一. 什么是Lambda
Yc`PK =!l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WQ1K8B4 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,
BbG=vy8'l o>^@s4t 9i`MUE1Sh !*!i&0QC~R class filler
6^QSV@N| {
/P[ @o public :
@W.0YU0|J void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2{A/Fbk } ;
l\6.f_ /St d6B* (.~,I+Cz' 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:
tSX,*cz CyKupJ.Fq z{(c-7* M?v`C>j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fO{'$?K s*tzU.E( fq(3uE]nC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-Gj."ks $h|8z .2f0e[J )U+Pt98" 二. 战前分析
*@E&O^%cO 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2>F`H7W 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#9/S2m2\YG #XeEpdE F* _ytL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7hAc6M$h; /* --------------------------------------------- */
A 6j>KTU vector < int *> vp( 10 );
A3A"^f$$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rrrn8b6
/* --------------------------------------------- */
#@Rtb\9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'/GZ/$a_l /* --------------------------------------------- */
0czEA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
BDcA_=^R& /* --------------------------------------------- */
h,x'-]q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O[5u6heNMr /* --------------------------------------------- */
JL=s=9N;3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&\5%C\0Z< A)HV#T`N ;@/vKA3l. Lw<%?F ( 看了之后,我们可以思考一些问题:
D8=a +!l- 1._1, _2是什么?
#vPf$y6jCI 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。
m%.7l8vT 2._1 = 1是在做什么?
UEH+E&BCC 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。
^~DClZ 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。
%&&;06GU} MuP&m{ ZJ'FZ8Sx 三. 动工
_8s1Wh G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8?[#\KgH1 6B&ERdoX kWxcB7)uk %R-KkK<S template < typename T >
deqL class assignment
p77 {
8gXf4A(N T value;
~Aoo\fN_U public :
e)kVS}e? assignment( const T & v) : value(v) {}
vFH1hm template < typename T2 >
(k<__W c_t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(T8dh| } ;
dL|*#e q":0\ar&QT }!1pA5x$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Na>?1F"KHk 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qAirH1# *K=Yrisz S)z5=N(Xz g6(u6%MD class holder
> m##JzWLr {
NSDls@m public :
l3;MjNB^V template < typename T >
PJ'.s
assignment < T > operator = ( const T & t) const
8BggK6X {
dH+oV` return assignment < T > (t);
)jm u*D5N }
9p%8VDF= } ;
{"@E_{\ (7?jjH^4 I>%@[h,+ 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:
'/GZ,~q O`2hTY\ static holder _1;
+Hf Zs"x Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ehr,+GX ALl0(<u67 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5}he)2*uD 而不用手动写一个函数对象。
Fy-|E>@]D .J.|
S4D Qhsk09K_=4 6^vHFJ$ 四. 问题分析
U=>4=gsG 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。
Z*M-PaU} 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。
sI#r3:?i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8~eYN-#W& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I+FQ2\J*H 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(VH0+ v@;!fBUt 五. 问题1:一致性
707-iLkt.1 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?|
|c3Yh,Sv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jLgx(bMn )@\m0bnF struct holder
X0Zr?$q
{
UWW_[dJr //
hwB>@r2 template < typename T >
0Lki( T & operator ()( const T & r) const
Wz-7oP%;I {
'qnnZE return (T & )r;
-40OS=wpA }
8[mj*^P } ;
z! /
MBM h;Se.{ 这样的话assignment也必须相应改动:
@Sd l~'" oZ"93]3- template < typename Left, typename Right >
,`;Dre class assignment
O*y@4AR"S {
BZ-)XF'4 Left l;
xH/Pw?^ Right r;
?j-;;NNf public :
E-XFW]I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#vBS7ba template < typename T2 >
;OY*`(Id T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
N77EM } ;
$][$ e kK il]L 同时,holder的operator=也需要改动:
"
H;iAv r4(Cb_ template < typename T >
ju%t'u\' assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*w_f-YoXp {
O a#m}b return assignment < holder, T > ( * this , t);
&a];"2 }
u @eKh3! {5N!udLDr5 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。
:c^9\8S
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#E#.`/4 GPVqt"TY return l(rhs) = r;
ye-R 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。
_Vf0MU;3f+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_/%,ZoZ2 SwVdo|%.? template < typename Tp >
.*+KQA8 class constant_t
)3RbD#? {
-+w^"RBV const Tp t;
XVNJ3/ public :
GO=3<Q{; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)OgQ&,# template < typename T >
D?<R5zp const Tp & operator ()( const T & r) const
6m!%X GZT {
i%a jL return t;
!JE=QG" }
{9yW8&m } ;
T%p/( A3=$I&!% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
35X4]
t 下面就可以修改holder的operator=了
>7^i>si [r"`rBw template < typename T >
~Q/G_^U: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X9xXL%Q {
N&'05uWY} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
M,j3 z# }
h,WF'X+ }9,^=g- 同时也要修改assignment的operator()
`OWw<6`k U)g27*7 template < typename T2 >
;mYj`/Yj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c _faW 现在代码看起来就很一致了。
"Ooc;xD3< (aa}0r5 六. 问题2:链式操作
AyUiX2=w1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g0
NSy3t 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。
[#hoW"'Q9 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。
DHnu F@M 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。
_[_mmf1;:' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3vK,vu q c5e
wG template < typename T >
;[>g(W+ struct result_1
hRWRXC9 {
DRUvQf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rBY{&JhS } ;
|KQkmc )^'g2gVK+p 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:
Z(=UZI? t@1bu$y template < typename T >
nC>'kgRt struct ref
#lHA<jI {
L1i:hgq0] typedef T & reference;
_~_E(rTn } ;
`[*n UdG template < typename T >
KL}o%wfLy struct ref < T &>
Q1yj+)_ {
$JTQA typedef T & reference;
PfKF!/c
B } ;
u:FFZ '3MCb 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B}YpIb]d ozr82 template < typename T >
T.{sO` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
' QrvkQ {
ZSo#vQ return l(t) = r(t);
%tRQK$]c }
YLEa;MR 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。
g)@d(EYY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
UZ"jQJQ n2#Yw}7^,o 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
DfJHH)Ry} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
RXF%A5FXh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_,m|gr,S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
XA*sBf 最后的布局是:
#~Z55D_ Add
!y{t}|U/d / \
wC~ra:/?:7 Divide 5
4tb y N / \
q0l=S+0 _1 3
aN/0'V|&ym 似乎一切都解决了?不。
}wh
sZ 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。
=/b WS,= 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。
g;Lk 'Ky6 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:
j$z<wR7j0 '.mHx#?7 template < typename Right >
0;bi*2U assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
RTgR>qI&) Right & rt) const
|<q9Ee {
gPu0j4&- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JXBTd=r_oM }
#cRw0bn: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7oK7f=*Q 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。
:+m8~n$/ 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。
B?G!~lQ)o 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。
nbGB84 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。
#`>46T 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?
{B_pjs 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:
fuQb h z+Cw*v\Y template < class Action >
d
Xiv8B1 class picker : public Action
xp4w9.X5( {
yl=_ /'* public :
UY!N"[& picker( const Action & act) : Action(act) {}
5:o$]LkOWC // all the operator overloaded
*61+Fzr } ;
q*^F"D:?k 4%3R}-'mh 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。
S-8wL%r 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:
2KUm(B.I @DYxDap{ template < typename Right >
9EE},D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P9\!JH! {
.Kn)sD1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U60jkzIRH }
*/|Vyp- 6^oQ8unmS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZDI%?.U 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。
Eep*,Cnt0 eoC@b/F4 template < typename T > struct picker_maker
#ZPU.NNT? {
pnvHh0ck_ typedef picker < constant_t < T > > result;
)<kId4E } ;
kbxy^4"X template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@LzqQ[ {
*f? z$46 typedef picker < T > result;
Gg\805L@ } ;
nJvDk h#h1 e+!+(D 下面总的结构就有了:
t~luBUF 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。
RO([R=.`/ 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。
Z]1=nSv picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eu]t.Co[X 至此链式操作完美实现。
Nf#8V| P?y3YxS D};zPf@!p 七. 问题3
q]-CTx$ 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。
j#C1+Us b&y"[1` template < typename T1, typename T2 >
DRBRs-D ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+0,{gDd+
{
fVU9?^0/)9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wz,T7L }
*q ?-M"K f?ImQYqP
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:
nZfU:N =
}&@XRLJ template < typename T1, typename T2 >
]y4(WG;: struct result_2
Bc/'LI.% {
M<A*{@4$w& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X_7cwPY } ;
Ag>E%N A?DgeSm 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?
fjE 这个差事就留给了holder自己。
urlwn*!^s n9;z= p m4g),s template < int Order >
\WDL?(G< class holder;
$Vi[195]2 template <>
T,Bu5:@# class holder < 1 >
J H%^FF2 {
[|=#~(yYQ public :
-`iXAyr)m template < typename T >
\k#|[d5W struct result_1
an4^(SY {
,_JhvPWR,) typedef T & result;
uN:|4/;{& } ;
},"T,t# template < typename T1, typename T2 >
ndSM*Fq struct result_2
SNV[KdvP* {
GwOn&EpY! typedef T1 & result;
BEQ$p)
h } ;
8sDbvVh1F template < typename T >
23lLoyN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x}g5 {
B@:c8}2. return (T & )r;
+0w~Skd, }
a?zn>tx template < typename T1, typename T2 >
>q'xW=Y
j\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3f u*{8.XZ {
^J?ExMu return (T1 & )r1;
hmA$gR_ }
*H"IW0I } ;
gaK m`# @}
nI$x. template <>
B? Vr9H 7n class holder < 2 >
S~dD ;R {
KjrUTG0oA public :
~wMdk9RQ template < typename T >
Bs@!S? struct result_1
g>lJZD@ {
m15MA.R> typedef T & result;
fn%Gu s~ } ;
u|!On template < typename T1, typename T2 >
0ssKZ9Lc struct result_2
*V\z]Dy-[ {
/Hox]r]'e typedef T2 & result;
iqzl (9o.D } ;
Qy)+YhE template < typename T >
*K9I+t"g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dLtSa\2Hn {
+E8Itb, return (T & )r;
4"OUmh9LHB }
Yy 4EM template < typename T1, typename T2 >
-BY'E$]4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bYuQ"K
A$ {
0_}^IiG return (T2 & )r2;
wq[\Fb` }
[0_JS 2KE } ;
`EV"
/&` a@|/D\C R^}}-Dvr 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> >。
G}o?lo\#h 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S?X2MX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
dQoZhE Uoskfm return l(i, j) = r(i, j);
D;f[7Cac 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\hjGw,d 16iymiLz& return ( int & )i;
!Gv*iWg return ( int & )j;
_(CuuP$`I 最后执行i = j;
xwjim7#_: 可见,参数被正确的选择了。
1E(~x;*) N30w^W& %+WIv+< g$&uD -hM
nA)+ 八. 中期总结
u
N%RB$G 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:
XA
cpLj] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ep"YGx[V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
64Ot`=A" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lpW|GFG h)%}O.ueB vepZod}D .g CC$ x^UE4$oo E$$pO.\ 九. 简化
4T*RJ3Fz! 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。
y-UutI& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r]XXN2[jO 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:
5e!YYt> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@ljvTgZ(X +-*/&|^等
%ZNp 2. 返回引用。
8
S'g% =,各种复合赋值等
J 4$^Hr 3. 返回固定类型。
!J34yro+s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cJEOwAN 4. 原样返回。
TBfX1v|Z) operator,
O"otzla 5. 返回解引用的类型。
5K1WfdBX7) operator*(单目)
X(D$eV 6. 返回地址。
!i0jk,[B= operator&(单目)
/Q7cQ2[EU 7. 下表访问返回类型。
ZE#f{qF( operator[]
j@1rVOmK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
E,Q>jH operator<<和operator>>
GCxtW FXH _Qy3A T~ 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。
)ca^%(25!z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@w1@|"6vF | v?
pS template < typename Left >
9/lCW struct value_return
QjW7XVxB#N {
RU>Hr5ebo template < typename T >
H'Mc]zw_, struct result_1
zj!&12w%3 {
Ua.7_Em typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5xZ *U } ;
Oeo:V" -+1it template < typename T1, typename T2 >
^*7~ Wxk5 struct result_2
Nw'3gJ: {
j@0/\:1(U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;T0Y=yC } ;
c#qOK } ;
|aiP7C %IS'R`;3 By=/DVm)= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GW]E,a :kycIM]s 下面我们来剥离functor中的operator()
=e7,d$i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZeD""vJRY )oO cV% return l(t) op r(t)
@MfuV4* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
O?uT'$GT return op l(t)
_VU/j9<+ return op l(t1, t2)
/Kmzi9j+ return l(t) op
"ei*iUBN: return l(t1, t2) op
M\wIpRD, return l(t)[r(t)]
xCH,d:n= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L[zg2y eSZS`(#!( 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:
B;'Dh<J1 单目: return f(l(t), r(t));
&tFVW[( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sQ65QJtt0A 双目: return f(l(t));
; 6Wlu3I return f(l(t1, t2));
_m!TUT8o 下面就是f的实现,以operator/为例
|irqv< r dw)SF, struct meta_divide
TlExw0i! {
^'S0A=1 template < typename T1, typename T2 >
Lm<"W_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
||y5XXs {
9X8{"J return t1 / t2;
)u7*YlU\I }
IVYWda0m } ;
QDlEby m o5 6_t{< 这个工作可以让宏来做:
Dc |!H{Yr ?3!"js
B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
iw6qNV:\Z template < typename T1, typename T2 > \
@%L4^ms static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
daT[2M 以后可以直接用
kBY54pl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zdCeOZ 6 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
_8C0z=hz (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。。。)
*|MHQp'A V\zf yH\~ Wvl>i HB 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
OYGh!sW (yFR;5Fo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@R=gJ:&a class unary_op : public Rettype
hd~X c {
v\*43RL Left l;
jsSxjf;O public :
qr%9Sdvx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)rv5QH`i 7<[p1C*B template < typename T >
o+W5xHe^1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]=p@1 {
'iO?M'0gE# return FuncType::execute(l(t));
&~P5[[Q }
G#/}_P $ WA Fr template < typename T1, typename T2 >
Evkb`dU3n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^4^1)' % {
*>!O2c return FuncType::execute(l(t1, t2));
(#* 7LdZ }
d%?+q0j } ;
'1A S66k g(t"+
P &| %<=\ 同样还可以申明一个binary_op
.lfKS!m2 _[-+%RP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IM&2SSmYNH class binary_op : public Rettype
3vPb} {
bs!N~,6h Left l;
5uMh#dm^ Right r;
<v;;:RB6c public :
I*R[8| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_aVrQ@9 OaU-4
~n; template < typename T >
JqTkNKi/s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&P&LjHFK {
V6"<lK8" return FuncType::execute(l(t), r(t));
jC1mui|Y^ }
h+Km | 4g]Er<-P template < typename T1, typename T2 >
?Y2ZqI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~vnG^y>% {
e2Sm.H ' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5k.NZ }
eRQ}`DjTk } ;
7
Xe|P1@) 0Vv6B2< vlth\[ 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
x\r7q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2?ac\c6" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]Mi
~vG
q 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。
?P[uf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_f$8{&`k 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5Jq~EB{" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i rMZLc6 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w#eD5y~'oo 下面是修改过的unary_op
2yR*<yj 2<wuzP| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,wE]:|`qJ class unary_op
8<M'~G%CEq {
mh]'/C_*<w Left l;
?-0k3 %)T>Wn%b]v public :
')t
:!#
+[*VU2f t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}\}pSqW |n=m{JX \m template < typename T >
![3#([>4> struct result_1
xRYL{+ {
t9SzZ2E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xu`c_ } ;
Mit,X V%'`nJ! template < typename T1, typename T2 >
XVAyuuTg\ struct result_2
4>nY't;0 {
B
PTQm4TN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W-q2|NK } ;
G$pTTT6# $,q~ q^0 template < typename T1, typename T2 >
NR-d|`P; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?>5[~rMn {
GqumH/; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i`/_^Fndyu }
q\ FF)H yjUZ40Dq template < typename T >
Ov"]&e(I[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PE3FuJGz {
QU^*(HGip return OpClass::execute(lt(t));
$Z6g/bD`E }
mZ
39 s dt(~)*~R } ;
;]zV ?9 lY/{X]T.( 0xrr9X< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
QQUeY2} 好啦,现在才真正完美了。
\O5`R- 现在在picker里面就可以这么添加了:
|m7U^ %0C<_drW template < typename Right >
u- PAi5&n picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#j
-bT4! {
sS;6QkI"y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:+{G|goZ* }
z+I'N4*^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
G 'IqAKJ 1ael{b! rF:C({y z(2pl} <+ UEM~) 十. bind
qd#?8 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
qp_lMz 先来分析一下一段例子
.gTla Hs/
aU_ \"Z^{Y[,; int foo( int x, int y) { return x - y;}
AE`X4 q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i2KN^"v?N bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'?dO[iQ$: 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。
z<aB GG 我们来写个简单的。
tJ[yx_mf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
YXI_ ' 对于函数对象类的版本:
aTS\NpK& XWN
ra template < typename Func >
<WFA3 struct functor_trait
VZo[\sWf {
,Oa-AF/p typedef typename Func::result_type result_type;
stuj,8 } ;
>QO^h<.> 对于无参数函数的版本:
)3# gpM +\g/KbV7 template < typename Ret >
X{4jyi-< struct functor_trait < Ret ( * )() >
/a.4atb0 {
?q a typedef Ret result_type;
|U{9Yy6p } ;
F: %-x=q 对于单参数函数的版本:
l?pF?({ pgbm2mT9 template < typename Ret, typename V1 >
4?Pdld struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
FJ0Ity4u6 {
>KHR;W 03 typedef Ret result_type;
gY\X? } ;
-&4>>h9_ 对于双参数函数的版本:
<knf^D<" $/;D8P5/&= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nZZNx
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JPQWRK^ {
|,3s]b` typedef Ret result_type;
G165grGFd } ;
2N*X zVplN 等等。。。
)_bc:6Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Zjis0a]v~k (:9yeP1 template < typename Func >
Fp'qn'){:# struct func_return
Gl8D
GELl; {
<vMna< /d template < typename T >
K$v
SdpC struct result_1
rEz-\jLD~ {
+8qtFog$\g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9V&}% } ;
PdiP5S }/ .T~<[0Ex+U template < typename T1, typename T2 >
=k.:XblEe[ struct result_2
EdGA#i3 {
,fWQSc\} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;W%nBdE6| } ;
g4b-~1[S } ;
?LJ$:u fP3e{dVf cs[_TJo 最后一个单参数binder就很容易写出来了
EWOS6Yg7 ;:<z hO template < typename Func, typename aPicker >
|;xm-AM4r class binder_1
A/5??3H {
fM,!9}< Func fn;
q5
eyle6 aPicker pk;
#I>
c$dd public :
YywiY).]@ WM y97*L< template < typename T >
+*u'vt? struct result_1
590.mCm {
&gF*p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m]H[$Q } ;
OAigq6[, Zop3[- template < typename T1, typename T2 >
x)evjX=q struct result_2
A8,9^cQ] {
N:R6
b5
=} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n(X {|? } ;
"FuOWI{in 2P\k;T( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
U-RR>j R&oC9< template < typename T >
[6 d~q]KH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^RL#(O {
nc<wDE6 return fn(pk(t));
5x$/.U
}
`O~NT'Ed8 template < typename T1, typename T2 >
Mc8|4/<Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u&4CXv= {
5ggmS<= return fn(pk(t1, t2));
fZQL!j4 }
jA'qXc+\ } ;
t "y[ -NzO ,? DlC\sm 一目了然不是么?
Zl,c+/ 最后实现bind
WP(+jL^- 'Cki"4%< 'u9,L FO template < typename Func, typename aPicker >
8H2zMIB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3k YVk {
N$'/J-^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0*e)_l! }
oJ\)-qSf (CUrFZT$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
>L5fc". 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。
z+@CzHCN yH`4sd 十一. phoenix
!-G'8a|7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bx!uHL= 4Vv~ for_each(v.begin(), v.end(),
u_kcuN\Sq
(
^3>Qf do_
,E7+Z' ; [
w$5~'Cbi cout << _1 << " , "
!v/j*'L<M} ]
GUX!kj .while_( -- _1),
Gp 8%n cout << var( " \n " )
$O\I9CGr$ )
>Xz=E0;^Ua );
? PIq/[tk ~Te9Lq | 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:
~*R:UTBtw 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
j@w+>h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3HtLD5%Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?(C(9vO U,G!u =+ Drn{ucIs template < typename Cond, typename Actor >
Kmk}Yz class do_while
Z`_`^ \" {
8}B*a;d Cond cd;
Cx
N]fo Actor act;
G,jv Mb`+ public :
w)Rtt 9 template < typename T >
|_<'qh struct result_1
d3nx"=Cy0I {
JpI(Vcd typedef int result_type;
`zRE $O } ;
cImOZx jCJbmEfo9@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<5Ye')+ .,-,@ZK template < typename T >
oK-T@ &- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z`FEB0$ {
8Ce|Q8<8] do
YN=dLr([< {
SHoov act(t);
su?{Cj6* }
96V@+I while (cd(t));
z XI [f return 0 ;
xgdS]Sz }
i146@<\G{P } ;
L9lN AiOH |*G$ilu dz3KBiq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xH,D
bAC; 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2&e2/KEWR 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\+?>KpE,b 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
MC
8t"SB 下面就是产生这个functor的类:
5}
v(Ks> 'ycr/E&m{ >e
g8zN template < typename Actor >
t)#dR._q class do_while_actor
9/8#e+L {
OpNTyKbaD Actor act;
uTWij4)a public :
y v$@i A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|8QXjzH 2H,^i, template < typename Cond >
sIVVF#0}] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q140b;Z } ;
{Df97n%h; # 1 #zIAN> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
NWSm 最后,是那个do_
)aV\=a |A "mbjS(-eg }NH\Q$ IU class do_while_invoker
fXL&?~fS {
QU#u5sX A public :
iY|zv|;]= template < typename Actor >
{r.KY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BzVF!<! {
4R c_C0O return do_while_actor < Actor > (act);
3?}\Hw }
?g~w6|U(r } do_;
v$WH#;(\ 8\AyKw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T%[&[8{8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yLC5S3^1\" 最后来说说怎么处理break和continue
&J]|pf3m 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。
Mk3~%` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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