一. 什么是Lambda
gP^'4>Jr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rS{Rzs^@ 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,
|o|0qG@g {- 7T\mj ([`-*Hy W5EB+b49KM class filler
,`S"nq {
w'?uJW public :
HaJD2wvr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!> } ;
%fK"g2: r]kLe2r:B 1!0BE8s"@ 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:
>c;qIP)Z J$]d%p_I 71w 4}LGE> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M I/9?B X 4;+` ]ZHC*r2i 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x]Nq|XK Gk'J'9* ]C}z3hhk :X,1KR 二. 战前分析
g>T'R Vb 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[[LCEw 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
xH; 4lw MpGWt# c
R[DT04 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s:i$ s") /* --------------------------------------------- */
(B7M*e vector < int *> vp( 10 );
f:=q=i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}V6}>!Sb /* --------------------------------------------- */
9iUkvnphh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qwiM.b5 /* --------------------------------------------- */
*:_xy{m\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
& i)p^AmM /* --------------------------------------------- */
|A[Le
;, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-8#Of)W /* --------------------------------------------- */
;UArDw H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
OAc+LdT r}pYm'e US@ak4Y6Z p`T7Y\\#! 看了之后,我们可以思考一些问题:
.2Y"=|NdA 1._1, _2是什么?
Mp7r`A,6 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。
Y[
a$~n^:n 2._1 = 1是在做什么?
`?2S4lN/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
W29@`93 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
;_1D-Mf :&9#p%/ N=)N
三. 动工
maXQG&.F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q<w rO =uMoX
- L&. 9.Ll E{(7]Wri template < typename T >
f* p=]]y class assignment
<Mxy&9}ic {
`:R8~>p T value;
gX.4I; public :
}Q/xBC) assignment( const T & v) : value(v) {}
xpRQ"6 template < typename T2 >
]M-j_("& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
z;2kKQZm } ;
NIQNzq?a^ bTb|@ 8! pfy" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j@&F[ r 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D}&U3?g= 9p9:nx\ eM*@}3 u01x}Ff~6 class holder
tg7%@SI5^- {
HT[<~c public :
:>\ i template < typename T >
m';:): assignment < T > operator = ( const T & t) const
@'7'3+ c {
,4)zn6tC return assignment < T > (t);
}3V Q*'X>i }
_@ev(B } ;
3tA6r 8%U+y0j6b PL%U 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
FI Io{ru [(F.x6z) static holder _1;
?2E@)7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XSpX6fq d+\o>x|Y!Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ApG_Gd. 而不用手动写一个函数对象。
Vyf r>pgW1 G ZDyw9 !Hr~B.f7 &?#V*-;^ 四. 问题分析
HX7"w
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1\$xq9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
W{*U#:Jx1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wC}anq>> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&) T5V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J)"2^?!&B l*e*jA_>:7 五. 问题1:一致性
a[1^)=/DM 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
p?>(y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v8I&~_b
+ZQf$@+ struct holder
C-V,3}=*2 {
AD_")_B|i //
(1^AzE%U+Z template < typename T >
B8:G1r5G/ T & operator ()( const T & r) const
8LB,8*L^ {
[U5[;BNRD return (T & )r;
zn@<>o8hU }
SDwTGQ/0 } ;
!D!~4h) {P&{+`sov 这样的话assignment也必须相应改动:
Hbn%CdDk1 A,Wwt
[Qw template < typename Left, typename Right >
3X=9$xw_ class assignment
EZ:pcnL{ {
HIsIW%B Left l;
O3/][\ Right r;
Qz=F
nR public :
{p[{5k 0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sEkfmB2J/ template < typename T2 >
SR!EQ< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n?!XNXb } ;
B52n'. EmNJ_xY 同时,holder的operator=也需要改动:
RtO3!dGT. |;sL*Vr template < typename T >
IO3 p&sJ/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
b+Sq[ {
M(8dKj1+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
o@:${>jw }
v3O+ ;4 =1sGT;> 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。
-:cBVu-m 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P1C{G'cR (KxI* return l(rhs) = r;
-w' 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。
mv] . 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
niC ;WK 3r^Ls[ey template < typename Tp >
~&HP}Q$#f class constant_t
2qd5iOhX+ {
K|L&mL&8 const Tp t;
vT@*o=I public :
;>hRj! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E$SYXe [, template < typename T >
2_T2?weD5
const Tp & operator ()( const T & r) const
Ig&H0S {
WbJ|]}hJ\ return t;
pPL)!=o! }
abMB- } ;
@};
vl \
SCi\j/a( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>AK9F.
_z 下面就可以修改holder的operator=了
)j,Y(V$P de=){.7Y template < typename T >
^AhV1rBB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~:FF"T> {
xVxN
@[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#qLsAw--Q }
mrmm@? |\.:h":!0~ 同时也要修改assignment的operator()
Me 5Xd| RN^<bt{_U template < typename T2 >
K*R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-al\*XDz 现在代码看起来就很一致了。
'+EtnWHs (aC~0
#4 六. 问题2:链式操作
`D/<*e,# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W&~\@j]!D 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。
=[JstiT?E 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。
l XpbAW 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。
n(uzqd 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b~$8<\ 8k{KnH template < typename T >
b :WA}x V struct result_1
k3(q!~a:.} {
QmgO00{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lA{JpH_Y8s } ;
h;Hg/jv [KQ#b 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
MO^Q 8v X9
N4 template < typename T >
3</W}]$)p struct ref
M^ZEAZi {
p40;@gUug typedef T & reference;
*@I/TX'\rY } ;
0tKVo]EK template < typename T >
Q~R% |Q{& struct ref < T &>
tm1#Lh0 {
vh"wXu typedef T & reference;
0Q7|2{ } ;
?K\r-J!Y ZH)Jq^^RI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^HhV?Iqg n\ 'PNB template < typename T >
bL`>#M_^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;n q"jm {
bvW3[ V return l(t) = r(t);
Mfn^v:Q# }
T)MX]T 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。
{S@gjMuN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>,x&L[3 'yo-`nNFD 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
BT)PD9CN( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WA6reZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P5KpFL`B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=AcK9?%5 最后的布局是:
qTrM*/m:]L Add
8-_atL / \
.],:pL9d Divide 5
*Sg6VGP / \
){LU>MW{& _1 3
HvR5-?qQ 似乎一切都解决了?不。
XuoyB{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。
;V?3Hwl 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。
2FN E ;y( 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:
$D='NzE/ *ESi~7;# template < typename Right >
]GT+UX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>*/:"!u Right & rt) const
}Ug$d>\ {
+~>cAWZq_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G#Kw6 }
1Ep7CV-n} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I5*<J n 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。
m\oxS;fxWi 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。
;m=k
FZ? 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。
e45)t}' 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。
"8p<NsU 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?
>Hu3Guik] 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)*1[Jf{4 :9DyABK=Cv template < class Action >
\JC_"gqt class picker : public Action
?bH` {
Mp QsM-iW public :
Dz,|sHCmk picker( const Action & act) : Action(act) {}
j0^1BVcj // all the operator overloaded
ZkWMo=vL } ;
[b+B"f6 0Bt>JbGs4 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。
eiCmd
=O7 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:
$O&N
9?q ^yy template < typename Right >
nA(5p?D+YB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Y <`X$ {
~g9~D}48k' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4k9$'
k }
p"7]zq]' O=vD6@QI Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6i;q=N$' 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。
Zt&
7p LSR0yCU
template < typename T > struct picker_maker
i= R%MH+ {
K8/jfm typedef picker < constant_t < T > > result;
E9b>wP } ;
1+"d-`'Z2O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q,M,^_ {
r0wAh/J| typedef picker < T > result;
d;,Jf*x\ } ;
B8unF=u 0dIGX |e 下面总的结构就有了:
.F'Cb)Z 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。
Aj]/A 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。
Lf:#koaC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
guVuO 至此链式操作完美实现。
,k1ns?i9KH p-m\0tQ iMv):1p>8 七. 问题3
D^xg2D 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。
P1z:L M+M ;@3 template < typename T1, typename T2 >
37biRXqLH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aTfc>A; {
.:XX c return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~1XC5.*-
}
nI4oQE z0x^HDAeC 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:
^?_MIS`4N h@]{j_$u template < typename T1, typename T2 >
CfO{KiM(2 struct result_2
P'[ISGt {
-aLM*nIoe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fu{v(^ } ;
vM-kk:n7f y<*\D_J 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
A8QUfg@uK~ 这个差事就留给了holder自己。
k.})3~F- nltOX@P- U\W$^r, template < int Order >
1cx%+- class holder;
TD-B\ @_ template <>
P)LQ=b}V#; class holder < 1 >
;pS+S0U
{
?&!!(dWFH public :
++UxzUd template < typename T >
|z8_]o+|r1 struct result_1
H]*B5Jv~ {
oGyoU#z# typedef T & result;
4`'Rm/) } ;
dKP| TRd template < typename T1, typename T2 >
4uH}
SG[ struct result_2
RameaFX8 {
Unansk typedef T1 & result;
$m-C6xC/ } ;
C8i4z template < typename T >
\),zDO+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V)4?y9xZv {
[vz2< genn return (T & )r;
eA3NyL }
Sj:c {jyJd template < typename T1, typename T2 >
GY5JPl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xOr"3;^ {
O>I%O^ return (T1 & )r1;
+3M1^: }
?v-!`J>EF# } ;
1FG"Ak}D $C,`^n' template <>
t'yh&44_ class holder < 2 >
7*%}=. {
_{
2`sL) public :
kyZZ0 template < typename T >
|MN2v[y struct result_1
qG2P?D R {
e|>@ >F]K typedef T & result;
fh66Gn, } ;
4#t=%} template < typename T1, typename T2 >
AFeFH.G6Jr struct result_2
o.Bbb=*rZ {
D(&Zq7]n typedef T2 & result;
t8; nP[` } ;
rWqr-"0S. template < typename T >
Z#l6BXK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.Iz
JJp {
(LMT ' return (T & )r;
4N1)+W8k* }
=EH/~NGk template < typename T1, typename T2 >
a[,p1}!_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l)~$/#k {
h#dfhcU> return (T2 & )r2;
5Vdy:l }
3[?;s}61 } ;
O2f-{jnTz, }jP/XO1f GuaF B[4 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> >。
w_;$ahsu~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Lo Y*,Aa& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(=Oo=8\ .]a`-Ofn return l(i, j) = r(i, j);
m?1r@!/y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+bR|;b(v 1. <g C return ( int & )i;
D{qr N6g# return ( int & )j;
ZN&9qw* 最后执行i = j;
\IEuu^ 可见,参数被正确的选择了。
C1qlB8(Wh> RE-y5.kE^ K|Xe) -s7!:MB%g U-$nwji 八. 中期总结
#;+SAoN
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:
!w0=&/Y{R 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U7e2NES 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'Q=(1a11 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b/\l\\$- 3<[q>7X bj_/ Z.rhM[*+0C >z%WW&Z' ~BE=z: 九. 简化
:~ 	 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。
tO D}& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fQ-IM/z 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:
*+00 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
oMYZ^b^ +-*/&|^等
ixoN#'y<" 2. 返回引用。
7{k?"NF =,各种复合赋值等
SL\15`[{ 3. 返回固定类型。
fP8bWZ{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C*11?B[ 4. 原样返回。
'$z@40u operator,
i[z#5;x+< 5. 返回解引用的类型。
U'Y,T$Q operator*(单目)
ttt4h 6. 返回地址。
/)dyAX( operator&(单目)
G_WHW(8 7. 下表访问返回类型。
W@%g_V}C* operator[]
o3NB3@uj< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nU6UjC|3 operator<<和operator>>
8%a
^j\L zyt >(A1 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。
?iamo.0zN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7<K=G2_: 9%0^fhrJ template < typename Left >
KFaYn struct value_return
|@f\[v9` {
ICc:k%wE7 template < typename T >
rZ.z!10 struct result_1
9Sa6v?sRor {
*D`$oK,U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7xO~v23oe } ;
)YZx]6\l) ^ ]+vtk template < typename T1, typename T2 >
wS
>S\,LV struct result_2
[ L
' > {
6JRFYgI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ivt ~S } ;
v_pFI8Cz) } ;
0xaK"\Q [l7n"gJ~ +Z=y/wY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f|3LeOyz ~0}d=d5g 下面我们来剥离functor中的operator()
^7t1'A8e< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*/|<5X;xIA YOA)paq+ return l(t) op r(t)
?V(+Cc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6!;D],,"#. return op l(t)
k\g:uIsv$ return op l(t1, t2)
vWL|vR return l(t) op
ZG~d<kM&8s return l(t1, t2) op
9ESV[ return l(t)[r(t)]
.&8a ;Q?c return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$ERiBALN: |8)\8b|VuC 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:
IP)%y%ycw 单目: return f(l(t), r(t));
I%B\Wy/j^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
UA*Kuad 双目: return f(l(t));
ep*8*GmP return f(l(t1, t2));
FMWM: 下面就是f的实现,以operator/为例
Fr (;C> PR,8c struct meta_divide
VtGZB3 {
_?eT[!oO8 template < typename T1, typename T2 >
aB`jFp- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T#[#w*w/ {
R D?52\ return t1 / t2;
NfmHa }
/bo`@ !-# } ;
mrr -jo mMO]l(a& 这个工作可以让宏来做:
FchO
6O $e{}SQ;fW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2lqy <o template < typename T1, typename T2 > \
),^pi? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b&AeIU}&
以后可以直接用
.Sv/0&O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@18}'k 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
l 3 jlKB (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,3!4
D^ o,@(]e~ Q-1Xgw! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
aY6F4,7/B %7?Z|'\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8`90a\t'Z class unary_op : public Rettype
&VG {
iqN?'8 Left l;
^ohIJcI- public :
ksUF(lYk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q^* 33 .>LJ(Sx9b template < typename T >
Z'|k M! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dfZ`M^NU {
s .+`"rK return FuncType::execute(l(t));
o%0To{MAF- }
iO2jT+i wrsr U template < typename T1, typename T2 >
JC;&]S. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_~S[ {
%joU}G;" return FuncType::execute(l(t1, t2));
JU)k+:\a }
z*9 ke } ;
JY~CMR5#.O s#(%u t oY7jj=z#T 同样还可以申明一个binary_op
Iv*u#]{t wz BI<0]z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QGE0pWL-a class binary_op : public Rettype
8# x7q>? {
Iyb_5 UmpF Left l;
t J&tNSjTi Right r;
qVjMflVoay public :
h
9}x6t, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y%>u.HzL S,Tc\} template < typename T >
Aq\K N. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ch:EL-L {
nlaW$b{= return FuncType::execute(l(t), r(t));
P]armg% }
b[:{\!I _KkP{g,Y template < typename T1, typename T2 >
xV=Tmu6l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mz\l
C)\B {
,_Kr}RH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<y&&{*KW8m }
%E"Z &_3{ } ;
;|:R*(2 *%E\mu,,c c]/S<w< 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
xErb11 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0sTR`Xk DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qdxaP% p2 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。
2u+!7D!w$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Wrh$`JC 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?0?3yD-!9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[1 O{yPV3s 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
X;
6=WqJj 下面是修改过的unary_op
,i8%qm8 B&6lG!K'? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|68k9rq class unary_op
7!\zo mx {
|=MhI5gsx Left l;
vo%"(! IDL0!cF public :
ml /S|`Drk Yy6$q\@rV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?Ygd|a5
Lw%_xRn) template < typename T >
[^^ Pl:+ struct result_1
vu#ZLq {
TPak,h(1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ww #kc!' } ;
6CSoQ|c{ 0%4OmLBT template < typename T1, typename T2 >
%%zlqd"0 struct result_2
e[0"x.gu {
`csZ*$7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ga(k2Q;y } ;
*ZxurbX# }r!hm?e template < typename T1, typename T2 >
3dSC`K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_uXb>V*8 {
J_.cC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bdG@%K', }
iq[IZdza xc\zRsY` template < typename T >
d325Cw? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vm'Z A7f6 {
CPMGsW^ return OpClass::execute(lt(t));
'4Fwh]Ee }
(z?j{J -'SA&[7dP } ;
#qpP37G To5hVL<Ex" Z*Gf`d: 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
z?( b|v 好啦,现在才真正完美了。
x0:BxRx* 现在在picker里面就可以这么添加了:
I~&9c/&
?r@^9 template < typename Right >
-6~.;M 5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i];P!Gm {
@BF1X.4-+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KROD( }
#<ST.f@* 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。
C/'w 44|tCB`
>]~|Nf/i &I[` .:NJ $/B~ bJC 十. bind
l;L_A@B< 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Pg{1' - 先来分析一下一段例子
.T3 m%n X8R`C0
Lj9RF<39g int foo( int x, int y) { return x - y;}
t(9q6x3|e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"H<us?r{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k)|.< 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
;i'[c` 我们来写个简单的。
Z7RBJK7|. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:GO"bsjL 对于函数对象类的版本:
LO>42o?/i WmN(
( template < typename Func >
l {>j8Ln struct functor_trait
r[H8;&EL {
@NqwJ.%g typedef typename Func::result_type result_type;
BP0:<vK{ } ;
W)/^*,
Q7 对于无参数函数的版本:
+yHz7^6-5 d]"4aS template < typename Ret >
0GXY2+p}S struct functor_trait < Ret ( * )() >
.V?[<}OJn {
VqpC@C$ typedef Ret result_type;
)1KyUQ\e } ;
qq]Iy= 对于单参数函数的版本:
X<P
<-e9 y!.jpF'uI template < typename Ret, typename V1 >
RZ xwr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=R|XFZ, {
Y`Io}h G$ typedef Ret result_type;
vIbM@Y4
'? } ;
,3y9yJQa*# 对于双参数函数的版本:
Z>Mv$F"p: cgSN:$p(R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<7`zc7c]# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FutS {
Mjy:k|aY" typedef Ret result_type;
a4=(z72xe } ;
S!.sc 等等。。。
I4{xQI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Cul=,;pkB q*3keB;X template < typename Func >
wz*iwd- struct func_return
(Y@T5-!D {
$?G@ijk, template < typename T >
|f#hGk6 struct result_1
pX?3inQP%( {
v/.'st2% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f,KB BBbG } ;
cN8Fn4gq 'in%Gii template < typename T1, typename T2 >
v#d\YV{I struct result_2
%gh#gH {
N}K
[Q= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IrqM_OjC } ;
oDz|%N2s| } ;
E)gD"^rex R=lw}jH [Z ;*M@LP{*L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"J 1A9| ?<TJ}("/ template < typename Func, typename aPicker >
ExS5RV@v' class binder_1
!S#3mT- {
4JAz{aw'b Func fn;
v{VF>qEP aPicker pk;
og5VB public :
)hXTgUZa Gl1XRNyC template < typename T >
*;Mi/^pzK struct result_1
|'nQvn:{ {
VAz4@r7hkq typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ApXf<MAy } ;
'z(Y9%+a f
+{=##'0 template < typename T1, typename T2 >
<gkE,e9 struct result_2
alaL/p{O {
Yi*F;V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&>,;ye>A } ;
K8;SE! Z~~6y6p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3R+%C* 7 b0{i +R template < typename T >
?<EzILM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A'DFY { {
~oa}gJl:}- return fn(pk(t));
-WlYHW }
c$Kc,`2m7 template < typename T1, typename T2 >
:o>=^N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E EDFyZ {
N3n] return fn(pk(t1, t2));
Q[biy{(b8 }
)4L2&e`k)( } ;
^ `y7JXI: CUu
Owx6% 4XjwU` 一目了然不是么?
wtTy(j,9 最后实现bind
.h-mFcjy d m8t~38 iBSM
\ n template < typename Func, typename aPicker >
im2mA8OH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.N X9Ab {
G%
tlV&In return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$[>{s9E }
.Vbd-jr'M MA`nFkVK 2个以上参数的bind可以同理实现。
>GGM76vB=, 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P R%)3 %Jt35j@Ee 十一. phoenix
>Ku4Il+36 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ba|xf@=& "lh4Vg\7n for_each(v.begin(), v.end(),
|g&V? lI (
}?s-$@$R do_
41X`. [
NnLK!Q cout << _1 << " , "
5whW>T ]
4YfM.~
6 .while_( -- _1),
8z`ZHn3= cout << var( " \n " )
>3!~U.AA'x )
{rc3`<% );
)p\`H;7*V4 w2
Y%yjCV 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
a
!VWWUTm? 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
"iSY;y o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9\Jc7[b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
MB)<@.A0 J&A1]T4d RE>Q5#|c template < typename Cond, typename Actor >
;'S,JGpvT class do_while
Fv^zSoi2 {
1>Sfv|ZP, Cond cd;
2;v:Z^& Actor act;
<:9ts@B public :
/e2zH template < typename T >
}yT/UlU struct result_1
50_[hC&C) {
[G}dPXD typedef int result_type;
wn[)/*(,$( } ;
L$PbC!1 `+,?%W) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;fNCbyg4
I $s7U
|F,I template < typename T >
>Sc yc-n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0AO^d[v {
/8l-@P.o do
+=($mcw#[ {
"'v+*H 3 act(t);
s<YN*~ }
Lf9hOMHx while (cd(t));
Ey=2zo^F return 0 ;
f;'*(( }
*u+DAg'& } ;
|Hf|N$ lh;fqn` K#OL/2^
5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cEL:5*cAU} 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。
$Tbsre\MJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
x# 0?$}f< 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。
BE0l2[i? 下面就是产生这个functor的类:
0F)v9EK(W4 c,1 G+. };'@'
template < typename Actor >
DtANb^ class do_while_actor
!<];N0nt# {
$FPq8$V Actor act;
(.#nl}fA public :
X_78;T)uA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J1w[gf]J g
*,O template < typename Cond >
#L.,aTA< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sa.H,<; } ;
VP1hocW F6U#EvL ]
2
`%i5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Qz@_"wm[ 最后,是那个do_
KYiJXE[Q- EDnNS z6`0Uv~ class do_while_invoker
-E}X`?WhD {
/b=C public :
;^N
lq3N template < typename Actor >
#da{3>z: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9dNB_ {
,b5'<3\ return do_while_actor < Actor > (act);
e=&~6bs1U }
~xqiasE#K } do_;
&PJ;B)b !.UE} ^TV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$`lWW6>P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W` x.qumN 最后来说说怎么处理break和continue
,7wYa& 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。
xKu#OH 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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