一. 什么是Lambda
f.66N9BHL, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gGM QRRq 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,
:{lP9%J- >}O}~$o M;OMsRCVO '6>*J class filler
&(32s! qH {
o59$vX, public :
b.\xPb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q-_!&kDK" } ;
r;[ =y<Yf #)]t4wa_W T{f$S 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
k1zK3I&c_ fG$LqzyqlK (1GU rvd%z7Z1o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-]D/8,|s hKWWN`;b ! 7C3YVm6g 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k>.8 lc\ x(eX.>o\ !8cV."~ o,*D8[ 二. 战前分析
uh2_Rzln 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。
u{\'/c7G 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
[?KGLUmTAI 7dACbqba O x-eB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N1Ag. /* --------------------------------------------- */
M~|7gK.m1 vector < int *> vp( 10 );
foQo`}"5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}58MDpOF1 /* --------------------------------------------- */
p`c_5!H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zB`woI28 /* --------------------------------------------- */
4m1r@
$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Tsa]SN14 /* --------------------------------------------- */
5Q"w{ n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
RLnL9)`W /* --------------------------------------------- */
g;8 wP5i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ZqVbNIY Xzf,S;XV~ 8iJB'#''* V<I(M<Dj 看了之后,我们可以思考一些问题:
G,|!&=Pe|E 1._1, _2是什么?
o5F:U4sG 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。
&EQhk9j 2._1 = 1是在做什么?
tULGfvp 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。
~!r;?38V` 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。
4Qfsxg #[lhem] IC d)YlD]I 三. 动工
`9J9[!+!` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7D#y mSxn7LG UGhEaKH~R cA
q3Gh template < typename T >
cZ?QI6|[ class assignment
&HM-UC| {
x^f)I|t T value;
cu0IFNF}[ public :
vv @m{,7#Y assignment( const T & v) : value(v) {}
JF 4A template < typename T2 >
xZ9:9/Vg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*n? 1C"l } ;
3N+lWuE}K _]>1(8_N zzQWHg]/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PX
8 UVA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uPA
(1 @%R<3!3v xLz=)k['' `um,S class holder
~y!'\d>q< {
G:=hg6' public :
_6ZjF>f template < typename T >
} p'ZMj& assignment < T > operator = ( const T & t) const
f
V. c6 {
WVbrbs4 return assignment < T > (t);
%X{EupiFA }
\c}(rqT } ;
}~XWtWbd- ^"/^)Lb!@M ATNOb 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:
R2~Tr$: `C+<!)2 static holder _1;
kz"uTJK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qos7u91z afEa@et' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^/2I)y]W0 而不用手动写一个函数对象。
6Xlzdt x<NPp&GE 5</$dcG g7*)|FOb 四. 问题分析
=Ph8&l7~sp 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。
cj/`m$ 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。
_!\d?]Ya 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HGDrH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#<im? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ej(Jj\ *v>ZE6CL 五. 问题1:一致性
c3A\~tHW 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?|
xP9(J
0y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XIeLu"TSL RLB3 -=9t struct holder
Jg6Lr~!i {
0+1wi4wy/ //
_u`YjzK template < typename T >
> VG T & operator ()( const T & r) const
<B"sp r&1 {
EdJL&* return (T & )r;
`@]s[1?f }
l>?c AB[ } ;
d2
^}ooE 7|P
kc(O 这样的话assignment也必须相应改动:
{f!/:bM &1xCPKIr template < typename Left, typename Right >
}I"C4'(a class assignment
<qCa9@Ea {
^NW[)Dq1< Left l;
W?
iA P Right r;
W.7rHa public :
OG,P"sv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R$awg SE template < typename T2 >
${+u-Wfau T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;SR ESW } ;
30Q
p^)K vh9* >[i 同时,holder的operator=也需要改动:
#x%'U}sF P:qmg"i@3 template < typename T >
mCtS_"W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l^B.iB {
h`fVQN.3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
+Q*`kg' }
<P9fNBGa ) "#' 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
# kI> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
o<2GtF1"o 3:%k
pnO return l(rhs) = r;
9N]Xa 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^6 6!f 5^W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#c!:&9oU tiK?VwaKI template < typename Tp >
)n/%P4l class constant_t
r;cDYg {
bIKg>U'5d const Tp t;
gU9{~-9} public :
'Pz%c}hJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T?9D?u?] template < typename T >
<?jdNM const Tp & operator ()( const T & r) const
?@V R%z {
>&L|oq7$ return t;
FR(W.5[ }
l }{{7~C` } ;
T}~TW26v Ku;fZN[g 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gmTBT#{6yH 下面就可以修改holder的operator=了
iP/v"g"g g14*6O: template < typename T >
7AG|'s['= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4"@<bKx {
wAMg"ImJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(5a73%>@ }
[ X*p
[ ` ]|X_!J- 同时也要修改assignment的operator()
a+h$u :WhJDx`j
template < typename T2 >
>WLPE6E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|@ mz@ 现在代码看起来就很一致了。
:}Jx *%-<Ldv 六. 问题2:链式操作
\BOoY# !a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F<4rn 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
G1:}{a5i_ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
%cNN<x8 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
hW7u#PY 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~z[`G#dU /iW+<@Mas template < typename T >
2Gyq40 struct result_1
=4ygbk {
T+8Yd(:hX typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1-RY5R}VR } ;
*4O=4F)x Jcw^Z, 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
verI~M$v{ YMGy-]!o template < typename T >
sA0Ho6 struct ref
UhB+c {
Fwm$0=BXL typedef T & reference;
bC&A@.g{ } ;
x/QqG1q template < typename T >
]l7W5$26 @ struct ref < T &>
}_Bo:*9B-o {
$e^"Inhtqp typedef T & reference;
]aN9mT
N } ;
O[X*F2LC4 Zy0M\-Mn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8)B{x[?| ;R$G.5h template < typename T >
YSjc= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g&RpE41x {
LpHGt]|D return l(t) = r(t);
pj'gTQ),0 }
P0N/bp2Uy 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。
t Cuvb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tpI/Ibq bLT3:q#s 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
s/1r{;q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3Vu}D(PJ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]4rmQAS7" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]0i[= 最后的布局是:
mR}8} K]L
Add
Aez2n(yac / \
I0-1Hr Divide 5
;NP-tA) / \
z$<=8ox8e _1 3
l&& i` 似乎一切都解决了?不。
vbJ<|#|r- 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
v}>g* @ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
aru2H6 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
CKw-HgXG DVQr7tQf template < typename Right >
/fQcrd7h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%6ckau1_; Right & rt) const
a$W
O}g? {
t!D'ZLw return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R6~6b&-8 }
;5X6`GlS#5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5%'ybh)@ 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。
-=-^rQx9 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。
5N9Cd[4 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。
Vy&X1lG: 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。
33`bKKO} 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?
+kI}O*s 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:
>A )Sl' hC-uz _/3 template < class Action >
c{'Z.mut class picker : public Action
Dw=L]i
:0v {
6@aH2+4+ public :
/{R
^J# picker( const Action & act) : Action(act) {}
;apLMMsWC // all the operator overloaded
FC 8<D } ;
R/u0, uVYn,DB` 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。
W{Qb*{9 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:
b'(AVA ImQ-kz?b template < typename Right >
#h.N#{9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t{,$?} {
>MJ%6A> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3 EAr=E] }
s=$xnc}mf +sJ{9# 6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yXkQ
,y 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。
}[%F !,-'wT<v template < typename T > struct picker_maker
Gb2|e.z {
L^u|=9 typedef picker < constant_t < T > > result;
yS)k"XNb } ;
A?tCa*b^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'"Cqq{* {
,%Pn.E* r; typedef picker < T > result;
02 FLe*zQ } ;
:Gz$(!j1.' F_u?.6e] 下面总的结构就有了:
lBn<\Y!^ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
E;yr46 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
C&F%
j. < picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DN8I[5O 至此链式操作完美实现。
w2$ L;q gy1kb,MO p;[.&oJ 七. 问题3
Y&VypZ"G> 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。
PazWMmI Uq=Rz8hLM template < typename T1, typename T2 >
WKr4S<B8mr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W9Us I {
n n[idw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b5p;)# }
X:FyNUa wQ-BY"cK\ 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:
sS)tSt{C 7F~Jz*,B*W template < typename T1, typename T2 >
bq7()ocA struct result_2
|/-# N {
C _W]3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uPFbKSJj } ;
L7II>^"B oW7;t 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?
4pDZ +}p 这个差事就留给了holder自己。
?#5)TAW NFU=PS$ G*v,-O template < int Order >
9 Up>e class holder;
L8;`*H template <>
"|
oW6@ class holder < 1 >
rI:]''PR {
I1ibrn public :
-r_ Pp}s template < typename T >
)P/~{Ci:T& struct result_1
*!EHs04 {
+w?1<Z typedef T & result;
]sI{+$~:c } ;
wZ8LY; template < typename T1, typename T2 >
%D^j7`Z struct result_2
,g)9ZP.F {
4_eFc$^ typedef T1 & result;
-}JRsQ+rgM } ;
~m'8BK template < typename T >
P[cGCmM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nYY' hjZ {
K)oN^ return (T & )r;
,wra f#UdP }
k|^nrjStC template < typename T1, typename T2 >
an?g'8! r: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*!(?=9[ {
T|nN. return (T1 & )r1;
fI(H
:N }
=>h~<88#5 } ;
I."4u~[ 2TC7${^9}J template <>
y+[wlo&WC class holder < 2 >
j#XU\G {
b+}*@xhl public :
Q ?W6 template < typename T >
yYTiAvN struct result_1
T1b9Zqc)f {
8>jd2'v{ typedef T & result;
KK*"s^L } ;
hMs}r,* template < typename T1, typename T2 >
IF*kLl? struct result_2
mk~Lkwl {
#P6;-d@a typedef T2 & result;
T+/Gz' } ;
\oGZM0j template < typename T >
U`"nX)$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`Uw^,r {
~F]- +| return (T & )r;
Om2
)$( }
UIv
2wA2 template < typename T1, typename T2 >
^Sr`)vP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|5,q54d(K {
>!YI7) return (T2 & )r2;
F3a"SKMW }
D &wm7, } ;
Hca)5$yL x2TCw 2S8/
lsB
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> >。
2{h9a0b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Hp":r%) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gGdZ}9 UeT"v?zP return l(i, j) = r(i, j);
ziy~~J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
413r3/ e:.Xs return ( int & )i;
aX1|&erI return ( int & )j;
X;p,Wq#D' 最后执行i = j;
y#Ch /Jg?| 可见,参数被正确的选择了。
I)O-i_}L&K $0K9OF9$ Rm *"SG 4Kt?; y
; U1rh[A> 八. 中期总结
!H,R$3~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
t L;;Yt 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c:~o e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\"PlM!0du 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Jo
h&Ay F1|4([-<] Mi'eViH :ZU #ZGWU_l} K=Fcy#,f 九. 简化
wEzLfZ Oz/ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
f+$/gz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%r~TMU2" 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:
9}2I'7] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.Fh5:WN +-*/&|^等
D@4hQC\ 2. 返回引用。
FQ(=Fnqn =,各种复合赋值等
OjeM#s#N! 3. 返回固定类型。
xb_35'$M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KY"W{D9ib 4. 原样返回。
-\>Bphu,y operator,
)X| uOg&| 5. 返回解引用的类型。
0V srAV0 operator*(单目)
uu=e~K 6. 返回地址。
bUz7!M$ operator&(单目)
&sWq SS 7. 下表访问返回类型。
D
7H$!(F> operator[]
Ql\{^s+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
cKK 1$x operator<<和operator>>
,1F3";`n[ O-bC+vB]M 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。
cy/;qd+!M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qz(0iZ] Y 0xC{Lf& template < typename Left >
(D{9~^EO>a struct value_return
\\x``* {
x8gUP template < typename T >
=?T'@C struct result_1
)>$xbo")k {
eSywWSdf0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i~.L{K } ;
nvsuF)%9hZ )MW.Y template < typename T1, typename T2 >
%,-vmqr struct result_2
eH=lX9 {
d^WVWk K typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
q}tLOVu1 } ;
+:wOzTUN } ;
#ra:^9;Es: m_Z%[@L B]InOlc47 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<+" Jh_N# ix$?/GlL
下面我们来剥离functor中的operator()
lJu2}XRiU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~%k<N/B zpiqJEf|'" return l(t) op r(t)
.0cm
mpUNq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$
;~G return op l(t)
;0P2nc:U~ return op l(t1, t2)
*>9#a0cp return l(t) op
XQ%*U=)s return l(t1, t2) op
d1 D{wZ3g return l(t)[r(t)]
I(bH.{1n7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W(1p0|WQ: ;:hyW,J 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:
O:q 0- 单目: return f(l(t), r(t));
<IGnWAWn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{Z3B#,V(g 双目: return f(l(t));
=Qp~@k=2 return f(l(t1, t2));
c*9RzD#Zj 下面就是f的实现,以operator/为例
&M*&oi ( }.$oZo9J struct meta_divide
|\*7J!Liv {
O (<Wn- template < typename T1, typename T2 >
|Xlc2?e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Nf%jLK~ {
qi.|oL9p return t1 / t2;
;KWR/?ec }
LwZBM#_g } ;
%XMrSlSOp W> s@fN9 这个工作可以让宏来做:
[kMXr'TyPX nMNAn}~*M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k
9R_27F template < typename T1, typename T2 > \
/RT3r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8G?'F${` 以后可以直接用
Yi1_oe DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cH.T6u_% 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
uB>NwCL; (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。。。)
&$.Vi&{. 3x#=@i p)(mF"\8= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ja$ e) ,]w-!I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cYFR.~p class unary_op : public Rettype
JR<#el
{
aEW
Z*y Left l;
i%GjtYjS public :
.Kv>*__-Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?g&6l0n` ..X efNbl template < typename T >
Ua#*kTF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,!Z {
Ka1
F7b return FuncType::execute(l(t));
|{k;pfPV }
VZ&>zF 4xuL{z;\ template < typename T1, typename T2 >
X's-i! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q*+@"tk< {
xG
7;Ps4L return FuncType::execute(l(t1, t2));
y%Ui)UMnw] }
#IDDKUE } ;
BA' ($D> v1?P$f*g 5m&{f>]T 同样还可以申明一个binary_op
XtRfzqg?K u|<Z};a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;LELC5[*s class binary_op : public Rettype
`9B xDp]I {
A0# K@ Left l;
'
jR8 3A* Right r;
?u` ?_us public :
HdGAE1eU]} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fw ._ d i`}Y& template < typename T >
l]Jk
}. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?|Fu^eR%X {
R!lNm,i return FuncType::execute(l(t), r(t));
9-eYCg7C| }
)I9AF,K HUr;ysw template < typename T1, typename T2 >
r+3V+:f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MI0'ou8l {
1eZ">,F6< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=H.l/'/Z }
#s{>v$F } ;
2/sD#vC 8N4W}YBs c!T^JZBb 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
St-:+=V_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M7/P&d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FVMR9~&+ 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。
K~z*P0g* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#R4Mv(BG 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。。。
5Qd |R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
k:4 Zc3 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)
$"0t 1 下面是修改过的unary_op
-Cd4yWkO iN8?~T}w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%P0dY:L~ class unary_op
OYzt>hdH {
^ 'FC. Left l;
q#LwM]<.@> t1b$,jHmKl public :
fO[X<|9 bM;yXgorU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V.)y7B v]F q}I" template < typename T >
jFM8dl
n struct result_1
/_@S*=T5 {
/D`M?nD7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#pBAGm3 } ;
>hoIJZP, :^0g}8$< template < typename T1, typename T2 >
a3?Dtoy' struct result_2
N[^%| {
;!, ]}2w*X typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fU@}]& } ;
x5v^@_:
jr Ictc '#y template < typename T1, typename T2 >
96]lI3c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GsqR8n= {
B, xrZ s return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y:&1;`FBZ }
JmrQDO_( k^Tu9}[W1 template < typename T >
T~s/@*y9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VxjEKc {
vNLf)B return OpClass::execute(lt(t));
~^lQ[ x }
HQ7-,!XO cNw<k&w6F } ;
CEc&
G #I%< 1c%XA KD$ P\(5# 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
}!0,(<EsV 好啦,现在才真正完美了。
\-GV8A2:k 现在在picker里面就可以这么添加了:
m(y?3}h *D~@xypy template < typename Right >
BT
98WR"\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-yg9ug
{
TcZ
Ci^1F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9V?MJZ@aG }
86/CA[Y- 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。
Z@
h<xo*r lcJ`OLG EYGJDv(S
&
?/h5< ;&WN%L* 十. bind
dmP*2 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。
x?:WR*5w 先来分析一下一段例子
9Lk.\. 3=t}py7M hz Vpv,|G int foo( int x, int y) { return x - y;}
j2qDRI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1:My8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
LN?T$H 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。
$Y$!nPO 我们来写个简单的。
O~{Zs\u9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jA=uK6m 对于函数对象类的版本:
#$jAGt3^BT >+u5%5-wr template < typename Func >
Zdh4CNEeFP struct functor_trait
KPW: r#d {
t@}<&{zk typedef typename Func::result_type result_type;
+;Cq>1x, } ;
QV{Nq=%] 对于无参数函数的版本:
T]Tz<w W( .
Nog. template < typename Ret >
8x58sOR= struct functor_trait < Ret ( * )() >
SwC,=S {
{nryAXK typedef Ret result_type;
8Y5*
1E* } ;
Ma-^o<{ 对于单参数函数的版本:
CFul_qZ/e jf/;`br template < typename Ret, typename V1 >
OMKEn!Wq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,:>>04O {
nn#A-x}~;b typedef Ret result_type;
He#+zE; } ;
9!bD|-6y 对于双参数函数的版本:
H@G7oK c0Q`S"o+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yaR|d3ef?4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/^#}
\<; {
QREIr |q' typedef Ret result_type;
YXV![gw0 } ;
#\`6ZHW 等等。。。
? ~_%I 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O,^,G<` z W+wtYV4 template < typename Func >
HkEp}R struct func_return
(6 0,0|s {
xFg=Tyq: template < typename T >
T+sO(; struct result_1
_;'}P2&Q {
.':SD{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zKT \i } ;
CuuHRvU8 I9Z8]Q+2" template < typename T1, typename T2 >
3l4k2 struct result_2
c:=Z<0S; {
0CTI=<; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"}PmAr e } ;
c?IIaj! } ;
_ZR2?y-M X_%78$N-a` g{<3*, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
D.?KgOZ bz}T}nj template < typename Func, typename aPicker >
?5/Sa class binder_1
+d#ZSNu/ {
B623B HwS Func fn;
eQC`e#% aPicker pk;
VaQ}XM public :
N|7._AR2 /jS template < typename T >
/]+t$K\cBq struct result_1
n'M}6XUw {
JY>]u*= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^[qmELW#7 } ;
0Q>Yoa
11 NINyg"g< template < typename T1, typename T2 >
W}T+8+RU struct result_2
:T'"%_d5 {
"J[Cr m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nnr(\r~ } ;
,&l>^w/ T_B$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kA#>Xu/ Y|1kE; template < typename T >
eb:u h! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8G{} r {
x:?1fvVR return fn(pk(t));
(wbG0lu }
t@!oc"z}@ template < typename T1, typename T2 >
d3Y#_!) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UHR)]5Lt {
DmD*,[rD return fn(pk(t1, t2));
wAy;ZNu }
vH7"tz&RIp } ;
srC'!I=s>8 jQ7RH/?_ 'VO^H68 一目了然不是么?
#<!oA1MH4 最后实现bind
<4(rY9 tR2IjvmsX <$7*yV template < typename Func, typename aPicker >
zFv>'1$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
YFsEuaV {
L! Q&?xP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}{9E~"_[ }
qW7S<ouh uZW1
:cx 2个以上参数的bind可以同理实现。
zf2]|]*xz 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。
RCgs3JIE+2 pspV~9, 十一. phoenix
PVV \@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^$yr-p%- ##yi^;3Y for_each(v.begin(), v.end(),
=;c? 6{<1 (
| F:? do_
3!ulBiMh [
&.Yh_ cout << _1 << " , "
~M43#E[oOF ]
knF *~O :y .while_( -- _1),
L42C< cout << var( " \n " )
9j9A'Y9( )
~@L$}Eu );
H
VG'v>s@ Dth<hS,2J 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:
Yc\;`C 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;'?(xO3\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}^P( p?~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
voV=}.(p /1Rm^s)2z f{5)yZ`J* template < typename Cond, typename Actor >
4$ejJaE class do_while
vNi7=3 {
TZPWMCN4 Cond cd;
C6O1ype Actor act;
lXL\e(ow public :
$5cLhi"` template < typename T >
S 8h/AW6l struct result_1
lHz:Iibt {
$ShL^g@ typedef int result_type;
u[PO'6Kzd } ;
(!{_O_& -4Y}Y59\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-twIF49 fd*=`+P template < typename T >
;STO!^9~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_W tSZmW? {
)!p=0&z@{ do
5K{(V^88F {
A
CJmy2 act(t);
T(7
8{A> }
~SP.&>Q> while (cd(t));
%|oY8;0|A> return 0 ;
w0tlF:Eg }
S
#&HB } ;
EmG`ga)s qs 52)$ g|e^}voRM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
GAtK1%nPD 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。
Vg6?a 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。
{Am\%v\ 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。
Z(*nZT, 下面就是产生这个functor的类:
!bT0kP$3} @MAk/mb& Fov/?:f$ template < typename Actor >
`k_5Pz\ class do_while_actor
j\!zz {
NQ@ EZoJ Actor act;
B;hc|v{( public :
X&
O
o1y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Mwp#.du( l
yO_rZT template < typename Cond >
"p2 $R*ie picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/Eh\07p } ;
(3c,;koRR .Eh~$wm c@5fiRPv! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o9q%=/@, 最后,是那个do_
7b:oz3 ?PI eey <:n/Z =n9adq
class do_while_invoker
Nd^9.6,JU {
cJj0`@0f public :
@*%Q,$ template < typename Actor >
/PQg>Pa85 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9SC#N5V {
4h:Oo return do_while_actor < Actor > (act);
=lr*zeHLC }
\C/`?"4w } do_;
.y+>-[j?B Wy)|-Q7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
V:QfI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
WI[6l6 最后来说说怎么处理break和continue
OA4NXl' 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。
"MM7qV 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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