一. 什么是Lambda
R&-W_v+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
LcQ\?]w`] 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,
$F
/p8AraK Y
GcY2p< !513rNO Wpg?%+Y class filler
Z?G3d(YT {
wTJMq`sY_ public :
9g^./k\8% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N#xM_Mpt } ;
9N3oVHc? .Q6{$Y%l ve_4@J) 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:
ht[TMdV ,_X,V! !gA^$(=:" t g m{gR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y9(i}uTi ^PCL^]W @v:ILby4- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9M-]~.O Z!5m'yZO J4R 5SPl#*W 二. 战前分析
=4%WOI 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Pq_ApUZa 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
^_#gIT\ S+\Mt+o N[?4yV2s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B )3SiU /* --------------------------------------------- */
?;r7j V/`j vector < int *> vp( 10 );
|H|eH~.yg& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V'|g /* --------------------------------------------- */
B'#gs'fl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f@V{}&ZWp /* --------------------------------------------- */
,:Y=,[ n int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=S?-=jPtg /* --------------------------------------------- */
u
BW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7E84@V[\ /* --------------------------------------------- */
!nD[hI8P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
eC1c`@C: TlZlE^EE< @5nkI$>3z GmWQJY X\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
fqp7a1qQl 1._1, _2是什么?
#| e5 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。
]H@uuPT! 2._1 = 1是在做什么?
zYl+BM-j,6 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。
Jv$2wH Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&^Q~G>A W SeRV?+T [}g5Z=l 三. 动工
|Z)/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sT8kVN|Uv @RG3*3( T)?@E/VaS ^ZZ@!Udy template < typename T >
Z-r0
D class assignment
3n"&$q6 {
q\b9e&2Y T value;
vf'jz`Z public :
(6_/n&mF assignment( const T & v) : value(v) {}
|HIA[.q template < typename T2 >
sg~/RSJ3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SodW5v a } ;
GTX&:5H\t )9P X!'Xx8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S6Xw+W02 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.6]cu{K( :=KGQ3V~eK -cS4B//IK8 _!T$|,a class holder
.Sth {
uX!y,a/" public :
[&59n,R` template < typename T >
m=b+V#4i( assignment < T > operator = ( const T & t) const
JQv
ZTwSI {
' <jp.sZQ return assignment < T > (t);
?9M+fi }
B,qZwc| } ;
yD'h5)yu T</gWW cnO4NUDv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
HCZ%DBU96 iONql7S @ static holder _1;
y3$\ m Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZI*A0_;L Z~:lfCK` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lP
&%5y; 而不用手动写一个函数对象。
Hw3E S , 0ja _ ?~9X:~6\ F>nrV 四. 问题分析
3m9E2R, 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。
B}bNl 7
~ 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。
}Qu
7o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:Gk~FRA| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|iThgq_\z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
f\_Q+!^ y(g
Otg 五. 问题1:一致性
-Q8`p 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?|
))zaL2UP. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
un%"s: 7Et(p' struct holder
?n~j2-[< {
6@361f[ //
~H."{ template < typename T >
5q*~h4=r7 T & operator ()( const T & r) const
N>iCb:_
T; {
D($UbT-v return (T & )r;
)W#g@V)> }
p5w g+K } ;
4&WzGnK _Xe< JJvq 这样的话assignment也必须相应改动:
^W*)3;5 5.;$9~d template < typename Left, typename Right >
:jCaDhK class assignment
JG$J,!.\ {
vIv3rN=5vB Left l;
rI$10R$+H Right r;
/v<8x?= public :
2,`mNjHh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;hp; Rd template < typename T2 >
7hE=+V8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Jk{2!uP } ;
5Uz(Bi 7guxkN# 同时,holder的operator=也需要改动:
&?pAt30K: bm|8Jbsb& template < typename T >
qa#F}aGd assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^DJU99
{
T!$HVHh&,} return assignment < holder, T > ( * this , t);
2?&ptN)`N }
`84yGXLK &WS%sE{p_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=i<(hgD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
eu/Sp3@v G9%4d;uFT return l(rhs) = r;
X:bgY 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
cE?J]5#^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
yx4c+(J^8 cV,URUD template < typename Tp >
`_kRvpi class constant_t
5T*7HC[ {
pm|]GkM const Tp t;
yIP
IA%dJ public :
an@Ue7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4\iQ%fb template < typename T >
\|s/_35( const Tp & operator ()( const T & r) const
:a`m9s 4 {
HRh".!lxy return t;
o$;x[US }
B 8,{jwB } ;
4,8 =[ j'cS_R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
1NJ|%+I 下面就可以修改holder的operator=了
' JVvL jeNEC&J template < typename T >
Er`PYE
J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
gE#,QOy {
=0|evC return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
s6IuM )x }
CQHlSV W uLht;-`{n 同时也要修改assignment的operator()
r6<}S( $tJJ
>" template < typename T2 >
2q bpjm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
GW#Wy=(_ 现在代码看起来就很一致了。
L x&ZWF$ 2sH5<5G' 六. 问题2:链式操作
.`9KB3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Mf"B!WU>]B 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。
G@2M&0' 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。
(w fZ! 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。
=X B)sC% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e)8iPu .. bv0 %{u& template < typename T >
4)z](e$ struct result_1
Q2uE_w`B {
V2X(f6v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7y3; F7V } ;
*!kg@ _0K =T`-h"E~@ 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:
*bK@ A2` ,#6\:i template < typename T >
*G4; struct ref
X"sN~Q.0 {
TM;)[R@ typedef T & reference;
V8/o@I{U[ } ;
nEYJ?_55 template < typename T >
H?m2|. struct ref < T &>
z m%\L/BF {
k-/$8C typedef T & reference;
uVocl,?.L } ;
C}Q2UK-: g&
Rk}/F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`y(3:##p n1|%xQBU@ template < typename T >
kW9STN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Fu$otMw%l {
A
[JV*Dt return l(t) = r(t);
=/;(qy9.-R }
Q\Eq(2p 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(.S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9UZX+@[F ()Z$j,2 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
]cD!~nJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l)Hu.1~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
RXDk8)^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
w,&RHQB 最后的布局是:
hI
yfF Add
%k~=iDk@ / \
iDA`pemmi& Divide 5
\[BnAgsF / \
?w+T_EH _1 3
Hs9uDGWp 似乎一切都解决了?不。
R B!g,u 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。
sQkP@Y 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。
!Kis,e 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:
DbDpdC; z'm;H{xf template < typename Right >
5BZ5Gl3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d@<XR~); Right & rt) const
Ok@5`?08 {
A8?>V%b[Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z-:`{dns/ }
n~h%K7
c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@AwH?7(b 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。
Y 4U $?%j 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
AQ&;y&+QR 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Pz?O_@Ln 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
A6d+RAx 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
*\/UT 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
B?]^}r c~V\,lcI template < class Action >
??F{Gli"C` class picker : public Action
#KIHq2:.4 {
yC
-4wn* public :
B\6\QQ;rUo picker( const Action & act) : Action(act) {}
hE; // all the operator overloaded
5Z@Q^ } ;
!@Ox%vK B`vV[w? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
tNjrd}8s 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
1@am'#< /N$T[ template < typename Right >
rO C~U85 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Dbgw)n*2 {
(b(iL\B$D= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MKbW^: }
\oi=fu=}* *+ 7#z; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@c/~qP4 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。
pCq{F*; )XD_Yq@E template < typename T > struct picker_maker
y,aASy!Q {
/+rHy7(\ typedef picker < constant_t < T > > result;
#pIb:/2a_ } ;
[mm5?23g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P6MT[ {
Y!5-WXH
typedef picker < T > result;
$ZA71TzMV } ;
yEH30zSt de"*<+ 下面总的结构就有了:
d+_qBp functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
yJ^}uw picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
}{[F+|\>,e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P%1s6fjU 至此链式操作完美实现。
xHf
l>C' noacnQ_I$ JLjx4B\ 七. 问题3
sV-9 xh)i 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。
LB>!%Vx NEX\+dtE~0 template < typename T1, typename T2 >
]1klfp,` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hE>Mo$Q( {
|[*b[O
1W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
B$fL);l- }
-G{}8GM #{0c01JZ 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:
6JJ%`Uojh SW bwD/SN template < typename T1, typename T2 >
P?>p+dM struct result_2
=ahD'*R^A {
C\1Dy5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3o z] } ;
U5" C"+
3 /
JlUqC 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?
=|H/[",gg 这个差事就留给了holder自己。
$} ~:x_[ |W?x6]~.R y$!~</=b template < int Order >
Nl1&na)K} class holder;
P!:D2zSH_ template <>
^)X^Pcx class holder < 1 >
*C$
W^u5h {
Oq[tgmf public :
CYz]tv}g: template < typename T >
=E{1QA0 struct result_1
v-OaH81&R {
"S1+mSW> typedef T & result;
@;pTQ
5
I } ;
g,\<fY+4 template < typename T1, typename T2 >
m,'u_yK struct result_2
Zx3m$.8 {
p!173y,nL typedef T1 & result;
9kTU|py } ;
!}U&%2<69 template < typename T >
F e8xOo6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3rs=EMz:w {
>*EcX 3 return (T & )r;
&Jq?tnNd }
f.Jz]WXw,
template < typename T1, typename T2 >
]@Q14
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8$S$*[-a {
_Nlx)Y R return (T1 & )r1;
gzxLHPiw }
?k#-)inf) } ;
=xg pr*
DT;Hr4Z8^" template <>
^IY1^x class holder < 2 >
._#|h5 {
p^NYJV public :
Wo\NX05-? template < typename T >
(C1]R41' struct result_1
D[ny%9 : {
" J$vt` typedef T & result;
wtaeF+u-R- } ;
8MV=? template < typename T1, typename T2 >
'xhX\?mD struct result_2
4k}u`8 a {
S&FMFXF@ typedef T2 & result;
` O-$qT,_ } ;
@32JMS< template < typename T >
nx84l 7< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[26"?};"% {
LC2t,!RRl& return (T & )r;
]hc.cj`\W& }
3}2'PC template < typename T1, typename T2 >
.(`#q@73 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[T.kwQf4$ {
D>PB|rS@ return (T2 & )r2;
xrS;06$ }
58{6k J@ } ;
S+7>Y? B! ?=-18@:.ss Od)]FvO 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> >。
)Yy`$` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ohOze\T)= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Kb#py6 *ix&"|h return l(i, j) = r(i, j);
|s+y]3-_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
C&D!TR!K RKx"
}<#+ return ( int & )i;
YOd0dKe return ( int & )j;
Yc&yv 最后执行i = j;
9ssTG4Sa 可见,参数被正确的选择了。
">j}!n
8J <%Bsb}h, "oz qfh ^g"G1,[%w A7C+-N 八. 中期总结
`a*[@a# 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:
+' QX` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ez@`&cJ7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ML9ZS
@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$~75/ 'D;v>r :dc>\kUIv #"|</*%> <}&n}|! IXDj;~GF 九. 简化
AQw1,tGV 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
hQv~C4Wfrf 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F2saGpGH 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
R%=u<O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1kEXTs=, +-*/&|^等
IVjH.BzH9 2. 返回引用。
x* ?-KS| =,各种复合赋值等
Rt} H.D
# 3. 返回固定类型。
w^6rgCl 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bH% k) 4. 原样返回。
b3N1SC:Wn operator,
SxI='z_S.f 5. 返回解引用的类型。
-W38#_y/\ operator*(单目)
%}elh79H* 6. 返回地址。
e$u=>=jV] operator&(单目)
rVB,[4N 7. 下表访问返回类型。
W2?6f: operator[]
JR] /\( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2~h! ouleY operator<<和operator>>
1t w>C\ roSdcQTeT 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。
% put=I 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|`B*\\ 1 ^lud2x$O^C template < typename Left >
S:aAR*<6 struct value_return
w\ 4;5.$ {
NCR4n_ template < typename T >
7Ko<,Kp2b struct result_1
gG*]|>M JI {
f3El9[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Vb yGr~t } ;
+GqK$B(x7 AqnDsr! template < typename T1, typename T2 >
b&BkT%aA(G struct result_2
?y_W%ogW {
\]uD"Jqv# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#}Y$+FtO } ;
HqC
1Dkw } ;
s\O4D*8 jGy%O3/ R-QSv$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V{4=,Ax I8~ .Vu2 下面我们来剥离functor中的operator()
g^ .g9" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@`t#Bi9 a@4
Zx return l(t) op r(t)
p)2
!_0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>n3w'b return op l(t)
uy'm2 return op l(t1, t2)
qw?#~"Ca. return l(t) op
u-qwG/$E return l(t1, t2) op
:x88 return l(t)[r(t)]
t~_vzG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ggn C #$ >1uo5,wrF 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:
9bu}@#4* 单目: return f(l(t), r(t));
K
?uHAm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jEU`ko_ 双目: return f(l(t));
q9+`pj return f(l(t1, t2));
X%JQ_Z 下面就是f的实现,以operator/为例
3<F\5| .Z?@;2<l struct meta_divide
T<XGG_NOl {
8k[=$Ro template < typename T1, typename T2 >
8[v9|r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y950Q%B] {
GO&~)Vh&7 return t1 / t2;
.kwz$b+h }
fL$U%I3 } ;
={g.Fn(_ t"# .I?S0 这个工作可以让宏来做:
<9f;\+zA [Ey[A|g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r7|_Fm Qf template < typename T1, typename T2 > \
skaPC#u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
fG dT2}gd 以后可以直接用
mv1g2f+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
JJC YM 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
xD.Uh}:J (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2><=U7~ /6fa
7; 2bv/-^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
R;d)I^@ 0+3_CS++r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>;qAj!' class unary_op : public Rettype
=1ltX+
{
}^Ymg7wA Left l;
/FJ.W<hw public :
:<}1as!eo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LOO<)XFJ {^8->V template < typename T >
WR|n> i@m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bv:M
zYS {
zjE|UK{ return FuncType::execute(l(t));
v79k{<Ln }
S[zETRSG 2.p?gRO template < typename T1, typename T2 >
n3z]&J5fr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z-U-n/6I {
WMi$ATq return FuncType::execute(l(t1, t2));
>PbB /-> }
~SzHIVj:6 } ;
2K:Rrn/cR [[XbKg`"? hnYL<<AA 同样还可以申明一个binary_op
XfZ^,'z OUtXu7E$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D`4>Wh/H class binary_op : public Rettype
D`9 a"o {
(_0r'{` Left l;
e'l@M$^ Right r;
ZbAg^2 public :
(/i?Fd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?+P D?c7 0PP5qeqN2n template < typename T >
H@uDP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-prc+G,qyp {
j+eto' return FuncType::execute(l(t), r(t));
GbB:K2 }
vk><S|[n Mn<#rBE B template < typename T1, typename T2 >
e+~Q58oD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L,\wB7t {
b[/uSwvi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p)e?0m26 }
.P:mYC } ;
w<|Qezi3
w Z1dLC'/b] Spm0DqqR? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
}!_ofe 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wZnv*t_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Wm^RfxgN/ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)` z{T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,9.-A-Yw 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}7HR<%<7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qdNt2SO 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ISDeLUihY 下面是修改过的unary_op
+1pY^#A dX;Q\
]" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7=@3cw
H class unary_op
Ri<'apl {
eEmuE H@X Left l;
JwNB)e
D ^q}cy1"j" public :
zgn~UC6& oMeIXb)z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Oz1S*<]=,~ b haYbiX? template < typename T >
U6xs'0 struct result_1
f&2f8@ {
eqQ=HT7J typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*=b36M } ;
|aX1PC)o_ U9t-(`[j? template < typename T1, typename T2 >
I&JjyR struct result_2
&UxI62[k {
H"vkp~u]I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:vXlni7N[M } ;
cCBYM 7 (kC|q\4M template < typename T1, typename T2 >
ad#4W0@S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Oe)B.{;Ph {
p*C| kE qk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;7*R ;/ }
G?dxLRy.do nXJG4$G template < typename T >
I3hN7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cVf}8qf) {
n\w2e_g;N return OpClass::execute(lt(t));
YwaWhBCIF }
i$gH{wn\` :G[6c5j|V } ;
RlUX][) M" vd/FV J^gElp 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
v[XTH 2 好啦,现在才真正完美了。
_eZ*_H,\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
fq<JX5DER s ;2ih)[ template < typename Right >
BI|YaZa+p picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:lE_hY {
|w+N(wcJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q4h6K7 }
fP8iz `n 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
BN%;AQV [Ol~}@gV M]7>Ar'zsG %U?1Gf e G7NRpr 十. bind
q+{$"s9v 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。
.C\## 先来分析一下一段例子
A+41JMH o"j$*o=
{,+MaH int foo( int x, int y) { return x - y;}
B1i&HoGbz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"?v{?,@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_?oofE:{ 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/G?wD|B 我们来写个简单的。
Wy.^1M/n>~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@(W{_ mw 对于函数对象类的版本:
>e"vPW*[ g T{WH67u template < typename Func >
W)jtTC7 struct functor_trait
),(HCzK` {
m <'&`B; typedef typename Func::result_type result_type;
<`?V:};Q } ;
qAW?\*n5N 对于无参数函数的版本:
TD-o-*mO v}sk %f template < typename Ret >
2(i|n= struct functor_trait < Ret ( * )() >
sd&^lpH {
$5\+QW typedef Ret result_type;
EE5mVC& } ;
vHXCT?FuG 对于单参数函数的版本:
8/s?Gz 3eERY[ template < typename Ret, typename V1 >
pD17r}% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6wq>&P5 {
.R]DT5 typedef Ret result_type;
g\]~H%2 , } ;
Vrn+"2pdJ 对于双参数函数的版本:
ib- H
jJ8 @! {Y9k2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e+<'=_x { struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.]YTS {
7q(A& typedef Ret result_type;
a.2Xl}2o5 } ;
$pJw
p{kN 等等。。。
t.Yf8Gy 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(v}4,'dS x@3"
SiC template < typename Func >
p(!d,YSE struct func_return
z\`tnz7>$ {
\:4SN&I~ template < typename T >
D{rM struct result_1
} 89-U {
bm poptfL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X]}:WGFM } ;
&embAqW: k}]M`ad template < typename T1, typename T2 >
9Cz|?71 struct result_2
$.x,[R
aN {
^Lv)){t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
apgR[=Oy } ;
]j0/.pG } ;
]
@:x<> =2@V} k~*%Z!V}C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.Ta (v3om% )&j@ ={0 template < typename Func, typename aPicker >
#%g>^i={ky class binder_1
G%ZP` {
UM<!bNz` Func fn;
8j)*T9 aPicker pk;
_<KUa\ public :
=&F~GCZ> R PdFLC/ template < typename T >
K\FLA_J struct result_1
3sD|R{ {
1:!H`*DU& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*yv@B!r } ;
Bo$dIn2_ rK\9#[?x template < typename T1, typename T2 >
F+ %l=
fs struct result_2
ERy=lP~gV {
C55Av%-= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tl;b~k } ;
20# V?hX3 erhez binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@`qB[<t8:< d ehK#8 template < typename T >
h[mJ=LIrg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(K_{a+$[ {
{1gT{2/~@ return fn(pk(t));
t.#ara{ }
^YJ%^P template < typename T1, typename T2 >
U;j\FE^+> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~+C)0Yn {
Y?$ return fn(pk(t1, t2));
'Y.6sB }
m(D+!I9 } ;
Y]tbwOle 1|m%xX,[ pp{2[> 一目了然不是么?
3l"8_zLP 最后实现bind
;W]9DBAB 3W%j^nM s(KSN/ template < typename Func, typename aPicker >
bz}-[W+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v-BQ>-& s {
%>$Puy\U return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*`8JJs0g }
loC~wm%Ql D^gS.X ^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
[X91nUz# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wh)F&@6 R! [r!f&R 十一. phoenix
ia(`3r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:a^/&LbLm q}!h(-y}5n for_each(v.begin(), v.end(),
80ox$U (
,Ha <lU2K do_
U(LLIyZv [
+~~2OU L cout << _1 << " , "
0HUylnXf0 ]
yO}5.
.while_( -- _1),
lu8*+.V cout << var( " \n " )
C T\@>!'f )
7WwE] ^M );
b;%t*?t lh[?`+A 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:
Z #T 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
Y2;2Exp^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T];dFv-GT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]x{.qTtw r?IBmatK/ 0zE@?. template < typename Cond, typename Actor >
k(M:#oA! class do_while
QZtQogNy# {
rOz1tY)l0d Cond cd;
4v`IAR?&K; Actor act;
.!Pg)| public :
#?V rt,n template < typename T >
E7M_R/7@y struct result_1
>,E^ R `y {
Nk<^ Qv typedef int result_type;
4"_`Mu_% } ;
aZ+><1TD zgH(/@P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U`lK'.. 2:_6nWl template < typename T >
=#v? }JG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mBE&>}G< {
P#,;)HF do
*yaS^k\ {
:W5W
@8Y act(t);
(0B?OkQ }
DzQ while (cd(t));
l#`G4Vf return 0 ;
#fYB4.i~ }
tc<uS%XT4^ } ;
6pSi-FH N0.|Mb"?t 4l+!Z, b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R(`:~@3\6 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。
;AE-=/< 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。
4(|yl^w 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。
nYFrp)DLK 下面就是产生这个functor的类:
wD=]U@t`, Ml7
(<J BHf$ %?3z, template < typename Actor >
d&[RfZ` class do_while_actor
]%)<9]} {
Qr9;CVW Actor act;
?oFd%|I public :
6,aH[>W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*<\K-NSL Xv|=RNz template < typename Cond >
@phVfP"M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\ l#eW
x } ;
5&V=$]t ocFk#FW z
-!w/Bv@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3f] ;y<Km 最后,是那个do_
pK@=]K~l0 0z8?6~M;< Jsysk $R class do_while_invoker
L23}{P {
\gk.[={^P public :
-}9^$}PR template < typename Actor >
*y!O\-\S#> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
})H d]a {
!:^q_q4 return do_while_actor < Actor > (act);
%'yrIR }
4P&2Z0 } do_;
"FWx;65CR Y @p<f5[c 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
p 1'l D 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l! F$V;R 最后来说说怎么处理break和continue
BVw2skOT 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。
RZzHlZ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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