一. 什么是Lambda
;(sb^O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^ey\ c1K 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,
kK(633s )sQbDA|p Ub"\LUu " n\!y~: class filler
&.}zZ/ {
] !H<vR$8 public :
#G,e]{gs void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MLDuo|? } ;
m4iR
'~L} ]mc,FlhU@ B5cTzY.h- 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:
~7m+cWC-+ CR/LV]G $qvNv[ IJ0RHDod: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_+{s^n=
ql8:s>1T s(dox; d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G$Dg*< +X< Z
43 }"T:z{n q<1@ut 二. 战前分析
ZGrV? @o,6 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。
vL><Y.kOEs 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
emHi=[!i WlY%f}ln PQ5DTk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lRrOoON /* --------------------------------------------- */
V6!oe^a7' vector < int *> vp( 10 );
FUH1Z+9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^b%AwzHH} /* --------------------------------------------- */
1/gh\9h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3drgB;:g` /* --------------------------------------------- */
H1w;Wb1se int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+V) (,f1 /* --------------------------------------------- */
QW!'A`*x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}A#FGH+ /* --------------------------------------------- */
>?kt3.IQ!X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qjWgyhL JmBYD[h, *)w
8fq h$k(|/+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
T7,tJk,( 1._1, _2是什么?
j_{gk"2:d` 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。
u]}Xq{ZN 2._1 = 1是在做什么?
W=DQ6. 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。
MDlCU 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。
> ):b AfI R38
w!6{ Uq&|iB#mF 三. 动工
n;MoMGnPh, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a5)+5 $yt|nO l0
1Lg6+S []Z6<rC| template < typename T >
`wq\K8v class assignment
7W>T=
@ {
Op|Be T value;
MF1u8Yl:0 public :
WcdU fv(> assignment( const T & v) : value(v) {}
[Nq4<NK template < typename T2 >
H 95VU" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
hIdGQKr>V } ;
9KP+ x&f?c=\F >1r>cZn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZF`ckWT:-N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-AbA6_j 6q5V*sJ& Z?b.
PC/ ~E)I+$, class holder
Mn=_lhWK {
JRG7<s$ public :
_[<I&^% template < typename T >
}3+(A`9h f assignment < T > operator = ( const T & t) const
I[R?j?$}> {
3~
qgvAr return assignment < T > (t);
'Hq}h)` }
gKPV* } ;
xNx!2MrR; *BF1Sso f[z#=zv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3U}z?gP[ CfVz' static holder _1;
lUp 7#q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:gR`rc! #de]b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zRKg>GG` 而不用手动写一个函数对象。
OtC/)sX F|"NJ*o} m1frN#3 X`22Hf4ct 四. 问题分析
k<St:X%.O 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
5$y<nMP 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。
!|}>Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
yyXJ_B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
HezCRtxRcc 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|~>8]3. Y c,+oH<bZZs 五. 问题1:一致性
`T mIrc 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?|
wp@c;gK7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
t!K|3>w <=0_[M struct holder
?1[go+56X {
Wy|=F~N //
DO0["O74 template < typename T >
|S.-5CAh4 T & operator ()( const T & r) const
"=Ziy4V {
T\]z0M return (T & )r;
,CCIg9Pt }
M#:Mwa$ } ;
#$8tBo +tuC845 这样的话assignment也必须相应改动:
,,i;6q_f \tQRyj\| template < typename Left, typename Right >
&"d4J?io` class assignment
LDbo {
za24-q Left l;
=n;ileGm+^ Right r;
((H}d?^AJ public :
/at#[Pw~01 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}U8H4B~UtY template < typename T2 >
+pDuRr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
XX/cJp } ;
f}@]dF r d`2VbZC` 同时,holder的operator=也需要改动:
%T88K}?= C=. template < typename T >
Ble <n6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
h883pe= {
Qx
{/izc return assignment < holder, T > ( * this , t);
ptUnV3h }
yy%J{; NjMo"1d 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
7^:s/xHO* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
or(Z-8a_ 0C0iAp return l(rhs) = r;
BB~Qs 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ha;^U/0| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4$.4,4+ YRB,jwne template < typename Tp >
9=h A#t.# class constant_t
/*st,P$" {
}bHdU]$} const Tp t;
=_TCtH public :
l'$AmuGj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^gNAGQYA template < typename T >
{y :/9 const Tp & operator ()( const T & r) const
7|H !( a' {
FCOSgEU return t;
fLPB *y6 }
3:S
Ex;d+ } ;
V}3.K\7 * \f(E#wa 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{GZHD^Ce 下面就可以修改holder的operator=了
M)Y`u }`>u+iH#a template < typename T >
D
@T,j4o assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cl^tX% {
tTC[^Dji return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UiW(/L }
@|r*yi ~,dj)x
3M 同时也要修改assignment的operator()
RaG-9gujI $Nnz|y template < typename T2 >
.LdLm991,Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Wrt3p-N"D 现在代码看起来就很一致了。
,HR~oT^ ~^:/t<N 六. 问题2:链式操作
oE)tK1>;H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%Wn/)#T| 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。
8!E$0^)c| 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。
par
$0z/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ss
|<\DE+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7w YSP&$ GIt;Y template < typename T >
'V .4Nhd struct result_1
miEfxim {
61b,+'- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
A'p"FYlCW } ;
*ofK|r pu,/GBG_ 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:
p~$\@8@ 2-. g>'W template < typename T >
vUY?Eb[ struct ref
A<QYW,:| {
)k- 7mwkZ typedef T & reference;
VNx}ADXu ] } ;
e*:[#LJ]C template < typename T >
a:7"F{D91 struct ref < T &>
,`B*rCOa {
')}$v+9h typedef T & reference;
0A/GWSmF } ;
>pT92VN ` L6H2:pf 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^7vhize rmk'{" template < typename T >
R1\cAP^0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Y:ZI9JK? {
X_!Sm return l(t) = r(t);
;xXHSxa:=W }
b8feo'4Z 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。
#AFr@n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0+m"eGwTm (<=qW_iW 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
lD _
u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gU0}.b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p%G4Js. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;XZ5r|V} 最后的布局是:
TJ
;4QL Add
k;#$Oxa>t= / \
v$owG-_>< Divide 5
:DR
G=-M / \
rX{QgyY&
_1 3
WB"$NYB 似乎一切都解决了?不。
tlA4oVII 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
N"2P&Ho] 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
hm&{l|u{RU OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
kS8srT
/H vWXj6} template < typename Right >
sO~N2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1W"9u Right & rt) const
JU1U=Lu." {
_Oh;._PS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_|g(BK2} }
Xa Yx avq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>OBuHqC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
8n,i5>!d 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Z"mpE+U* 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
o.Mb~8Yu 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
-$.$6"] 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
acRPKTs
H 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
jgs kK ]j}zN2[A template < class Action >
&YmOXKf7 class picker : public Action
fc+P`r {
gOx4qxy/m| public :
4&R\6!*s picker( const Action & act) : Action(act) {}
POtDge // all the operator overloaded
fu?>O/Gn/ } ;
/e!/ UFyGp>/06 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
R5H
UgI 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
v}M, M&? G$xuHHZ' template < typename Right >
i('z~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}^pnwo9vV {
_(0!bUs> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|U8;25Y }
w-HgC k&n7_[]n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pW:U|m1dS 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。
KJ.ra\F ST'L \yebc template < typename T > struct picker_maker
'B8fc-n {
%$:js4 typedef picker < constant_t < T > > result;
ePrbG4xv } ;
Bb}JyT
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@:oMlIw; {
49
fs$wr@ typedef picker < T > result;
<Lyz7R6 } ;
|*Z'WUv |/]bpG 'z 下面总的结构就有了:
qV@xEgW#r 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。
F'C]OMBE 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。
+G7A.d`V} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
j &)|nK;} 至此链式操作完美实现。
mucY+k1>g ]W5s!T_ Y GO ;wIS 七. 问题3
YzhZ%:8 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。
0Dc$nL?TqX )qzJu*cQ template < typename T1, typename T2 >
)d>"K`3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>Djv8 0 {
"@$o'rfT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5\S)8j `8 }
4T Gg`$e; DL2e9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ceH7Rq:4W +S<2d.&~ template < typename T1, typename T2 >
H-1@z$p struct result_2
Ts}5Nk8% {
1&i!92:E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P+%O]v1 Ob } ;
x*}(l%[ '"GdO;}& 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?
6:330"9 这个差事就留给了holder自己。
0 -=onX ZZ] /9oiF% E$F)z template < int Order >
bpzB}nEp class holder;
$O%lYQY] template <>
B5=L</Aj class holder < 1 >
O)\xElu {
[LjYLm%< public :
(|(Y;%>-v template < typename T >
`5O<U~'d struct result_1
[B+o4+K3 {
G\*`EM4 typedef T & result;
nDMNaMYb } ;
JBeC\ \QX template < typename T1, typename T2 >
f$*M;|c1c/ struct result_2
v$+G_ @ {
p#^L
ZX typedef T1 & result;
qVZ=:D{ } ;
wrK$ZO] template < typename T >
H1s{JJAM>i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)WwysGkqol {
eq(|%]a= return (T & )r;
|>j=#2 }
rZKv:x}{6 template < typename T1, typename T2 >
No=f&GVg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tN3Xn] {
iBV*GW return (T1 & )r1;
qAivsYN* }
Dr7,>Yx } ;
J4 !Z,- &EE6<-B- template <>
8ENAif class holder < 2 >
XxB*lX {
xDRK^nmC public :
E36<Wog template < typename T >
ugVsp&i# struct result_1
!xj >~7 {
ZH0 ~: typedef T & result;
?mG
?N(t/h } ;
PM[6U# template < typename T1, typename T2 >
k8Qv>z struct result_2
va~:oA {
_~HGMC) typedef T2 & result;
`zZ=#p/ } ;
03$Ay_2 template < typename T >
G
U0zlG] C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3|P P+<o {
rH8?GR0< return (T & )r;
qW;nWfkYC }
XL EA|# template < typename T1, typename T2 >
o~mY,7@a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>Q[]i4*A {
;#~rd8Z52 return (T2 & )r2;
hCQ{D|/ }
P@k
;Lg" } ;
Fe"0Hp+ |+suGqo by>,h4 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
}eEF/o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6&.[:IHw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
OWtN=Gk XfViLBY(
> return l(i, j) = r(i, j);
!%T@DT=l& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&b"PjtU.X /5U?4l(6[f return ( int & )i;
/3FC@?l
w4 return ( int & )j;
5IVASqYp 最后执行i = j;
^R>&^"oI 可见,参数被正确的选择了。
e] **Z,Z YHvmo@ k}F ;e_ (a&.Ad0{ Ev*HH+:b> 八. 中期总结
N<$uAns 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:
KXicy_@DC` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B<8Z?:3YS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[#lPT'l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DFE?H =qIJXV zVl(?b&CF u^!-Z)W y])xP%q2O )oAK)e 九. 简化
Kc{fT^E 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。
+]5JXt^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)JeiTh^ 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:
.!nFy` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(Pvch! +-*/&|^等
%8S!l;\H5 2. 返回引用。
n+Fl|4 =,各种复合赋值等
!Aj_r^[X` 3. 返回固定类型。
,lL0'$k~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%S$P+B? 4. 原样返回。
R4@C>\c%m operator,
R^%7| 5. 返回解引用的类型。
NBUM* Z operator*(单目)
@B+ 6. 返回地址。
D$#=;H
, operator&(单目)
0DS<( 7. 下表访问返回类型。
UL"JwqD operator[]
-2% [] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?%oPWmj} operator<<和operator>>
:rk]o* q;>' jHh OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Bz/NFNi[p 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N9,n/t U{i9h6b"18 template < typename Left >
i>b^n+74> struct value_return
Q8z>0ci3o {
0($MN]oZa template < typename T >
=_.Zv struct result_1
JMO"(? {
P`V#Wj4\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!C#q } ;
2E=E!Zwt_ ph^qQDA template < typename T1, typename T2 >
xJc'tT6@ struct result_2
G}}oeS {
X#+A?>Z]}< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q0ev*MS9Z } ;
Dve5Ml- } ;
4y%N(^ B6$s*SXNp %DzS~5$G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}ndH|, \*d@_oQ$ 下面我们来剥离functor中的operator()
63-`3R?; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
a/`fJY6rR 36&7J{MU return l(t) op r(t)
;) (qRZd6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ROQk^ return op l(t)
1`B5pcuI return op l(t1, t2)
eJ2[=L' return l(t) op
h/eKVRGs" return l(t1, t2) op
H-7*)D return l(t)[r(t)]
FW[<;$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
zS|%+er~zO ~''qd\.f$ 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:
:vX;>SH$p 单目: return f(l(t), r(t));
EUUj-.dEN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
K& 2p<\2 双目: return f(l(t));
^vsOlA(4 return f(l(t1, t2));
0#sk ]Qz 下面就是f的实现,以operator/为例
N |7<*\o ~g>15b3 struct meta_divide
5
BcuLRId: {
Kq6m5A]z template < typename T1, typename T2 >
2/?pI/W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-+Quw2465^ {
R0*DfJS:Z return t1 / t2;
5
MQRb?[ }
2tn%/gf'm } ;
( 9dV%#G\ ;#fB=[vl"; 这个工作可以让宏来做:
gjyg`% vk;>#yoox #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:M|bw{P* template < typename T1, typename T2 > \
?R"5 .3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;$[o7Qm5r 以后可以直接用
VJHHC.Kz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z''Fz(qMC 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
3<fJ5-z|- (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。。。)
) : Q5u6 .9nsW? xH3SVn(I 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
jCKRoao JJ qX2B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uvD6uIW< class unary_op : public Rettype
%,~; w0 {
JR7~|ov Left l;
A[+op'>k public :
>{Lfrc1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#J^p,6 D|9B1>A,m template < typename T >
ub4(mS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Arfq {
TSHp.ABf return FuncType::execute(l(t));
] ^ }
D8[&}D4 ,u~\$Az6 template < typename T1, typename T2 >
Wc`Vcn1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|a\s}M1 {
3%|<U51 return FuncType::execute(l(t1, t2));
7^|3TTK }
=bv8W <# } ;
S$muV9z2= mpr["C"l :GL|: 同样还可以申明一个binary_op
36Wuc@<H F)DL/'; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H@aCo(# class binary_op : public Rettype
&\!-d%||) {
B*DH^";t Left l;
r OB\u|Pg Right r;
nV']^3b public :
;]nU-> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O@E&lP6 9iS3.LCfX template < typename T >
:Q\h'$C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dF1Bo {
Y>%A*|U% return FuncType::execute(l(t), r(t));
*bv
Iqa }
lD C74g /=7 |FtB` template < typename T1, typename T2 >
eTrGFe!8w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y)(SS8JR {
*+@/:$|U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zWjGGTP~3& }
DO(
/,A<{8 } ;
U35}0NT _ @ju-cv+ .v;2Q7X 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
dHOz;4_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*?KQ\ Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sBSBDjk[ 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。
|c > 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F1%'
zsv 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。。。
NPS=?5p> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7c;59$2( 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
K90Zf 下面是修改过的unary_op
\=5CNe "Ny_RF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ASu9c2s class unary_op
rx^pGVyg {
\LM'KD pP_ Left l;
YnI |AWu0h\keO public :
C2Y&qX, xX"?3%y> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
46e;UUf!d j|? bva\ template < typename T >
\sRRLDj% struct result_1
<F=j6U7
{
b0KorUr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^k-H$] } ;
yyA/x, 5h20\b?=$ template < typename T1, typename T2 >
ff:&MsA|, struct result_2
8{d`N|k {
T-5T`awf typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>StvP=our } ;
9Pem~< q_oYI3 template < typename T1, typename T2 >
JBWiTUk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w=^*)jZ8 {
VVe>} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
F;~ #\X }
k)4|% 9r8{9h: template < typename T >
}xdI{E1 q) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X=.+XP] {
n*O/X return OpClass::execute(lt(t));
7q67_u?@ }
t*D[Q$v &.4lhfI+(Q } ;
(bT\HW%m L>@6lhD)x 3\'.1p 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
h hdn9n 好啦,现在才真正完美了。
|Ec $% 现在在picker里面就可以这么添加了:
3]c<7vdl ~F' $p template < typename Right >
\!YPht picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nFB;! r {
-D(UbkPw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!w/~dy }
2{#quXN9 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。
6DR8(j)=[% !'[sV^ds wCI.jGSBW hU4~`gp ' bT9AV% 十. bind
8KAyif@1:: 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。
gK%&VzG4 先来分析一下一段例子
S$$:G$j Cu|n?Uk :))AZ7_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
3PJ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_5X}&>>lhF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^qk$W?pX 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[*|"RFZ 我们来写个简单的。
chiQ+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ar):D#D 对于函数对象类的版本:
}& 1_gn15 zBoU;d%p> template < typename Func >
}~ + struct functor_trait
JT:9"lmJz, {
Az)P&*2:'` typedef typename Func::result_type result_type;
;N/c 5+ } ;
wvc?2~` 对于无参数函数的版本:
r^\^*FD | Q 5jP`<zWU template < typename Ret >
Z]Qm64^I struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y@r#:BH) {
o 86}NqK typedef Ret result_type;
eFeeloH?e* } ;
`i.f4]r 对于单参数函数的版本:
Gpgi@
Uf gB0)ec 0 template < typename Ret, typename V1 >
:#gz)r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O Ov"h\, {
\]r{73C typedef Ret result_type;
|MBnRR } ;
(Hn,}(3S 对于双参数函数的版本:
h{h=',o1 60p1.;'/a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v
h%\ " h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Z4(2&t^ {
P, Vq/Tt typedef Ret result_type;
j$L<9(DoR } ;
xw=B4u'z 等等。。。
A2+t`[w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d?S<h`{x 7C 4Njei" template < typename Func >
Np=*B_ @8 struct func_return
U5"F1CaW~ {
@lmk e> template < typename T >
nTHP~] struct result_1
)*_YeT&w. {
]-AT(L> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Vl'=92t } ;
tRXM8't >PYe" template < typename T1, typename T2 >
v:vA=R2 struct result_2
:}GxJT4 {
sF|$oyDE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cn_Mz#Z } ;
oS`F Yy } ;
D{8V^%{ [UI
bO@e $GPA6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
j&&^PH9ZY ct]5\g?U' template < typename Func, typename aPicker >
Y] n^(V class binder_1
=*(d+[_ {
xQD#;
7 Func fn;
G's/Q-'[\ aPicker pk;
`n %~#TJ public :
~M\s!!t3 Ti'O 2k template < typename T >
&R8zuD`# struct result_1
OE[/sv {
zO+nEsf^O typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z os~1N]3 } ;
B;-oa;m:E= '<Vvv^Er template < typename T1, typename T2 >
6=kd4'yV struct result_2
]c5Shj5|p {
t]vz+VQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L8$7^muad } ;
sVC5<?OW!p 6#K_Rg>. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f{)*" !BY=HFT template < typename T >
bX9}G#+U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S\ li<xl {
+}1]8:>cq return fn(pk(t));
&/zsIx+ }
L3W
^ip4 template < typename T1, typename T2 >
AI)9E=D% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dE^'URBiA {
epwXv|aSZ return fn(pk(t1, t2));
b"zq3$6* }
9S<W~# zz } ;
D!-zQ`^
<Nw?9P fkI<RgM 一目了然不是么?
Zkz:h7GUG- 最后实现bind
@&~BGh mDq01fU4 tL3(( W" template < typename Func, typename aPicker >
:*8@MjZ4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xL!05du
{
jt]+(sx return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Te.hXCFD }
SZ0Zi\W 5I<?HsK@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
F>}).qx 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。
zJV4) ~<$8i}7 十一. phoenix
G)putk@
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r&H>JCRZ<= ^]v}AEcmW for_each(v.begin(), v.end(),
%]
Bb;0G (
i|=XW6J% do_
cvC;QRx [
2.x3^/ cout << _1 << " , "
:l7\7IT ]
`^6}Dn .while_( -- _1),
p]>bN cout << var( " \n " )
d82IEhZ# )
nyDqR#t );
Ii
K&v<(]
s$]I@;_ 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:
=B/^c>w2 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
ngNg1zV/q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\/,SH?>4x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%bv<OMD OrH&dY #{]=>n)j template < typename Cond, typename Actor >
Vxw?"mhP class do_while
*Lufz-[1 {
`t8e2?GH Cond cd;
yRy9*r= Actor act;
GRs ;-Jt public :
/bw-* template < typename T >
S-L6KA{ struct result_1
).&$pXj {
ZHB'^#b typedef int result_type;
* T~sR'K+| } ;
'N}Wo}1r hMD yE.X- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vWgh?h/ot ) ejvT- template < typename T >
g_}@/5?y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`&+L/ {
U?}Ma f do
+wio:== {
?Z.YJXoKZ act(t);
JlH|=nIaj6 }
}KOu while (cd(t));
WTd})
s return 0 ;
`|v#x@s }
N[mOJa: } ;
PzF)Vg w%$n)7<* Le}q>>o;q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wbpxJtJB 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。
x^;nfqn| 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。
c1z5t]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。
N1SR nJu<f 下面就是产生这个functor的类:
/
)EB~|4'] gF:wdcO |UBJu `% template < typename Actor >
ROfmAc class do_while_actor
.Kv@p jOr {
O}%=c\Pb Actor act;
[F>zM public :
bb<Vh2b>R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T<ua0;7 ;Joo!CXHO template < typename Cond >
.K0BK)axO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZuE0'9 } ;
2ru6bIb; Ex Qld c.XLEjV| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@e slF 最后,是那个do_
I4)vJ0 Obd! `W/6xm(X5; class do_while_invoker
w gufk{: {
_%>.t public :
R@EFG%|`_ template < typename Actor >
Vt&I[osC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*r_.o;6 {
Comuc return do_while_actor < Actor > (act);
i<T`]g }
eFx*lYjA } do_;
FJD*A`a ,CdI.kV>o2 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zZy>XHR
H 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M\]E;C'"U 最后来说说怎么处理break和continue
DnTM#i: 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。
[C&c;YNp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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