一. 什么是Lambda
IZoa7S&t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nxw]B"Eg 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,
XX#YiG4|J '3
5w( Jn-iIl I HgYgn class filler
5Jlz$]f {
tUH#% public :
Y]Td+Zi void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+2!F6"hP } ;
Tt<Ry'Z$3 :VX?j3qW QD-#sU]
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
({87311% weYP^>gH' ?>LsIPa I#tn/\n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;"Q{dOvp ;J Fy
8Rj QG$LbuZ` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Tn8Z2iC FT!|YJz<K KFvNsqd I6ffp!^}Y 二. 战前分析
2'$p( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
zVFz}kJa 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
UB|f{7~& i!@L`h!rw t ]7>' U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8HS1^\~(6l /* --------------------------------------------- */
`9SuDuw;s vector < int *> vp( 10 );
-Xb]=Yf- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
< {$zOF} /* --------------------------------------------- */
e?rp$kq7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nJ<h}*[ /* --------------------------------------------- */
>r6`bh
[4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Zu951+&` /* --------------------------------------------- */
"JzQCY^C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?kMG!stgp} /* --------------------------------------------- */
iqW
T<WY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-Zh`h8gX GcmN40 l_Mi'}j ' !>t( Sa 看了之后,我们可以思考一些问题:
21_>|EKp 1._1, _2是什么?
Wt*&_+ae 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
D7T(B=S6 2._1 = 1是在做什么?
bX23F? 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\#Ez["mD
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
sS7r)HV&GI VC,wQb1J/ nSdta'6 三. 动工
x>TH yY[sq 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
qc;9{$?xV &_n~# Mex l$=Y(Xk n@r'b{2;l template < typename T >
Q5b~5a class assignment
F?TxViL {
Z6#}6Y{ T value;
L?T%;VdG'> public :
?]+{2&&$
assignment( const T & v) : value(v) {}
v0&E!4q*' template < typename T2 >
O:3LA-vA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{PZNJ 2~ } ;
`],'fT|,S &>y[5#qOl r*'a-2Au 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hY XH9: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k \rzvo=U Rl@k~;VV xrd@GTaI {W*_^>;K class holder
H.cN(7LXm {
_PUgK\ public :
Exd$v"s
Y template < typename T >
1D159 NLB assignment < T > operator = ( const T & t) const
kW=g:m {
oVk*G return assignment < T > (t);
f Glvx~ }
!.9pV.~ } ;
t '
_Au8 0]%0wbY1 RQiGKz5
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
zG)XB*c ~H"Q5Hr static holder _1;
Rrh?0qWs Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;T6{J[
h } m5AO 4: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k1Cx~Q)XC 而不用手动写一个函数对象。
-ZwQL="t CZaUrr M\\t)=q I!'PvIyO 四. 问题分析
G=?2{c}U 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
~gU.z6us 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
oj\av~cI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=d07c 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*j9{+yO{ZE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6;"^Id <k'JhMwN 五. 问题1:一致性
44;ZX$HL 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?|
N0APX4j 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zGKDH=Yy ; lFvRXV^+f struct holder
:6R0=oz {
hF`e>?bN //
W[B%,Km%] template < typename T >
t[gz#' T & operator ()( const T & r) const
#m 2Ss {
"p]bsJG return (T & )r;
`R:p-"'b }
*6uZ"4rb. } ;
R7axm<PR= =fA*b 这样的话assignment也必须相应改动:
MLD-uI10{ x\HHu] template < typename Left, typename Right >
t\YN\`XD class assignment
d:KUJ
Y. {
.1F(-mLd Left l;
xRum q Right r;
$gKMVgD" public :
0sxZa+G0o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Om
#m": template < typename T2 >
5:[<pY!s# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^@W98_bd; } ;
*5KV DOd
H"v3?g`S% 同时,holder的operator=也需要改动:
|0!oSNJ 7)Zk:53] template < typename T >
/58]{MfrJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
jTVh`d<N {
:|%dV}j return assignment < holder, T > ( * this , t);
BN!N_r }
)Rhy^<xH E+XpgR5 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。
iCA!=%M@D 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C'~K am S &=bWXNU. return l(rhs) = r;
j#KL"B_A 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。
`dB!Ia| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?,Z[)5 ZN -mD<8v[F template < typename Tp >
f5)4H class constant_t
cW+6Emh {
ZM)Y Rdh const Tp t;
#is1y3yh public :
$|0_[~0-n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H8^U!"~E template < typename T >
XL@Y! const Tp & operator ()( const T & r) const
5HWVK . {
Z0yy<9q]2 return t;
?_S f }
:4o08M% } ;
i={ :6K?^ Vs>/q:I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
DK2m(9/`3 下面就可以修改holder的operator=了
?sF<L/P0
F !@ERAPuk template < typename T >
;Dl< GW3< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"T>74bj_|Q {
K@ZK@++ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:]?y,e%xu, }
RRYm.dMIw HS1Gy/6' 同时也要修改assignment的operator()
;Od;q]G7L a3o4> 9 template < typename T2 >
hg8gB8Xq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[X >sG)0S~ 现在代码看起来就很一致了。
] r8
hMv " oWiQ{\IP 六. 问题2:链式操作
<28L\pdG` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}%j@%Ep[ 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。
k_A. aYe 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。
1UR;} 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。
[3Qu @;"& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mDn*v(
f R-v99e iN template < typename T >
^:JZ.r struct result_1
F"7dN *7 {
$s]c'D) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3Q-i%7l } ;
oBVYgv) OG\TrW-ug 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
vIk;x UNc!6Q-. template < typename T >
vfW struct ref
etY/K0 {
{?-@`FR- typedef T & reference;
.SdHFWx } ;
4AI\'M"d template < typename T >
n}8J-/(|+ struct ref < T &>
m@K5eh {
~=W|I:@ typedef T & reference;
ym,UJs& } ;
n<C4-'^U[a #lA8yWxr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&w{""' kYxb@Zn=| template < typename T >
M[wd.\
% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&_Py{Cv@Dw {
e}qG _* return l(t) = r(t);
3EGQ$ }
CTu#KJ?j 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。
}F=+*-SYZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
a<CN2e_Z &@E{0ZD 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
5<-_"/_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]ZkhQ% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
f<.43kv@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d
]LF5*i 最后的布局是:
5B+>28G% Add
>Le L%$ / \
_c}@Fi+E Divide 5
R-Y |; / \
*&VH!K#@{ _1 3
u(ep$>[F#_ 似乎一切都解决了?不。
]lj,GD)c 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。
9Vp|a&Ana 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。
vfG4PJ 6 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:
_C`cO F<8Rr#Z template < typename Right >
Ax[!7~s assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1i;-mYGaMn Right & rt) const
i?R+Ul`Q {
QN=a{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v3 $+l1 }
`I$'Lp#5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=3rPE"@,[ 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。
oiP8~ 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。
VV/6~jy0 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。
lSw9e<jYO 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。
q'kZ3G 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?
4_3O?IY 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:
/]=dPb% t7 |uZHKK template < class Action >
odxsF(Q0p class picker : public Action
,#G>& {
6< x0e;> public :
2UYtFWB9o picker( const Action & act) : Action(act) {}
F,0@z/8a // all the operator overloaded
>sAZT:&gv } ;
%-? :'F!1 (17%/80-J 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。
/ d
S! 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:
QG\lXY, k%w5V>]1 template < typename Right >
G#.(%, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4&r+K`C0 {
0T,Qn{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sW)C6 # }
j-2`yR :O:Rfmr~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q9X7-\n 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。
bSmF"H0cP FY%v \`@1* template < typename T > struct picker_maker
i3I'n* {
XGE:ZVpW typedef picker < constant_t < T > > result;
tqLn A } ;
j?Ki<MD1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XCU.tWR: {
d%l_:M3 typedef picker < T > result;
nenYP0 } ;
mG[S"?C j I 下面总的结构就有了:
tjZ.p.IlG 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。
%)[m bb 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。
%MyA;{-F6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@MIBW)P< 至此链式操作完美实现。
jRN*W2]V 0raVC=[ fsa 七. 问题3
D8P<mIu}Y 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。
`_Bvaej?, %lZ++?&^ template < typename T1, typename T2 >
j.MpQ^eJ7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8%s^>.rG {
eCB(!Y| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a
p-\R }
$ "[1yQ<p P+pL2 BA 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:
mIVnc`3s X%W_cb2 template < typename T1, typename T2 >
O@[c*3]e struct result_2
|fdr\t#'~ {
fII;t-(x typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t
?8
?Ok } ;
dj*%^cI }IvJIr 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?
Q+|8|V}w 这个差事就留给了holder自己。
)&di
c6r zI/)#^ SQ 0wZ_;FN*- template < int Order >
!xoN%5! class holder;
,2mnjq/*Z template <>
P;[5#-e class holder < 1 >
}K,:aN,44\ {
'Im7^!-d public :
PbOLN$hP template < typename T >
9`}Wp2 struct result_1
[\CQ_qs| {
Ms5m.lX typedef T & result;
6U;pYWht } ;
X1U7$/t template < typename T1, typename T2 >
=jdO2MgSg* struct result_2
Lv@JfN"O {
xB{0lI typedef T1 & result;
}OO(uC2 } ;
vlCjh! x template < typename T >
oXwoi! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KNU/Kc# {
U#G[#sd> K return (T & )r;
$|.x !sA }
j"o`K}C template < typename T1, typename T2 >
J 2%^%5&0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C5QPt {
<tK6+isc return (T1 & )r1;
CBx 1.xL }
H=]$9ZH! } ;
r,=xI`XH e#Jx|Ej= template <>
B]dHMLzl class holder < 2 >
\7Hzj0hSi {
ey<u public :
v'* template < typename T >
"!<Kmh5 struct result_1
QytqO{B^ {
]g-(|X~> typedef T & result;
r$=MBeT } ;
_F
xq template < typename T1, typename T2 >
DG8]FhD^b struct result_2
Et@= <g {
\{J gjd typedef T2 & result;
N8(xz-6 } ;
E :*!an template < typename T >
`+$'bNPn& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LNml[" {
-xq)brG return (T & )r;
5%kt;ODS }
zsA6(?)u template < typename T1, typename T2 >
?KpHvf' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!o~% F5|t {
V1Dwh@iS return (T2 & )r2;
(:E_m|00; }
y
%Get } ;
W>eJGZ< b_-ESs]g +<6L>ZAL 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> >。
STu!v5XY}- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g[Ah>
5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;[WW,,!Y %@q52ZQ return l(i, j) = r(i, j);
tu6oa[s 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$s.:wc^ _Hi;Y return ( int & )i;
o%h"gbvMY! return ( int & )j;
N( E\ 最后执行i = j;
;RZ@t6^ 可见,参数被正确的选择了。
W3*BdpTw @B5@3zYs [P8Y +Y(cs&V* <&TAN L 八. 中期总结
iZ#dS}VlJ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Zoj.F 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:gDIGBK, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0trVmWQ8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w=d#y
)1 8lI#D)} mk_cub@ DbJ:KQ!* .g DWv 4][m!dsU 九. 简化
0z/tceW'F 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
G40,KCa 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NUiZ!& 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
2NAGXWE 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aUSxy8% +-*/&|^等
!uLAW_~ 2. 返回引用。
@Ek''a$ =,各种复合赋值等
m9ts&b+TE 3. 返回固定类型。
F6h3M~uR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K+Q81<X~ 4. 原样返回。
UBqA[9 operator,
3 8pw 5. 返回解引用的类型。
m9Gyjr'L operator*(单目)
2H;&E1: 6. 返回地址。
sp0&"&5 operator&(单目)
G& cm5 7. 下表访问返回类型。
G U~?S'{ operator[]
b>;>*'e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QE84l operator<<和operator>>
(G<"nnjK rmpJG|( 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。
LSlaz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pBiC [J\5DctX;c template < typename Left >
9_JK. struct value_return
'VFxg, {
]Rohf WHX template < typename T >
o,9E~Q '`{ struct result_1
H`]nY`HYg {
PKT0Drv}c7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1QtT*{zm$F } ;
}Xyu"P w7p%6m template < typename T1, typename T2 >
1c&/&6#5 struct result_2
Jx1oK {
6[wej$u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~[Mk QJxe } ;
(ZQ{%-i?qR } ;
bB3Mpaw@ /@R|*7K;9 'Kxs>/y3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-en:81a# WqqrfzlM 下面我们来剥离functor中的operator()
'@2pOq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5[`!\vCiZ \6)l(b; return l(t) op r(t)
5fv eQI~! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;[0<QmeI! return op l(t)
u91;GBY return op l(t1, t2)
\:4WbM:B return l(t) op
%\\l/{`eW return l(t1, t2) op
E}c(4RY return l(t)[r(t)]
rmUTl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
f"xi7vJv!f jIK*psaV 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:
YKf,vHau 单目: return f(l(t), r(t));
T({:Y. A; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/u!I2DF 双目: return f(l(t));
Z}f$KWj return f(l(t1, t2));
X/lLM` 下面就是f的实现,以operator/为例
i96Pel xU@YBzbk struct meta_divide
tS#EqMf&o {
LkMhS0?(T template < typename T1, typename T2 >
gsI"G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}XaO~] {
1d7oR`qr return t1 / t2;
+
htTrHjt }
c 6}d{B[ } ;
G5ebb6[+ b=:AFs{ 这个工作可以让宏来做:
o; { Fj"gCBaR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"^ydoRZ template < typename T1, typename T2 > \
H!4!1J.=xw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;TF(opW: 以后可以直接用
Bt[`p\p@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&BqRyUM$F 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
,IA0n79 (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。。。)
~;aSX1
'{\VOU Hhr/o~?;}# 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
]7O)iq% ^)rX27!G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<?&GBCe class unary_op : public Rettype
Tc,Bv7: {
l^:m!SA_ Left l;
/S$p_7N public :
<(6@l@J|6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
699z@>$} Z8(1QU,~2 template < typename T >
= PcmJG] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"BK'<j^q {
%O%+TR7Z return FuncType::execute(l(t));
ED"@!M`1 }
<>A:Oi3^ a k@0M[d template < typename T1, typename T2 >
zKe&*tZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}C/u>89%q {
C#emmg!a\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
/YR*KxIx }
chQt8Ar3 } ;
S6h=}
V) e-,U@_B xM9EO(u 同样还可以申明一个binary_op
F}DdErd!f sVZb[|zSri template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"V&2g? class binary_op : public Rettype
!
o:m*: {
M-K<w(,X Left l;
'C1=(PE%` Right r;
Vg#s public :
^5qX+!3r{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;
@
h{-@ -?!|W-}@G= template < typename T >
"L1cHP~d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]3
YJEP {
k.rP}76 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z 7t 0=U }
mAhtC* 7fLLV2 template < typename T1, typename T2 >
mk~i (Ee typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J|sX{/WT {
Lt8chNi
[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}e6Ta_Z~ }
r[vMiVb } ;
T3[\;ib} ~cz]Rhq ^b~&}uU 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
MX|CL{H 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SDcxro|8i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(?J6vK}S 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。
[`_&d7{-4b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S6B(g_D| 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。。。
N6c']!aM@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=$}P'[V 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4;M 下面是修改过的unary_op
}9R45h}{< 7ks09Cy template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xrA(#\}f$ class unary_op
9bPQD{Qb {
*qAF# Left l;
Dj;h!8t. >@[`, public :
@es}bKP i)1E[jc{p! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yUq,9.6Ig |b;}'
* template < typename T >
xB68RQe) struct result_1
yv9~ {
| H2{%! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+e)So+.W } ;
HPCzh }zj w\ template < typename T1, typename T2 >
iv?'&IUfK struct result_2
K)]7e?:Wu {
MnO,Cd6{%d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T$06DS } ;
vPR1
TMi> 0'TqW9P template < typename T1, typename T2 >
mbsdiab#N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&{7n {
{v+i!a'+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f/Grem }
w^ui%9
&6H Fh?;,Z template < typename T >
+N5G4t#. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F]
+t/ {
:)c >5 return OpClass::execute(lt(t));
%bt2^ }
;J2U5Y NO Gnl6>/L, } ;
$9y]>R k1L GT& lT@5=ou[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@?aNvWeavH 好啦,现在才真正完美了。
x]euNa 现在在picker里面就可以这么添加了:
Eof1sTpA "]LNw=S template < typename Right >
kNI m90,g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BtBo%t& {
"ltvD\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l'&l!D& }
7\"-<z;kK 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Q[i;IbY
p[0Ws460 XU2HWa nOkX:5 zr&K0a{hc 十. bind
L-Xd3RCD 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Fz?ON1\ 先来分析一下一段例子
Nk3]<#$ ~`#.ZMO )FMpfC>An int foo( int x, int y) { return x - y;}
3a:(\:?z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[=Np.:Y% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T)3#U8sT 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。
MQQiQ 2 我们来写个简单的。
$B~a*zZ7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CUnZ}@?d 对于函数对象类的版本:
H5, {Z =V"ags template < typename Func >
/_*: struct functor_trait
q
.tVNKy% {
w6Dysg: typedef typename Func::result_type result_type;
[^"e~ } ;
L0UAS'hf 对于无参数函数的版本:
-njxc{b c[sC 2 template < typename Ret >
b[uTt'p} struct functor_trait < Ret ( * )() >
ZB`!@/3X {
Kw(/#C:$ typedef Ret result_type;
S? r:=GS } ;
]}ff*W 对于单参数函数的版本:
b= F" &m'O :ZS2 template < typename Ret, typename V1 >
PX?tD:,[- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
csRba;Z[ {
PaMi5Pq typedef Ret result_type;
YxS*im[%] } ;
5irewh'R 对于双参数函数的版本:
>Eik>dQ a HjGT{o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A7VF
>{L./ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T >g1!
-^ {
:7W5R typedef Ret result_type;
s<E_74q1 } ;
I}n"6'* 等等。。。
b 7aAP*$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/P^@dL q<oA%yR template < typename Func >
</bWFW~x struct func_return
GY@Np^>[a {
9rn! U2 template < typename T >
@F=ZGmq struct result_1
8}xU]N#EV {
2J 9eeN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S]<G|mn, } ;
RZOk.~[v J-Sf9^G template < typename T1, typename T2 >
'!yyg# struct result_2
b2U[W# {
`"GD'Oa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(cC5zv*E } ;
RvDqo d } ;
"9LPq `dEWP;#cp [<wy@W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/PPk
p9H{ 1?7QS\`)fB template < typename Func, typename aPicker >
B^h]6Z/O class binder_1
eFsku8$< {
oWs&W Func fn;
9nM {x? aPicker pk;
"D3JdyO_S public :
S_ nTp) [0/ ?(i| template < typename T >
;wW6x struct result_1
MAJvjgd.. {
h2=zvD; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kZUuRB~om } ;
@VxBURZ? g=i|D(". template < typename T1, typename T2 >
{[r'+=}l\S struct result_2
[C771~BL> {
d[TcA2nF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/%)MlG } ;
XKks j!'B `+"QhQ4w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KO{}+~,.6 Kz$Ijj template < typename T >
07/5RFmJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%*eZoLDg] {
27u$VHwb return fn(pk(t));
9FWn }
tG%R_$* template < typename T1, typename T2 >
~Ja>x`5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jVfC 4M7 , {
YI%S)$ return fn(pk(t1, t2));
.~b6wi&n }
f fE%{B? } ;
61jDI^: 6|_ S|N :^l*_v{ 一目了然不是么?
2$T~(tem 最后实现bind
WY*}|R2R =1\'xz}p? ;=C^l template < typename Func, typename aPicker >
fC~WuG3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uVp R^
{
{K[+nX=# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8d Ftp3( }
2{U4wTu N3x}YHFF 2个以上参数的bind可以同理实现。
W_iP/xL 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
>"`:w
]^ RgzK 十一. phoenix
veK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vP,WV9Q1u *}mtVa_| for_each(v.begin(), v.end(),
_10#rucr (
J4S2vBe16 do_
78 UT]<Q;K [
J~c]9t cout << _1 << " , "
<D&75C# ]
?d_<S0j-) .while_( -- _1),
aP"i_!\.aa cout << var( " \n " )
q07rWPM
"e )
L`Qiu@ );
2<.}]yi nG8]c9\Q# 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
dFFB\|e;0 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
D_, 2z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#m8Oy|Y9` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.(`u'G= +A:}5{ ZnmBb_eX template < typename Cond, typename Actor >
r*tGT_/6 class do_while
/CX<k gz@ {
j?.VJ^Ff/u Cond cd;
c*ytUI* Actor act;
>6rPDzW`Dx public :
HX<5i>]0\u template < typename T >
nk-?$'i9q struct result_1
%ecg19~L/} {
_oLK"*
[# typedef int result_type;
JH?[hb } ;
d}WAP m re^1fv do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0} {QQB H:~LL0Md% template < typename T >
hPEK@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M
rVtxzH {
DrB= do
} O!LTD {
;OVJM
qg act(t);
bfrBHW# }
D.\p7
NJ while (cd(t));
-M/ny-;`} return 0 ;
P+Hs6Q }
v,2{Vr } ;
Llg[YBJ7> /5wvXk|@ 1;H( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K}a[ ~ 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。
l(<o,Uv[` 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。
`qr[0wM 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。
'zpj_QM 下面就是产生这个functor的类:
5HJ6[.HO f+F /`P% wddF5EcK0 template < typename Actor >
? 8'4~1g`} class do_while_actor
"lUw{3 {
8-+IcyUza Actor act;
-5E%f|U public :
&&>OhH` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~j8x" ph3[}><6 template < typename Cond >
D5U\~'{L picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]Oe#S"-Oo } ;
B)Gm"bLCOZ kOkgsQQ lRentNg0b 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VxsW3*` 最后,是那个do_
r,0> 40^ C>j"Ck^< +]I7) class do_while_invoker
Y&+<'FA {
C' ny 2>uA public :
`Y$LXF~,Om template < typename Actor >
o/9 V1" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-6 DfM, {
)vo PH)! return do_while_actor < Actor > (act);
,.F,]m= }
Jzfzy0$ } do_;
OyTBgS G?a z3>}(+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
kgYa0 e5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YSeXCJ:Iy 最后来说说怎么处理break和continue
8)M .W 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。
^i@t OtS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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