一. 什么是Lambda
,%y/kS] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+`15le`R 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,
kx CSs7J/ a9Vi]; Y0> @vTUX n"8Yv~v*2j class filler
EX"yxZ~ {
K NOIZj public :
n{jGOfc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"
1tH } ;
>mkFV@` jWgX_//! H/Jbk*Q 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:
+|f@^- ?A0)L27UE& O0:q;<>z |BYRe1l6l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ykJ>*z $Kd>:f=A 7$#u 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
UZ";a453r xx $cnG BLFdHB.$T 8,|k ao: 二. 战前分析
I 6O 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。
';"VDLb3 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
MOC/KNb YZ7.1`8 =lSNs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j1Ezf=N6` /* --------------------------------------------- */
4z)]@:`}z vector < int *> vp( 10 );
{[F A# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
a.Vuu)+Quw /* --------------------------------------------- */
h`KU\X )A sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<naz+QK' /* --------------------------------------------- */
[B3RfCV{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SWLo|)@[/ /* --------------------------------------------- */
ZC8wA;!z^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,u m|1dh /* --------------------------------------------- */
DNi+"[~&P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kT=8e;K
lx i<F [ hsds\ 8k79&| 看了之后,我们可以思考一些问题:
M%#e1"n 1._1, _2是什么?
2qp#N% 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。
P2Y^d#jO 2._1 = 1是在做什么?
d5d@k 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。
`h;[TtIX4 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。
h];I{crh 2SLU:=<3 =c7;r]Ol 三. 动工
[-&Zl(9& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>dT*rH 3w kVL.PY\K }WV:erg` `X8F`5&U\f template < typename T >
V.Mry`9- class assignment
p[cX O= {
05[SC}MCA T value;
\v/[6&|X0s public :
Ss`LLq0LO assignment( const T & v) : value(v) {}
^}r1;W?n template < typename T2 >
T0
{L q: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
r*Xuj= } ;
28nFRr F[0]/ ~K=b\xc^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hOeRd#AQK 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pJ{Y
lS{ < vP=zk ?#fQ~ s f!"w5qC^ class holder
gFh*eC o
{
@XVTU public :
;G!q Y template < typename T >
cZ06Kx.. assignment < T > operator = ( const T & t) const
W8<%[-r {
%$mA03[MQ return assignment < T > (t);
ZB{Em B0W }
s @C}P } ;
=Sv/IXX\di YK\X+"lB ])!*_ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7d vnupLh `x|?&Ytmf9 static holder _1;
p#Bi>/C6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O@P"MXEG t^L]/$q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5X+A"X
;C 而不用手动写一个函数对象。
g+lCMW\ 0aAoV0fMDz 2?x4vI
np; H#&00 Q[ 四. 问题分析
Lr<cMK< 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。
U~8g_* 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。
`2snz1>!j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
u&NV,6Fj2[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
y)pk6d 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n| ;Im&, 6wxs1G 五. 问题1:一致性
*8Z32c+C 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?|
;bG>ZqJCVA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+d>IHpt .u:GjL'$ struct holder
a
=QCp4^ {
z:;CX@)* //
$^P0F9~0 template < typename T >
ZW}_DT0 T & operator ()( const T & r) const
l,8##7 {
MPV5P^@X return (T & )r;
#F#%`Rv1 }
nK,w]{<wG! } ;
hQi2U RZ7@cQY
这样的话assignment也必须相应改动:
>/|*DI-HJ Uv.)?YeGh template < typename Left, typename Right >
40/Y\ class assignment
TNth {
+0~YP*I`/ Left l;
d5.4l&\u Right r;
pFXEu=$3 public :
PdCEUh\>y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9my^Y9B template < typename T2 >
q7!{?\T% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
] @'!lhLi } ;
Z7#+pPt! 99S^f:t 同时,holder的operator=也需要改动:
eJSxn1GW jF>[?L template < typename T >
. ^u,. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;I*o@x_ {
Ei|\3Kx return assignment < holder, T > ( * this , t);
`g,..Ns-r }
NgwbQ7) WM{=CD 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
xmX 4qtAL 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p[-O( 3Y rZF*q2? return l(rhs) = r;
:t[_:3@ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
KP"+e:a% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Rv=YFo[B ;,TFr}p` template < typename Tp >
\8
":]EU class constant_t
Tk>#G{Wb- {
@oNXZRg6 const Tp t;
GmG5[?) public :
U(Zq= M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9z0p5)]n> template < typename T >
Z.WW(C. const Tp & operator ()( const T & r) const
4JEpl'5^Q {
TV:9bn?r) return t;
),)lzN%! }
!W\+#ez } ;
m[$_7a5 Bwrx *J 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/{[o~:'p 下面就可以修改holder的operator=了
mR~&)QBP. [Zrr)8A template < typename T >
XG?8s
& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j+!v}*I![ {
omFz@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~[
F`" }
)1z@ pw#-_ 同时也要修改assignment的operator()
@L`jk+Y0vF K'xV;r7Nt template < typename T2 >
GB^B r6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9$Y=orpWxr 现在代码看起来就很一致了。
fOHxtHM ~>G^=0LT 六. 问题2:链式操作
pdMc}=K 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@d_M@\r=j 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。
KXrjqqXs 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。
i@q&5;%% 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。
k!^{eOM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K@2),(z Fcx&hj1gQ template < typename T >
}qUX=s
GG struct result_1
$j~RWfw- {
3'Rx=G' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t:S+%u U } ;
gr{ DWCK z{543~Og59 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
So6x"1B IgzQr > template < typename T >
3R/bz0 V> struct ref
Zfw,7am/ {
KoRV%@I typedef T & reference;
\*da6Am } ;
0_/[k*Re template < typename T >
y}
'@R$ struct ref < T &>
2!\DPX {
iCoX&"lb typedef T & reference;
"tZe>>I } ;
K:M8h{Ua =D(j)<9$A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
m~|40) 0J|3kY-n> template < typename T >
cK@wsA^4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<v2;p}A {
+_!QSU,@ return l(t) = r(t);
~Ei<Z`3}7" }
h;Kx!5)y 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。
TpaInXR 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
RCrCs ;a/E42eN; 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
!Cs_F&l"j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f<_Cq<q" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]GS bjHsO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hPh-+Hb 最后的布局是:
\['Cj*e k Add
nTas~~Q / \
# _1`)VS Divide 5
)BE1Q*=
n / \
Qrv<lE1V; _1 3
t1".0 似乎一切都解决了?不。
baasGa3}s 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。
ks tIgcI
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。
b>|6t~}M 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:
W^Yxny l}
/F* template < typename Right >
hxx.9x>ow assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K9[UB Right & rt) const
"Q0@/bYq {
EnR}IY&sI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_t$sgz& }
!if 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pmM9,6P4@ 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。
!1k_PY5) 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。
SBpL6~NW 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。
\zY!qpX< 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。
w
xH7?tsf 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?
45e~6", 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:
\m,PA'nd/ LLo;\WGZ template < class Action >
dG{A~Z z class picker : public Action
Y*^[P,+J*} {
0@(&eH= public :
*|0 -~u%q picker( const Action & act) : Action(act) {}
vdZW%-A&\ // all the operator overloaded
d$RIS+V } ;
]lbuy7xj63 }6# 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。
. vV|hSc 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:
|=w@H]r f 2.HF@ template < typename Right >
q'DW~!>qX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^#$n~]s {
Wri<h:1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bsX[UF }
pkzaNY/q
DrR@n~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZH8,KY" 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。
?}0 ,o. |N2#ItBbW template < typename T > struct picker_maker
>j/w@Fj {
tYS06P^< typedef picker < constant_t < T > > result;
KHme&yMq } ;
]`K2N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vgPCQO([ {
sT)CxOV typedef picker < T > result;
m@c)Xci } ;
rH-23S NOva'qk 下面总的结构就有了:
/7kC< 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。
p'%s=TGwv 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。
WE?5ehEme picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
29KiuP 至此链式操作完美实现。
fex@,I&
f8~_E Tbq;h?D 七. 问题3
<YY 14p 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。
>Ry01G]_/h *pq\MiD/ template < typename T1, typename T2 >
!a`&O-ye ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a9gLg
& {
CrLrw T return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^sw?gH* }
";F'~}bDA i@yC-))bY 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:
s_Sk0}e ;TYBx24vD' template < typename T1, typename T2 >
Dtk=[;"k2a struct result_2
p+eh%2Jm {
se)TzI^]b@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/xhKd]Q } ;
1#x0 q:6 F%|h;+5 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?
D~m*!w* 这个差事就留给了holder自己。
aUp
g u" ]9CFIh ^!d3=}:0 template < int Order >
vN:Ng class holder;
@C$]//; template <>
s<Ziegmw|g class holder < 1 >
d=(mw_-? {
LoV<:|GTI public :
3BI1fXT4=j template < typename T >
s!J9|]o struct result_1
R_C) {
_f83-':W6 typedef T & result;
^('wy}; } ;
%EH)&k template < typename T1, typename T2 >
XSR
4iu struct result_2
V0@=^Bls {
e+WNk
2 typedef T1 & result;
Vr}'.\$ } ;
l#o
~W` template < typename T >
aN?zmkPpov typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)5,v!X) {
=bOW~0Z1 return (T & )r;
)`:UP~)H }
]Ze1s02( template < typename T1, typename T2 >
\e*]Ls#jS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0kh6@y3 {
%J(:ADu] return (T1 & )r1;
I9Xuok!0>= }
nlP;nl W } ;
~ljXzD93Z 0J9x9j`&j template <>
jcOcWB| class holder < 2 >
1}x%%RD_ {
HJ"GnZp< public :
uRvP hkqm template < typename T >
,+k\p5P struct result_1
[y(MCf19 {
@gblW*Zhk typedef T & result;
)A6<c%d =x } ;
6P3*Z template < typename T1, typename T2 >
Z.,MVcd struct result_2
oA
1yIp {
y[;>#j$ typedef T2 & result;
l?e.9o2- } ;
I7onX,U+ template < typename T >
="+#W6bZT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z/-=%g >HA {
d]9z@Pd return (T & )r;
2/?|&[ }
ch]IzdD template < typename T1, typename T2 >
Q &8-\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}jXfb@`K {
O-wzz return (T2 & )r2;
-7ep{p- }
sJZiI}Xc } ;
G|Ti4_w
9up3[F$ t@(HF-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> >。
%{W6PrY{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1MFbQs^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-).C )0`C@um return l(i, j) = r(i, j);
hN_]6,<\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X|dlt{Gf
yi[x}ffdE return ( int & )i;
Rq -ZL{LR7 return ( int & )j;
-"x$ZnHU 最后执行i = j;
E.h*g8bXe 可见,参数被正确的选择了。
0GwR~Z}Z 5xiEPh ).O)p9 KNl$3nX 0GL M(JmK 八. 中期总结
~%oR[B7=| 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:
0-gAyiKx? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@7}W=HB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>P(.:_^p 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kh<2BOV F4QVAOM]U :jf3HG &{:-]g\ " bG2: u8^lB7!e/ 九. 简化
`[A];] 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。
V`5O{Gg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+@UV?"d 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:
t20K!}D_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TeQV?ZQ#} +-*/&|^等
xdPx{"C
3 2. 返回引用。
DU^loB+ =,各种复合赋值等
P?<y%c< 3. 返回固定类型。
, gHDx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_1^'(5f$ 4. 原样返回。
/v }`l operator,
cQ|NJ_F{1 5. 返回解引用的类型。
@EAbF>> operator*(单目)
P>T"cv 6. 返回地址。
NK+o1 operator&(单目)
KvSG; 7. 下表访问返回类型。
HW|IILFB operator[]
K3C <{#r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kfNWI#'9
operator<<和operator>>
\e_O4
M|-)GvR$J 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。
ICCc./l| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
M5B# TAybC MD]>g> template < typename Left >
[QTV9 struct value_return
CTK;dM'uQ {
*Ex|9FCt$ template < typename T >
1YA% -~ struct result_1
=a!=2VN9y {
Vl]>u+YqE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:&Nbw } ;
,Q B<7a+I G3]4A&h9v~ template < typename T1, typename T2 >
E7hhew struct result_2
zDp 2g) {
Z)!C'c b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J4utIGF } ;
b6[j%(
} ;
qR.Q,(b| N!3 2 wJ C~[,z.FvO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)"LJ
hLg m|# y
>4 下面我们来剥离functor中的operator()
ivPg9J1S 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j pOp. E]6
6]+;0_ return l(t) op r(t)
Bx!-"e return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_@g;8CA return op l(t)
tkhCw/ return op l(t1, t2)
!wNO8;( return l(t) op
l2d{ 73h return l(t1, t2) op
ToQ"Iy? return l(t)[r(t)]
4 :=]<sc, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a?.=V @;kSx":b 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:
|}1dFp 单目: return f(l(t), r(t));
kT?J5u_o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v<;Md-< 双目: return f(l(t));
Jwp7gYZ return f(l(t1, t2));
'S~5"6r 下面就是f的实现,以operator/为例
~
1 pr~ S'14hk< struct meta_divide
Qd6F H2Pl {
WHI`/FM template < typename T1, typename T2 >
=xrv~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E9}C # {
% nIf)/2g return t1 / t2;
AS,%RN^. }
;=@0'xPEa- } ;
-8Xf0_ +#By*;BJ 这个工作可以让宏来做:
vy/-wP|1 ]9XDS[<2` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+RXoi2"-q@ template < typename T1, typename T2 > \
Wm|lSisY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eFAnFJ][L 以后可以直接用
"j-CZ\]U| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r/sNrB1U"y 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
HThcn1u~^b (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。。。)
~Z+%d9ode KG@8RtHsQ 8f7>?BUS, 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
|3%8&@ho 7|D +Ihy; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{[(h[MW# class unary_op : public Rettype
!c-*O<Y {
fV:83|eQ Left l;
.o8t+X'G public :
&R siVBA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q =Il|Nb> ':}\4j&{E template < typename T >
.l|$dE/E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ExM,g' 7 {
!+ njS return FuncType::execute(l(t));
OH"XrCX7n }
e%6QTg5# &?vgP!d&M template < typename T1, typename T2 >
i&k7-< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Iw\c {
TKjFp% return FuncType::execute(l(t1, t2));
9akH }
|M_UQQAB| } ;
8D].MI^ bi:8(Q$w:` iOdpM{~* 同样还可以申明一个binary_op
fQ98(+6 +O5hH8<&b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7Qsgys#/= class binary_op : public Rettype
or]IZ2^n {
SzRmF1< Left l;
zT[!o
j7 Right r;
y?0nI<}}HK public :
&0f,~ /%Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dTtSUA|V7" 2JFpZU"1 template < typename T >
2-b6gc7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=mGez )T5\ {
uGt-l4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
<,(,jU)j }
4fzZ;2sl} akT6^cP^ template < typename T1, typename T2 >
>3_Gw4S*H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BZxvJQ {
kW (Bkuc) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j7c3(*Pl }
wPl%20t } ;
pmilrZmm] 0;ji65 C-[1iW' 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
cAc@n6[`3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
N&pCx& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
NCx%L-GPi 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。
L6LZC2N+2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]~nKK@Rw 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。。。
:aQt;C6Z> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m6djeOl 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)
Wm3X[?V 下面是修改过的unary_op
9,tej p$>l7?h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@o6L6Y0Naa class unary_op
T#)P`q {
A9JdU& Left l;
}T$p)" f
{"?%Ku# public :
0LKRN|@ s0_nLbWwO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aATA9V "Pf~iwfw template < typename T >
PuO&wI]: struct result_1
hL5|69E {
nLiY%x`S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IMfqiH) } ;
)/EO&F 'ah[(F<*@e template < typename T1, typename T2 >
\G3rX9xG struct result_2
X|8c>_} {
3&/Ixm: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
${)b[22": } ;
#=v~8 9M9?%N:ra template < typename T1, typename T2 >
F:l%O#V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t_suF$ {
ujucZ9}yd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+'@Dz9:> }
AFfAtu )tpL#J template < typename T >
N&V`K0FU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6i*sm.SDw {
Qdp)cT return OpClass::execute(lt(t));
Y5d \d\e/ }
}#E[vRf -o.:P>/ } ;
+t:0SRSt {vO9ptR; &yol_%C 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
TNr :pE< 好啦,现在才真正完美了。
F*K_+
?m 现在在picker里面就可以这么添加了:
^<-+@v* CsifKHI template < typename Right >
Z87|Zl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L z1ME( {
N{~YJ$!8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H]jhAf<h }
13=.H5 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
I15{)o(8$ O s.4) XEZF{lP D{~fDRR $"&{aa 十. bind
'!a'ZjYyi 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
RlDn0s 先来分析一下一段例子
-8rjgB~."/ \K<QmK !1Cy$}w int foo( int x, int y) { return x - y;}
q=qcm`ce bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Sa`Xf\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
az|N-?u 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。
m<qJcZk 我们来写个简单的。
y
{<9]' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[bNx^VP* 对于函数对象类的版本:
_aMPa+D=P k/gZ, template < typename Func >
JOim3(5?s struct functor_trait
_8)*]- {
A^EE32kbm typedef typename Func::result_type result_type;
:+|Z@KB } ;
g]yBA7/S" 对于无参数函数的版本:
%O;bAC_M M b1sF template < typename Ret >
;Nj7qt struct functor_trait < Ret ( * )() >
}HePZ{PLM {
W$2C47i typedef Ret result_type;
be^6i: } ;
xDoC( 对于单参数函数的版本:
FA3~|Zg pKrN:ExB"\ template < typename Ret, typename V1 >
-JjM y X struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Jh[UtYb5 {
\:ak '' typedef Ret result_type;
|:<f-j7t~ } ;
W=qVc 对于双参数函数的版本:
k<{{* ~-J]W-n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z(^]J`+\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,.1Psz^U {
0h\smqm typedef Ret result_type;
zZ323pq } ;
2M'[,Xe 等等。。。
4 bH^":i( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zvH8^1yzG o-OHjFfB template < typename Func >
}$Tl ?BRpU struct func_return
m~d]a$KQ5- {
QKN+>X template < typename T >
d]6#m'U struct result_1
H>B&|BO_[ {
8Sh54H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|O9O )o } ;
q):5JXql~ CtAwBQO template < typename T1, typename T2 >
4$S;( struct result_2
(#RHB`h5 {
>kp?vK;'B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hB>oJC } ;
#32"=MfQn } ;
SY^t} A7:/ 7KL v6]b kDN:ep{/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N@1+O,o oxkoA template < typename Func, typename aPicker >
1Y@Aixx class binder_1
Qqvihd {
a8iQ4
Func fn;
=&2Lb aPicker pk;
^,_w$H public :
Md2>3- khrb-IY@ template < typename T >
s,=i_gyPQ struct result_1
G]i/nB
{
C=It* j55 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}w<7.I } ;
CcFn.omA o.G!7 template < typename T1, typename T2 >
$yYO_ZBiy struct result_2
e<h~o!za {
An"</;HU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yXF?H"h( } ;
%i-c0|,T4 ^1aAjYFn binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MIoEauf )Es"LP] template < typename T >
DRgTe&+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CS-uNG6 {
pxf$1 return fn(pk(t));
!l 1fIc }
lM{
+!-G, template < typename T1, typename T2 >
(B_\TdQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M8Z2Pg\0 {
)'%$V%9 return fn(pk(t1, t2));
z3M6V}s4 }
T {Uc:Z } ;
okv 1K Jesjtcy<* ICkp$u^ 一目了然不是么?
aZ'Lx:)R 最后实现bind
]=";IN:SU 5qoSEI-m F>[,zN template < typename Func, typename aPicker >
`Ru3L#@
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3*)ig@e6 {
7{qy7,Gp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e0@Y#7N62 }
eI:C{0p= +d!v}aJ 2个以上参数的bind可以同理实现。
ez!C? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'n$%Ls}S h!:~f-@j4 十一. phoenix
s nnbb0J Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]Ww?QhJ tl'9IGlc for_each(v.begin(), v.end(),
'hv k (
:`2=@ . do_
ZRVT2VfN [
15o?{=b[ cout << _1 << " , "
R@#G>4 ]
z,bQQ;z9 .while_( -- _1),
w MP cout << var( " \n " )
' dx1x6 )
nn9wdt@.] );
O
Wj@<N pBP.x#| 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:
FEW_bP/4 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
z2hc.29t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\$OF1i@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
BQ2wnGc BC;: ,b;{emX h template < typename Cond, typename Actor >
_#}n~}d class do_while
F.=Bnw/- {
7ei|XfR Cond cd;
xOHgp=#D Actor act;
j$Je6zq0x public :
ee#):
-p template < typename T >
]a3iEA2 ( struct result_1
t
6^l `6:p {
;/*6U typedef int result_type;
f5==";eP } ;
FSbHn{@ )Cw `"n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g@Qgxsyk> D^;*U[F? template < typename T >
zb
Z4|_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.pvV1JA' {
V)i5=bHC do
Z0>DNmH* {
#vqo -y7@ act(t);
EmT`YNuc }
[
dE.[ while (cd(t));
3TZ*RPmFRm return 0 ;
k%op>
& }
Ep4Hqx $ } ;
eVcANP aRJ>6Q} 7RvUH-S[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A[YpcG'9 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。
T4;T6 9j;, 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。
WmQ01v 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。
A;u" <KG? 下面就是产生这个functor的类:
$.489x+'Z <p?&udqD 8g>b template < typename Actor >
y9|K|xO[ class do_while_actor
1Fi86 {
Z_1*YRBY; Actor act;
(:+>#V)pZ public :
T^} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
X+n`qiwq zK+52jhi template < typename Cond >
OW(&s,|6x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%AnW~v } ;
+"g~"< sF+=KH #DkD!dW(l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;bX4(CMe
& 最后,是那个do_
H2-28XGc \ U-vI:J_ il:nXpM! class do_while_invoker
@oG)LT {
~H}en6Rc public :
H_IGFZ Ch template < typename Actor >
)hj|{h7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
GW2')}g {
1[;@AE2Y return do_while_actor < Actor > (act);
YO:&;K% }
wn11\j& } do_;
2PSTGG8JV 7>
Pgc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
K$REZe 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)DUL)S 最后来说说怎么处理break和continue
y/@iT8$rp 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。
!=*.$4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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