzJ C!$Xv&"r ox(* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&M0o&C-1/ ^K7q<X , 下面我们来剥离functor中的operator()
Am2*- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&FL%H;Kfx #Y;.>mF return l(t) op r(t)
EG F:xl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1zdYBb6;j return op l(t)
NJ
>I%u* return op l(t1, t2)
=^BqWC2~ return l(t) op
vg+r?4Q3 return l(t1, t2) op
am]3
"V> return l(t)[r(t)]
LTg?5GwD\j return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<2n'}&F j FgZ}Xp 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:
Q<z)q<e 单目: return f(l(t), r(t));
^bF}_CSE return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
08`f7[JQo] 双目: return f(l(t));
fy9uLl}h return f(l(t1, t2));
=ft9T&ciD 下面就是f的实现,以operator/为例
;])I>BT[ S|l&fb n struct meta_divide
5kK=S {
w+Ad$4Pf" template < typename T1, typename T2 >
Q]!6uA$A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4#TnXxL {
#N; $ return t1 / t2;
RwUW;hU }
}%_qx|(P|t } ;
ymHKcQ Tsu\oJ[ 这个工作可以让宏来做:
*^n^nnCwp 55LgBD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x<8\- template < typename T1, typename T2 > \
Lt>?y&CcQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yU> T8oFh 以后可以直接用
/#29Y^Z)= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
] OUD5T 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
wbBE@RU>! (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。。。)
KUbJe)}g !
&y y*_K=}pk 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
tzZ|S<e6=\ [S%J*sz~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4>l0V< class unary_op : public Rettype
5Lw{0uLr {
"@(58nk Left l;
q5!0\o: public :
I I&< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
anLbl#UV 2mQOj$Lv template < typename T >
vnDmFqelz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O(odNQy~ {
r9<V%PHv return FuncType::execute(l(t));
fD0{ 5 }
Ohc^d"[7 ^[0"vtb template < typename T1, typename T2 >
k/U>N|5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Urn {
L+7*NaPY* return FuncType::execute(l(t1, t2));
-E:(w<]; }
,eDu$8J9 } ;
~bWhth2* 1PmX."a %
^e@`0L 同样还可以申明一个binary_op
*aI~W^N3 =ydpU<aS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y!F!@`%G class binary_op : public Rettype
uO"y`$C$_ {
s88y{o Left l;
\PzN XQ$ Right r;
<vL}l: r public :
L(;.n>/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o7J{+V mLQUcYfR template < typename T >
loLKm]yV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CPVmF$A- {
j|k@MfA return FuncType::execute(l(t), r(t));
(xbIUz. }
J,9%%S8/C eJW[ ] ! template < typename T1, typename T2 >
Jb9F=s+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;KL9oV!<f {
YlrB@mE0n$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K\~v& }
B O]=vH } ;
[#>{4qY2 F'rt>YvF .8:+MW/ 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
22|"K**3J| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
YQ+^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i0iez9B
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。
[t$4Tdd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:SK<2<8h 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,2ME2@OP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qv$!\ T 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)
Vcr VaBw 下面是修改过的unary_op
r,Ds[s)B lJUy;yp_+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bb}?h]a class unary_op
Oi6Eo~\f {
l^
Rm0t_ Left l;
JdO)YlM- X5 j=C] public :
E0<)oQ0Xa> 8<{;=m8cQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XddHP;x R5gado template < typename T >
Fe5jdV< struct result_1
%Lyz_2q A {
x~z_,': typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-Uri|^t } ;
c_Tzyh7l4 K\aAM;)- template < typename T1, typename T2 >
Xo8DEr struct result_2
2kVp_=c {
rw]yKH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3p&jLFphL } ;
St2Q7K5s{ M%|f+u & template < typename T1, typename T2 >
Je@k iE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M/} aq {
-;U3w.- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6rT4iC3Q{ }
<6R"h-u" Dkw*Je#6PX template < typename T >
T/NjNEd# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8 URj1 W {
79wLT\& return OpClass::execute(lt(t));
'in@9XO }
{+Sq<J_`M O_AGMW/2+ } ;
,Bf(r @hsbq l&Q!mU} 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
rVcBl4&1*g 好啦,现在才真正完美了。
`kPc!I7Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
ul=7>";=| : u-.T.zZl template < typename Right >
]F+K|X9- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GI_DhU]~) {
tr=@+WHp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
($SLb6 }
a:b^!H># 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<m]wi7 .8(%4ejJ( s!de2z />F.Nsujy I7zn>^0} 十. bind
/WYh[XKe 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
H(&Z:{L 先来分析一下一段例子
%t[K36,p \igaQ\~ +v-LL*fa int foo( int x, int y) { return x - y;}
?ZX!7^7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ia7D F' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{cR3.%wX 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
" '[hr$h3 我们来写个简单的。
Ag6uR(uI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.Q[yD<)Ubs 对于函数对象类的版本:
tN2 W8d jyQVSQs template < typename Func >
3I*uV!notJ struct functor_trait
m[rL\](- {
61|B]ei/ typedef typename Func::result_type result_type;
=~JfVozU } ;
U|?,N0%Z1 对于无参数函数的版本:
RUX8qT(Z Z
Xb}R^O- template < typename Ret >
L$hc, struct functor_trait < Ret ( * )() >
41}/w3Z4 {
s0lYj@E' typedef Ret result_type;
Ay%:@j(E } ;
xiCN
qk3 对于单参数函数的版本:
+'%\Pr( X" \}sl5 template < typename Ret, typename V1 >
c/'M#h)" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
I.a0[E/, {
HfZtL typedef Ret result_type;
*B{-uc3o } ;
OL9]*G?F 对于双参数函数的版本:
SUu >6'LN MA6P"? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[+gzdLad struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5~U:@Tp {
-[$&s FD typedef Ret result_type;
(:OHyeNt } ;
O<`,,^4w/ 等等。。。
:k N5?t= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
27iy4(4 7E\gxQ(vU template < typename Func >
kwF] TO
S struct func_return
(#z;(EN0t {
\u8,!) 4i template < typename T >
=GTD"*vwr struct result_1
pL)xqKj {
y\Dn^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@'gl~J7 } ;
e?=elN "Z~`e]> template < typename T1, typename T2 >
]#5^&w)' struct result_2
}P.K2ku {
}$:#+
(17 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4 l1 i>_R } ;
\k4pK &b } ;
9FNwpL'C [Auc*@ OHhs y|W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-5xCQJ[ ?`aTu:1#Z template < typename Func, typename aPicker >
a[ i>;0 class binder_1
J 8q {
] R<FKJ[ Func fn;
>HIt}Zh aPicker pk;
R+F,H` public :
L;Vq j]_ /n8psj template < typename T >
4oN${7k0 struct result_1
Xy!&^C` J` {
kXEtuO5FUM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$`v+4] } ;
$l#{_~
"m7 y7La_FPrl template < typename T1, typename T2 >
~?-qZ<9/ struct result_2
ig$jKou
F {
RF!'K
ko typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wibwyzo } ;
e2bLkb3c "qgu$N4/> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hv{87`L'K( &D)2KD"N template < typename T >
O a1'oYIHg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IhwN],-V {
Ysl9f1>% return fn(pk(t));
Wz5=(<{S }
,S0UY):( A template < typename T1, typename T2 >
wB2}uk7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7O9n!aJ {
egWx9xX return fn(pk(t1, t2));
`{<JC{yc? }
-tMA } ;
=R2l3-HA= e z+yP,.# *73AAA5LKa 一目了然不是么?
F0&O/-w&u 最后实现bind
ZHcONYAr ZBC@xM&- )gjGG8Ee template < typename Func, typename aPicker >
8
#Fh> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
VW~Xbyf {
d
"B5==0I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ozuIwzi7N }
hRLKb} "\<P$&`HA 2个以上参数的bind可以同理实现。
d{3I.$ThH 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。
7~D`b1|| ;&q]X]bJ 十一. phoenix
?l>e75V%w Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2$3kKY6$e aTX]+tBoe for_each(v.begin(), v.end(),
}I)z7l. (
>R#9\/s do_
LjCykk [
}`#Bf cout << _1 << " , "
,.h$&QFj; ]
I0(8Z]x .while_( -- _1),
[m
%W:Ez cout << var( " \n " )
5/k)\` )
h>.9RX & );
&62`Wr 0C ?N(u4atC 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Y6+k9$h 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
bYK]G+Ww operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-h=c=P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
tgc@7 vmMV n-\# <jg8y'm@0 template < typename Cond, typename Actor >
"AV1..mu class do_while
yTP[,bM {
3JTU^ -S< Cond cd;
> e;]mU`, Actor act;
??q!jm-m public :
8.PXTOhVL template < typename T >
H RWZ0 ' struct result_1
*TJ< {
O.dux5lfBd typedef int result_type;
)\(lg*?: } ;
F>TYVxQ zo/0b/lQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?!R%o UP5%C; template < typename T >
p_A5C?& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tnA_!$Y
a {
8xc8L1; do
</8be=e7p {
LRhP7D+A act(t);
r*c82}tc }
}k4` while (cd(t));
_!|=AIX return 0 ;
buc,M@> }
h 3eGq:!9 } ;
^
yY{o/6 f2BS[$oV4 nomu$|I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ScM}m 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
b/T20F{W\o 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
~+7a d$ 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。
h4J{j h. 下面就是产生这个functor的类:
QJ[(Y@ O6a mjWp8i
{vf+sf^^q template < typename Actor >
GZxglU,3T class do_while_actor
N02zPC
8 {
%V@R k.< Actor act;
Y8x(#qp, public :
eA3`]XP.`b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,Zf
:R MoC*tImWR template < typename Cond >
oHYD_8'f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
azz#@f1 } ;
CpBQ>!CW COxZ
Q !gD 3CA 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xCDA1y;j 最后,是那个do_
2@"0}po# HV#?6,U} 03i?"MvNo class do_while_invoker
!UUmy% 9 {
c,g]0S?gu public :
B}l}Aq8 template < typename Actor >
zLJ:U`uh\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!#cKF6% {
t?3{s\z 8+ return do_while_actor < Actor > (act);
PHe~{"|d? }
. }-@;:yh } do_;
's56L,^: |j.KFu845 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4iL.4Uj{N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%^Q@*+{:f 最后来说说怎么处理break和continue
$=@9 D,R 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。
'&_y*"/c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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