一. 什么是Lambda
[m7jZOEu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W/U&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,
kd9rvy0oK T$/6qZew ~ g$Pb[V O@jW&-; class filler
-[?q?w!? {
,o-BJ
069 public :
H"W%+{AR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$FEG0& } ;
U@v=q9'W 6y&d\_?Y '|n-w\
>Wv 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Hw8`/'M=%5 cF_hU" b'`8$;MII Gu Msw*{> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>IO}}USm c #+JG P`wp`HI 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w^09|k &Mbpv)V8 #imMkvx? R?g
qPi- 二. 战前分析
qy6zHw 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。
Riid,n 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
RrSo`q-h+ g9OO#C> Oa=0d;_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o|G.tBpKg /* --------------------------------------------- */
eX$P k: vector < int *> vp( 10 );
5!,`LM9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w@Ut[
;6^ /* --------------------------------------------- */
)}\T~#Q]y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?g2Wu0< /* --------------------------------------------- */
.Rxz;-VA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
aloP@U/\Sn /* --------------------------------------------- */
D^P_3
B+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w~sr2;rp< /* --------------------------------------------- */
PNgj 8J4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Kxb_9y0`r DPIiGRw >_h*N H ='<0z?Af 看了之后,我们可以思考一些问题:
rWI6L3,i+ 1._1, _2是什么?
L}CjC>R! 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
cMxTv4|wui 2._1 = 1是在做什么?
knZee!FA7
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
g&;:[&%T] Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
"Q]`~u': T:S+Pt~ g!5`R`7 三. 动工
NK'awv),pM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
iO4YZ! +K2jYgy =p|,~q&i ?cf9q@eAH template < typename T >
gS~QlW V class assignment
[#V?]P\uV {
O7b Tu<h= T value;
e>1z1Q;_uv public :
SN O'*? assignment( const T & v) : value(v) {}
XJTY91~R template < typename T2 >
S{aK\>>H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MDa 4U@Q } ;
%gDMz7$~ ($&i\e31N <hg t{b4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
iqURlI);P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?)k;.<6 0m_c43+^ r8rU+4\8< K1a$
m2 class holder
AjB-&Z {
-4{sr|
lm public :
+s.r!?49+ template < typename T >
WjtmV2b<7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
dM8`!~#&PI {
w$4fS return assignment < T > (t);
lpLjfHr }
Mp9wYM* } ;
!},_,J~(| %{g<{\@4(; Ds c{- <v 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:
1foy.3g- .<j\"X( static holder _1;
x\!Q[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lO>w|=< -kT *gIJ} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j-@3jFu 而不用手动写一个函数对象。
}N!I|<"/
ju`x ^2}0lP| H->J.5~,K 四. 问题分析
V9qA.NV2 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。
,[&@? 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。
0q(}n v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
EOWLGleD1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pme5frM| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'v iF8?_ deO/` 五. 问题1:一致性
l -us j%\ 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?|
-bT1Qh
X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7<DlA>(oUX 7(AB5.O struct holder
Sb I %| {
-t2bHhG //
$TS4YaJ% template < typename T >
Uc]S7F# T & operator ()( const T & r) const
X-O/&WRYQ {
CEjMHP$= return (T & )r;
$-'p6^5 }
tb#. Y } ;
5SKj% %B2, [=imF^=3Vb 这样的话assignment也必须相应改动:
hs< )< ;LM`B^Q]s template < typename Left, typename Right >
D9^.Eg8W class assignment
%_N-~zZ1E {
kKwb)i Left l;
/iFtW#K+ Right r;
8TIc;'bRM public :
VuZd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(;-<
@~2 template < typename T2 >
'N#,,d/G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H$Om{r1j } ;
gSS2)Sd} X}C} 同时,holder的operator=也需要改动:
6? u9hi H7!j5^ template < typename T >
A]^RV{P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L5 ~wX {
U1!6%x return assignment < holder, T > ( * this , t);
s
8O"U% }
^F/gJ3_; 4sOo>.<x 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。
fH[Yc>(oj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^y"5pfSR @%mJw
u return l(rhs) = r;
Oo<L~7B 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。
7kJ =C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
luAmq+ HC4qP9Gs template < typename Tp >
x`/"1]Nf class constant_t
&'
E( {
|E)-9JSRy const Tp t;
*mH++3h public :
P5/\*~} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fy_D[g template < typename T >
kpFt const Tp & operator ()( const T & r) const
e7rD,`NiV {
";\na!MT return t;
5{?J5 }
z.EpRJn } ;
ZdQt! .=rS,Tpo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YmXh_bk 下面就可以修改holder的operator=了
'o41)p `rEu8u template < typename T >
c!n\?lB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^]_[dqd {
z&x
^Dl return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
62{(i'K }
stn/ .;#Wf@V 同时也要修改assignment的operator()
I6!~(ND7 ?86q8E3;& template < typename T2 >
A"Q6GM2;Io T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
l!z)gto 现在代码看起来就很一致了。
~wtl\-cY \/E+nn\) 六. 问题2:链式操作
M'gw-^( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A#/O~-O^ 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。
M:&g5y& 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。
RlJt+lnV 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。
!>gi9z, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)nncCUW Rs*]I\ template < typename T >
(.Q.S[<Y struct result_1
w<}kY|A"=- {
|T!ivd1G typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
X;[$yW9hE } ;
5cY([4, h0i/ v 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@ Gxnrh6 KY}c}*0
template < typename T >
tCZ3n struct ref
c;X8:Z=ja {
j0^%1 typedef T & reference;
&z'NQ!uV } ;
ry^FJyjW template < typename T >
"9Q @&C struct ref < T &>
OUo N {
N$cm;G=] typedef T & reference;
fGK=lT$ } ;
C%#%_
"N L-J 7z+{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%9
kOl t}$WP&XRG< template < typename T >
YVSAYv_ZG} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~<
~PaP$=\ {
njhDrwN return l(t) = r(t);
O}$@|w(8; }
+hoZW R 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
6}b1*xQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b@6hGiqx {w/{)BnPG 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
8OV;&Z,x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j6Msbq[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l~_]k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
SQ$|s%)oB 最后的布局是:
c*fMWtPp Add
d2cslDd / \
Kyn[4Bu!? Divide 5
F@4TD]E0^ / \
;!RS q'L1 _1 3
V]4g-
CS[ 似乎一切都解决了?不。
uP;qs8 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。
p]z< 43O$ 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。
hh%fmc 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:
"#<P--E 9 q oA?
template < typename Right >
_f^JXd,7v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
} vx+/J Right & rt) const
fLGZ@-qA0 {
pv
LA:LW2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^v5v7\! }
P|0dZHpT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
WR5@S&fU` 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。
$9~6M* 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
H YA< 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
_BC%98:WP 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Ln&'5D# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
G0e]PMeFl 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
06)B< q 4Rvr[ template < class Action >
1$+-?:i C class picker : public Action
r2t|,%%N7 {
)Id.yv}_ public :
QYS 1.k picker( const Action & act) : Action(act) {}
zc1y)s0G // all the operator overloaded
Y.7iKMp( } ;
CO%o.j=1 6!QY)H^j9, 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。
/=y _#l 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:
(vO\h8 @^O+ulLJ,] template < typename Right >
}KEL{VUX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2cnyq$4k {
j'\!p):H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f*(W%#*| }
t@ _MWF &1ZqC; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
84X/=l-c= 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
w!GPPW( ;$il_xA)\> template < typename T > struct picker_maker
|(evDS5 {
o.o$dg(r! typedef picker < constant_t < T > > result;
@N(*1,s2 } ;
Z?@oe-mz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@Yu=65h {
_NwB7@ e typedef picker < T > result;
!0}SZ } ;
$vC}Fq ^8z~`he=_J 下面总的结构就有了:
l-mt{2 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
1xf
Pe# picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)XFaVkQ} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I1Jhvyd?$ 至此链式操作完美实现。
6Fe$'TP `!um)4 i 6DcLE 七. 问题3
ntZl(] l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ru>c\X^| t[|aM-F&> template < typename T1, typename T2 >
W Z_yaG$U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&{gD(QG {
l(B(gPvU return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ab@1JAgs }
VhfMj| o`{@':%D` 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:
?as1^~ U3 -cH template < typename T1, typename T2 >
CGp7 Tx # struct result_2
V_Xq&!HN[ {
Q7{/ T0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7_G$& } ;
O]1aez[ E3~ Wyfd7 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
x("V+y* 这个差事就留给了holder自己。
|[3%^!f\ xNAa,aMM K}feS(Ji template < int Order >
x^959QO~ class holder;
?c6`p3p3L template <>
\F'tl{'\@ class holder < 1 >
/=i+7^ {
/>13?o# public :
gK#G8V-, template < typename T >
"C~Zl&3 struct result_1
a49xf^{1"i {
@
)2<$d typedef T & result;
"<Q,|Md } ;
>u0B ~9_E template < typename T1, typename T2 >
vIQu"J&fE struct result_2
)wb&kug- {
VJoobu1h typedef T1 & result;
p*Q *}V } ;
XD8Q2un template < typename T >
sWGc1jC?.F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VZ1u/O?ub {
fgW>~m.W return (T & )r;
Yp@i{$IUW }
`iQ9 9 template < typename T1, typename T2 >
[+2iwfD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M/LC:, {
Zk*!,, P! return (T1 & )r1;
1(`UzC=R| }
Pe`eF(J } ;
Rch?@O#J _9B ^@~ template <>
JO =kfWW class holder < 2 >
$%"?0S {
2t3DQ public :
( kFg2kG template < typename T >
{+N7o7 struct result_1
z:JQ3D7/we {
i9=*ls^Cx typedef T & result;
$8;`6o` } ;
)Zbrg~-@ template < typename T1, typename T2 >
=K8z8K? struct result_2
t
\;,$i {
{~0r3N4Zl typedef T2 & result;
":Uv
u[- } ;
.?NraydwV template < typename T >
D6NgdE7b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#bZT&YE^ {
YacLYo# return (T & )r;
4RDdfY\%u }
U:+wt}-T" template < typename T1, typename T2 >
Y$K[@_dv= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SLi?E {
Pu `;B return (T2 & )r2;
3j}@}2D }
J5j3#2l } ;
nm{J w\{oOlE 56l1&hp8In 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
NzAMX+L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VPI;{0kh 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^E}};CsT +/|t8z FWs return l(i, j) = r(i, j);
V'm4DR#M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}0f"SWO> Cj3C%W return ( int & )i;
fb;y*-?# return ( int & )j;
i8+[-mh 最后执行i = j;
cms9] 可见,参数被正确的选择了。
WgayH
#Ks2a):8 D\9-MXc1 ` Clh; d7i 0'R 八. 中期总结
j" ~gEGfK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Fo$'*(i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G~FAChI8![ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e>~7RN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:}{,u6\ Kq4b`cn{_ A.>L>uR 's7 (^1hH 9%6W_0> 0.kQqy~5 九. 简化
:o=a@Rqx 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。
Unc_e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,o68xfdZVW 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:
$CP_oEb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
S :%SarhBD +-*/&|^等
EN/e`S$) 2. 返回引用。
au~}s |# =,各种复合赋值等
$#LR4 [Fq 3. 返回固定类型。
_+NM<o#A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J%SuiT$L&Y 4. 原样返回。
MzX4/*ba operator,
dWDM{t\}\ 5. 返回解引用的类型。
WIkr0k operator*(单目)
vzPuk|q3 6. 返回地址。
y>jP]LR4 operator&(单目)
f'Cx% 7. 下表访问返回类型。
Jh!'"7 operator[]
Kh,zp{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o'auCa,N operator<<和operator>>
'BmLR{[2L 4y|%Oj 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。
1C]mxV=% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ux=0N]lc V<W$h` template < typename Left >
zd-qQ.j0 struct value_return
F* h\ #? {
A[6D40o template < typename T >
O;m@fS2%3 struct result_1
Dg~L" {
+%: /!T@@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C<u<:4^H } ;
4ht+u nBo?r}t4 template < typename T1, typename T2 >
,"U_oa3 struct result_2
7ElU5I<S {
0kOl,%Ey typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
" _{o}8L } ;
.QVZ! } ;
7w?V0pLwn8 yG..B x-%4-) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6Qh@lro;y 'j27.Ry. 下面我们来剥离functor中的operator()
L^><APlX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*Tyr 4k4 d% return l(t) op r(t)
9f U,_`r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XjINRC8^4 return op l(t)
}?KfL$@$ return op l(t1, t2)
-Mx\W|YK return l(t) op
uW4wTAk;qh return l(t1, t2) op
PTZ/jg@71 return l(t)[r(t)]
|ryV7VJ8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\!Cc[n(f# ]R?{9H|jwE 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:
vn"+x_ 单目: return f(l(t), r(t));
q"C(`S.@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}XcYIo#+t 双目: return f(l(t));
?CU6RC n return f(l(t1, t2));
TpIx!R9 下面就是f的实现,以operator/为例
%3;vDB*L$ RF$2p4=[ struct meta_divide
Z\. n6 {
K}e:zR;;^ template < typename T1, typename T2 >
(u:^4,Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vj,OX~| {
RJhafUJ zH return t1 / t2;
t]14bf$*Q }
=R6IW,* } ;
l>){cI/D# ewrs
D'? 这个工作可以让宏来做:
o4PJ9x5R! !9p;%Ny` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c+A$ [ template < typename T1, typename T2 > \
1XXuFa& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T0TgV 以后可以直接用
7H!/et?S, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
oqUF_kh 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
ms%RNxU4: (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。。。)
0 *^>/* #X t|"Z JG/Pc1aK 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
` G-V
% <N'v-9=2jl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!%X#;{ class unary_op : public Rettype
tN1xZW: {
YMr2|VEU[ Left l;
P+:DLex public :
X 7R&>Pf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;1AXu/ wG@f~$ template < typename T >
4^(aG7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nr]:Y3KyxX {
z; Jz^m- return FuncType::execute(l(t));
4..M *U }
qd<-{ xQ,My template < typename T1, typename T2 >
F87/p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U[EZ,7n8 {
CC
B' return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q].p/-[( }
8AQ__&nT } ;
pv]2"|]V) JnIE6@g<y IhjZ{oV/@ 同样还可以申明一个binary_op
4G2iT+X- K1$
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p|+TgOYOc class binary_op : public Rettype
\2))c@@% {
Ji4JP0
Left l;
|/;;uK,y Right r;
g{^~g public :
@1N.;]| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nsn~mY% jS ?#c+9 template < typename T >
HtV8=.^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Kb
m74Z% {
,@kLH"a0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
(YM2Cv{4 }
M}e}3w $0Ys{m template < typename T1, typename T2 >
;ObrBN,Fu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
goe%'k, {
*,|x
p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K7X*N }
2]]}Xvx4# } ;
&=]!8z= lK_T%1Gz l
>~Rzw 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
lAR1gHhJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
: T{VCw:* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OS-k_l L 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。
,FwpHs $A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2wu\.{6Zp 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
EW`3$J; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/dO*t4$ @? 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)
g:Q:cSg< 下面是修改过的unary_op
=h xyR; ^WF_IH& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~)F_FS class unary_op
$_3)m {
zm8k,e +5- Left l;
{#~A `crO WcQkeh3n public :
;l^'g}dQ^ W[sQ_Z1C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qI>,PX jGoQXiX template < typename T >
I@5$ <SN struct result_1
Sk:x.oOZ {
qHgzgS7a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I5)$M{#a } ;
U{qwhz( <,Pl31g^ template < typename T1, typename T2 >
nch#DE82 struct result_2
X,c`,B03 {
1;PI%++ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g6+5uvpd } ;
C\Z5%2<Z ]"^p}: template < typename T1, typename T2 >
}u1h6rd ` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7kITssVHI {
HYG1BfEaW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
VoQhzp6& }
<2fy(9y *CbV/j"P? template < typename T >
|tU wlc> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jz*A!Li {
R](cko= return OpClass::execute(lt(t));
R<vbhB/lU }
>^IUS8v p>f?Rw_ } ;
2G<XA J qmL|S) U(Bmffn4Z 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
bvHQ #:}H 好啦,现在才真正完美了。
s}yN_D+V 现在在picker里面就可以这么添加了:
?G<?:/CU jP0TyhM template < typename Right >
rg=Ym. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xJnN95`R@ {
N7KG_o% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O<$j}?2 }
HIt9W]koO 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。
ic4hO>p& <r(D\rmD 6__HqBQ 3.g 4X?=zd 5sj$XA?5 十. bind
9Zmq7a
E 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。
8H T3C\$s 先来分析一下一段例子
^QG<_Dm] 3xKgj5M F~hH>BH9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
P}>>$$b\Yi bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Zz]/4 4t bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5R%y3::$S 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
&}|`h8JA]K 我们来写个简单的。
?<5KLvG v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
R=$}uDFmW 对于函数对象类的版本:
:7 JP(j2 =P_*.SgR template < typename Func >
WS?Y8~+{5 struct functor_trait
8<32(D{ {
(ip3{d{CT] typedef typename Func::result_type result_type;
c,M"a } ;
z]LVq k 对于无参数函数的版本:
&3xda1H <OJqeUo+*\ template < typename Ret >
&&m1_K struct functor_trait < Ret ( * )() >
.7:ecFKk {
oIMS >& typedef Ret result_type;
sIl&\g<b } ;
p,uM)LD
对于单参数函数的版本:
}jU)s{>fb tp }Bz&V template < typename Ret, typename V1 >
9C7HL;MF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(:%t {
)vg@Kc26 typedef Ret result_type;
PlT_]p } ;
~r'ApeI9 对于双参数函数的版本:
:_nGh]% ~"4Cz27 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%M`zkA2]J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Asq&Z$bB_ {
cWo__EE typedef Ret result_type;
Y?zo") } ;
<Lt"e8Z> x 等等。。。
rSm#/)4A 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gQ%mVJB{( B<$6Dj%L template < typename Func >
-%K}~4J struct func_return
&%k_BdlkQ {
St>
E\tXp template < typename T >
yJlRW!@&: struct result_1
RyM29uD {
IjQgmS~G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FL&Y/5 } ;
=^l`c$G< hhI*2|i"L template < typename T1, typename T2 >
`krVfE;_O struct result_2
8YgRJQZ! {
78<fbN5}r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oz[G'[\}F } ;
;TwqZw[. } ;
m5HMtoU kGakdLl -Ekf T_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*"6A>:rQs =4&"fZ"v template < typename Func, typename aPicker >
]@}hyM[D; class binder_1
TC@F*B; {
!1]jk(Z Func fn;
U2~|AkL aPicker pk;
3O_O5 public :
1!E}A!; ]=/?Ooh template < typename T >
Tn(uH17 struct result_1
/+. m.TF {
0 N0< 4b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O#>,vf$ } ;
:!fY;c? /rK/l template < typename T1, typename T2 >
i~M-V=Zg struct result_2
{ ~(XO@;b {
k)8*d{ * typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$"}*#<Z } ;
I?%#`Rvu fi&>;0?7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
YG*}F|1 l2wu>Ar7. template < typename T >
Eq=JmO'gHs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hQNUA|Q=% {
km`";gUp> return fn(pk(t));
TQ[J, }
C8}=fa3u template < typename T1, typename T2 >
vNZ"x)? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?#nk}=;g8 {
[i>D|X return fn(pk(t1, t2));
8)83j6VF }
R?}%rP+^e } ;
E5*pD*# \Il?$Kb/ c`\qupnY 一目了然不是么?
/N./l4D1K- 最后实现bind
p6Ia)!xOGF OF; "%IW~} &0d5".|s template < typename Func, typename aPicker >
T)eUo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aqQ
U7 {
fj9&J[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
bz [?M} }
BgB0 [g=4'4EZc 2个以上参数的bind可以同理实现。
8M BY3F 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。
%/_E8GE
+vV?[e 十一. phoenix
0[8uuqV[cB Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^$rqyWZYp <u?\%iJ" for_each(v.begin(), v.end(),
6\y?+H1 (
'I>geW?{QK do_
OL@$RTh [
{"rL3Lk cout << _1 << " , "
[8 23w.{]# ]
)U8=-_m .while_( -- _1),
ZK<c(,oZ^ cout << var( " \n " )
5 (q4o` )
"=$uv );
*fLVzYpo azRp4~2? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S]4!uv^y 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
N,F[x0&? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5UG"i_TC 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4]xD-sc lcfs
1]. uE..1N&* template < typename Cond, typename Actor >
NZ+TTMv class do_while
v9#F\ F/ {
RS2uk7MB Cond cd;
bY~V?yNgKM Actor act;
Iy5)SZ' public :
I-Am9\ template < typename T >
w.+G+r= struct result_1
~{{7y]3M- {
S&Hgr_/}c typedef int result_type;
gTdr } ;
h66mzV:` _d>{Hz2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n9Vr*RKM) i7&ay\+@ template < typename T >
DJ1!Xuu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/7ykmW {
z.tN<P 7 do
ke2M&TV {
QQ %W3D@ act(t);
B f.- 5 }
X"jtPYCpV{ while (cd(t));
i
nk!>Z return 0 ;
AyOy&]g }
_Y)Wi[ } ;
=t.T9'{ vVjk9_Ul SXNde@%
{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
74c5\UxA 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
xE*.,:,& 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
5d-rF:# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&WS'Me 下面就是产生这个functor的类:
;RMevVw| "cvhx/\1# g]d0B!Ar~ template < typename Actor >
4lwoTGVZj class do_while_actor
0L d"df* {
j&q%@%Gm Actor act;
H6lZ<R{= public :
| _nBiHjNn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TrQUhmS/! ~CHVU3 template < typename Cond >
*De'4r 2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BP1<:T'.q` } ;
NFqGbA| U[Lr+nKo\ _KZTY`/* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lx> ."rW 最后,是那个do_
lnK#q.] .kB!',v\ YU\k D class do_while_invoker
`(E$-m-~jH {
=}Yz[-I public :
nW
oh(a template < typename Actor >
O-3a U!L do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@]Ac >& {
3KtJT&RuL return do_while_actor < Actor > (act);
oFsV0 {x%) }
ju1B._48 } do_;
|w5,%#AeO$ {TDZDH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
((=T E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
aYc^ 9*7 最后来说说怎么处理break和continue
|<MSV KW 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。
F!-%v5.y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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