一. 什么是Lambda
2_6x2Ia4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
X!2/cgU7 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,
)zkk%mE/IM dW
Y0 IKb 7#Ut gmB?L0UV class filler
~Aq;g$IJZ {
m/r4f279 public :
^|5bK_Z& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O:"gJ4D } ;
&ok2Xw !U>711$ 6H\3 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:
LSv0zAIe/ Jb
Hn/$ rIR~YMv! w+(bkqz] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
g|tnYN lPFT)>(+@ r 'wam]1Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V4ml& D T},Nqt< xG@zy4 C
vfm ,BL 二. 战前分析
$q.%4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Q"n|<!DN 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/DA'p [, L6c=uN Ytop=ZIl' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g+|1khS) /* --------------------------------------------- */
CKeT%3 vector < int *> vp( 10 );
Xn^gxOPM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eS{lr4-] /* --------------------------------------------- */
(9$z+Zmm? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cl:h'aG /* --------------------------------------------- */
Sa7bl~p\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o5)lTVQ~~ /* --------------------------------------------- */
B%QvFxZz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E
Mq P /* --------------------------------------------- */
XgE\q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
' ^L|}e qT}<D`\ &6V[@gmD
Y@N-q 看了之后,我们可以思考一些问题:
l0N~mes 1._1, _2是什么?
g.$a]pZz 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。
^ur?da9z' 2._1 = 1是在做什么?
~Ry?}5&: 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。
n?'I&0>M 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。
([\mnL<FC IJ >qs8 hq[;QF:B 三. 动工
G+&ug`0]5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q{FK_Mv< eU/o I} A =UY)U- #pDWwnP[rt template < typename T >
=GH>-*qp class assignment
Y~vyCU5nWR {
;nS.t_UW. T value;
2Iv&XxSo public :
oihn`DY{ assignment( const T & v) : value(v) {}
kF{'?R5w template < typename T2 >
mmSC0F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v0psth?qV } ;
'YKyY:eZ $#2zxpr, ^!a4!DGVT 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m/M=.\] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+r8:t5:/I $wnK"k%G aYy+iP'$ 8rZJvE#c
class holder
QlxzWd3=q {
mV~aZM0' public :
wAt|'wP
: template < typename T >
YCMXF#1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
4\?z^^ {
b({K6#?'[ return assignment < T > (t);
:`jB1rI }
$G UCVxs } ;
([g[\c,H E}qW' U!y GZEU"[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9-B/n0 ~-J!WC==U static holder _1;
FGRdA^` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r]+/"~a 0pfgE=9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?R!?}7 而不用手动写一个函数对象。
;#)vw;XR vz~`M9^ y"I8^CA xU6rZCqE 四. 问题分析
d~QZcR 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
+<})`(8 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O-3R#sZ0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m=K46i+NE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
r9
5hW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/:=,mWoO l_lK,=cLj+ 五. 问题1:一致性
j9sLR 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8
*Y(wqH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z@ dS,M* h
7/wkv\y9 struct holder
FgnS+c3W( {
-)pVgf //
Ib}~Q@?2 template < typename T >
qX"m"ko T & operator ()( const T & r) const
qDK\MQ! {
L?&Trq7i return (T & )r;
m1#,B<6 }
] vQU(@+I } ;
(L
8V)1N krSOS WJ 这样的话assignment也必须相应改动:
+01bjM6F_1 NGp^/PZX0 template < typename Left, typename Right >
Egm-PoPe class assignment
6xW17P {
>U#j\2!Sg Left l;
, 9"A"p*R Right r;
(U_dPf public :
M1,1J-h assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hNL_e3 template < typename T2 >
Rap =& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'Im&&uSkr } ;
gMB/ ~g5b0 E[8i$ 同时,holder的operator=也需要改动:
+]S!pyZ" [h@MA| template < typename T >
W't.e0L<6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
jx-8%dxtZ {
Mw{skK>b return assignment < holder, T > ( * this , t);
39Zs }
>vk?wY^f 3=Va0}#& 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。
/GU%{nT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|7wiwdD" gt:Ot0\7 return l(rhs) = r;
%q5iy0~P 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。
s[tFaB 1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~8^)[n+)x qkh.?~ template < typename Tp >
M$AQZ')9 class constant_t
pTzfc`~xv {
@V5'+^O const Tp t;
K)n0?Q_> public :
jHWJpm( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
a FrVP template < typename T >
i4*!t.eI const Tp & operator ()( const T & r) const
||vQW\g {
!>L+q@l) return t;
*3W e5 }
8L}N,6gC4_ } ;
?FRQ!R `%M}
:T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
NurbioFL 下面就可以修改holder的operator=了
>5!/&D.q gZ1|b template < typename T >
r]vD] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*cn#W]AE {
DLrG-C33 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D7Nz3.j }
lZupn? YJ{d\j 同时也要修改assignment的operator()
6uH1dsD tFd^5A* template < typename T2 >
4)3!n*I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
AH(O"v` 现在代码看起来就很一致了。
2)^[SpZ ljrA^P,>P 六. 问题2:链式操作
OWK)4[HY( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C4P7, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
TIa`cU` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
|KFWW 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
IK6XJsz$J 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E4'D4@\W ~;;_POm template < typename T >
'c<@SVF{Zz struct result_1
Fq5);sX= {
u0J+Nj9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
IfZaK([ } ;
m(3bO[u1 vN7ihe[C 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:
ytmlG% w
I@
lO\ template < typename T >
!+M H?A struct ref
uBks#Y*3$ {
%E.S[cf%8& typedef T & reference;
HTR1)b } ;
M BVOfEMj template < typename T >
nh0&'hA struct ref < T &>
T VeJ6 {
* <q4S(l typedef T & reference;
L;yEz[#xaT } ;
&O*ENpF SH=:p^J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ET+'Pj3 C0<YH " template < typename T >
|^iA6)Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A{(T'/~" {
)E-E0Hl>7 return l(t) = r(t);
aDveU)]=1 }
<T4(H[9B 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=cNzr9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s OQcx\dK I.a0[E/, 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
<4f,G]UH_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
>[Rz
<yv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gn.Ol/6D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)eq}MaW+j 最后的布局是:
@yKZRwg Add
xlw 2g<s / \
(:OHyeNt Divide 5
,R~eY?{a / \
-|[~sj-p _1 3
(YrR8 似乎一切都解决了?不。
[Xh\mDU. 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。
b0YNac.l 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。
~p^7X2% ! 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:
u-39r^`5 ZpWu,1 template < typename Right >
6|oWaA\gI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e?=elN Right & rt) const
^ $wJi9D6 {
_.=`>%, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^6qjSfFW} }
O#G|
~'., 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_>i|s|aW XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
A8!Ed$@ 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。
kO+s+ 55
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。
m>YWxa 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。
n}:t< 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?
!o<ICHHH 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
A;T[[' `Hd9\;NJ template < class Action >
IXJ6PpQLv class picker : public Action
R+F,H` {
3KT_AJ4} public :
5&*zY)UL picker( const Action & act) : Action(act) {}
<tW:LU(! // all the operator overloaded
8T7f[? } ;
pw;r 25 6qDfcs 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。
h"8QeX:(( 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:
uOFnCy 4 6e/7'TYwT template < typename Right >
ZYDWv/u picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4(8<w cL {
Q)T+r~#2B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{wv&t R; }
F"v:}Vy|
Ju4.@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W]@6=OpH 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。
KqK9X on_H6Y@B52 template < typename T > struct picker_maker
+0dT^Jkqg {
?DRR+n _ typedef picker < constant_t < T > > result;
:t%)5:@A } ;
jOv~!7T template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
qS|AdkNL {
}biCQ*{' typedef picker < T > result;
@sdS0pC } ;
3u4:l *V -ds8AQ 下面总的结构就有了:
ZBC@xM&- 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。
r*]uR /Z$ 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。
DUhT>,~] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>HX)MwAP 至此链式操作完美实现。
M_; w%FV E^82==R U&s(1~e\ 七. 问题3
);!dg\U 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。
0H<4+
*`K }|,EU!nDi template < typename T1, typename T2 >
]Cr]Pvab{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}I)z7l. {
,uO?;!t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)6g&v'dq }
?N(u4atC {vjqy&?y 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:
EL"4E', !}y8S'Yjw template < typename T1, typename T2 >
rrYp'L struct result_2
}~V,_Fv {
b6]e4DL:R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
coSTZ&0 } ;
3JTU^ -S< V!\n3i?i 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?
q;KshpfRMD 这个差事就留给了holder自己。
'8L(f w{k *TJ< BSjbnnW}" template < int Order >
B{^`8Htrn class holder;
RsR] T]4 template <>
0@:Y>qVa class holder < 1 >
on6<l {
m)(SG public :
C5BzWgK template < typename T >
MM=W9# struct result_1
LRhP7D+A {
(R,NV3m?w typedef T & result;
sb8z_3 } ;
<XU8a:w'T template < typename T1, typename T2 >
c9
gz!NE struct result_2
{K< ~
vj; {
\,$r,6-g typedef T1 & result;
[]^PJ } ;
Ym3
" template < typename T >
c1 gz#, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F+lm [4n {
C]aOgt/U return (T & )r;
bM*Pcxv }
c_R)P,P template < typename T1, typename T2 >
v=dKcruR: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u>JqFw1 {
4`?sE*P@` return (T1 & )r1;
,Zf
:R }
2&zn^\%" } ;
=1V>Vd?8. WO.}DUfG+ template <>
~}hba3&b;# class holder < 2 >
p,M3#^ q {
qk"oFP6 public :
>w%d'e$ template < typename T >
>$#*`6R struct result_1
(cPeee%Q {
xfbK eS8 typedef T & result;
+ZD[[+ } ;
?NL&x template < typename T1, typename T2 >
4\ uZKv@, struct result_2
a PcGI {
Vz=j)[ typedef T2 & result;
R{2GQB } ;
s>9z+;~! template < typename T >
KxgR5#:i" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GlV-}5W {
Y_|K,T6Zj@ return (T & )r;
5 b#"
G" }
'Wx\"]: template < typename T1, typename T2 >
$_I%1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_{Fdw {
eEg1- return (T2 & )r2;
7 ~% }
Nd]%ati? } ;
vV&AG1_Mv .zSimEOF %BKR} 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
K{r1&O>W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8KGv?^M
6W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Xdp`Z'g 2y
.-4?e return l(i, j) = r(i, j);
m_PrasZ> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7zJh;f/ hsQ rd%{f return ( int & )i;
J*6n6 return ( int & )j;
R>YMGUH~w 最后执行i = j;
&d|VH y+ 可见,参数被正确的选择了。
LK-K_!F J:TI>*tn HLyFyv\ y uK5 r < 4EB|@E 八. 中期总结
Kj1#R 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
<*6y`X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>I8hFtAM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A86lyBDQ* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nm:let7GB <DlanczziF }9+1<mT9a/ E 4$h%5 Rcx'a:k >.nt'BQ 九. 简化
R82Zr@_ 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。
e5/DCz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
??e#E[bI 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:
YI\Cs=T/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ZX5A%`<M +-*/&|^等
Gp3t?7S{T 2. 返回引用。
YT%SCaU =,各种复合赋值等
<+1w'- 3. 返回固定类型。
m$y$wo<K[7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Y*X6lo 4. 原样返回。
[\%t<aa operator,
Z We$(? 5. 返回解引用的类型。
Q,qylL operator*(单目)
4.kkxQR7r 6. 返回地址。
JA(q>>4 operator&(单目)
5J2p^$s 7. 下表访问返回类型。
"YvBb:Z> operator[]
_itN.^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
m4.V$U,H] operator<<和operator>>
1sJJ"dC.w {Ll8@'5 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
o!dkS/u-m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DmpJzHj| g$+O<a@ n template < typename Left >
`DY4d$!4 struct value_return
F^v{ Jqc {
W)P_t"'@L template < typename T >
<YNPhu~5 struct result_1
2{tJ'3 {
dz.MH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qpH-P8V } ;
v+2qR0,LM "@|V.d@ template < typename T1, typename T2 >
2&f=4b`Z struct result_2
wDTV /"Y {
2Yf;b9-k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_)H+..= } ;
_4#psxl[M } ;
g}j>;T )8>f ]
:#IZ0# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'(:J|DN
vu
\Dx9 下面我们来剥离functor中的operator()
f6C+2L+Hr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
bL[W.O0 *==nOO9G return l(t) op r(t)
j_<n~ri- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3&2q\]Y, return op l(t)
5Rp2O4Z return op l(t1, t2)
!{0!G return l(t) op
2|o$eq3t return l(t1, t2) op
_$lQK{@rY return l(t)[r(t)]
P
&._-[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w`_9 *AF9 &y?B&4|hM 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:
~PAn
_]Z 单目: return f(l(t), r(t));
kniMXeiu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
VX%\_@ 双目: return f(l(t));
g>oLc6T return f(l(t1, t2));
%QbrVl+ 下面就是f的实现,以operator/为例
S"z4jpqn3 b)@x@3"O struct meta_divide
S5!2%-;<k {
a{,t@G
template < typename T1, typename T2 >
5xKR
]u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y}`%I&]n {
9]\vw return t1 / t2;
n|6yz[N }
u] b6> } ;
XrF9*>ti? ,{at?y* 这个工作可以让宏来做:
Z;:-8 HPDY K-5)Y+| > #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
WGn1pW template < typename T1, typename T2 > \
~Sq >c3Wn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4|thDb)] 以后可以直接用
"{lnSLk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
V
ZGhF!To 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
bcf OpA (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。。。)
/[M~##%: ,sK-gw J)]W[Nk 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
?K"]XXsI h3p~\%^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)2F%^<gZ# class unary_op : public Rettype
HZ89x|Hk_ {
- ysd`& Left l;
)+a]M1j public :
<7j"CcJzZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n%{oFTLCo Rts}y:44 template < typename T >
ASr3P5/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%;O# y3, {
'V*8'? return FuncType::execute(l(t));
NqN9 }
''CowI Y=
^o {C6 template < typename T1, typename T2 >
-V}ZbXJD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\LDcIK= {
(9!kKMQW' return FuncType::execute(l(t1, t2));
'59l. }
3$kElq[ } ;
~;nW+S$o
9S)A6] E=~Ahkg 同样还可以申明一个binary_op
SrXuiiK z0 _/JwJn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~Nl`Zmn(A| class binary_op : public Rettype
@#| R{5=+ {
"4i_} Left l;
n`7n5M* Right r;
/M~rmIks public :
D{s4Bo- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OGU#%5"< |b)N;t template < typename T >
,5Tw5<S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x8*@<]! {
ki|w?0s return FuncType::execute(l(t), r(t));
'#x<Fo~hT }
MYeGr3V3 gc{5/U9H* template < typename T1, typename T2 >
`z3"zso typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*g/@-6 {
VEg/x z4c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`pd1'5Hm }
`o!a
RX } ;
1Du9N[2'P sOW,hpNW Z'z~40Bda 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
)Z2t=&Nw 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k~b8=$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f^X\ N/ 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。
E|Z7art 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\:wLUGFl5 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。。。
6WnGP>tc. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yw)Ztg) 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)
j>OB<4?.+ 下面是修改过的unary_op
8RR6f98FF yLlAK,5P0o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
mg^\"GC*8 class unary_op
gJ>HFid_C {
"A?_)=zZ Left l;
l?%U*~* (&u)FB* public :
r3b~|O^} {m%X\s;ni unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"ci<W_lx ]& qmV template < typename T >
cIgicp}U struct result_1
,FPgbs {
$'Hg}|53 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2O5yS } ;
:I }_ -h8!O+7 . template < typename T1, typename T2 >
BE}qwP^ struct result_2
xf@D<}~1 {
?D6rFUs9; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3:Sv8csT } ;
*{)![pDYd iV71t17 template < typename T1, typename T2 >
P
+ nT% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X3Vpxtb {
y o[!q|z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
pDlh^?cux }
;r[=q u\ B%9[ template < typename T >
w|PZSOJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]IJ.} {
Bd"7F{H return OpClass::execute(lt(t));
zq]V6.]J }
,Ql3RO, (vjQF$Hp } ;
i4!n Oyk s:cS 9A8 Zk}e?Grc 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
2#1FI0,Pa* 好啦,现在才真正完美了。
6M$.gX
G. 现在在picker里面就可以这么添加了:
bTHa;* ` xyz-T1ib template < typename Right >
XW]|Mv[M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Yjk A^e {
~rY<y%K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7qXgHrr0|U }
W.:kE|a.g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
dt3Vy*zL .#WF' ^Z:x poz, V|? PLo.q|% 十. bind
=AcbX_[ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{Y'_QW1:2 先来分析一下一段例子
//Tr=!TQu JBUJc vW)GUAF[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
oS,<2Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
NKd@Kp`, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9'5,V{pj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Ha
C?, 我们来写个简单的。
&*)tqQeQf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6/#= dv 对于函数对象类的版本:
q}\\p \v-> ' template < typename Func >
Ha+FH8rZ struct functor_trait
&aF_y_f\ {
A&t'uY6 typedef typename Func::result_type result_type;
[#R%jLEJ2 } ;
8v]{ 5 对于无参数函数的版本:
hU=J^Gi0 zw5~|< template < typename Ret >
Aoo'i struct functor_trait < Ret ( * )() >
)E[5lD61 {
U<6k!Y9ny typedef Ret result_type;
D 1hKjB& } ;
`jZX(H 对于单参数函数的版本:
'Vrev8D nL:vRJr-$ template < typename Ret, typename V1 >
MW4dPoa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j{;3+LCo* {
f^%E]ki typedef Ret result_type;
y2qESAZ%k} } ;
.e"jnP~ 对于双参数函数的版本:
)>Lsj1qk D1j7iv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j qdI=!H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"=".ne {
Asn0&Ys4 typedef Ret result_type;
cUm9s>^)/ } ;
yCkm| 等等。。。
iP!Y4F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9Y 4N {&<}*4D template < typename Func >
Y(:OfC? struct func_return
3w9
]@kU {
#y*=UV|h template < typename T >
- dOT/%Ux struct result_1
:U:7iP: {
)4`Ml*7x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y="SzPl } ;
/SUV'J) Vd/S81/ template < typename T1, typename T2 >
kR6 t
. struct result_2
y[zA[H: {
!Q(xOc9>Ug typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kr*c?^b } ;
lQsQRp } ;
E&>,B81 Fkz jzj{{D[^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ky yG8;G% C^%zV>o template < typename Func, typename aPicker >
p\{+l;` class binder_1
lz)"zV {
Y1 P[^ws Func fn;
E~>6*_? aPicker pk;
`oMeR]~ public :
SznE:+ YF -w=Y6 template < typename T >
}x.)gW struct result_1
iBPdCp%]` {
Xx9~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gl(6m`a> } ;
%;"B;~ dTU.XgX)1^ template < typename T1, typename T2 >
](
U%1 struct result_2
l66ipgw_^I {
y!{/'{?P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ui#1 +p3G } ;
lG[
)8!:+ "#eNFCo7k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H?/cG_^y0 Ph7(JV{ template < typename T >
v,x%^gv 0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M@LaD 5 {
:0TSOT9. return fn(pk(t));
J!^~KN6[ }
scPq\Qd?O template < typename T1, typename T2 >
w$_'xX( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
77=y!SDP {
'm p{O return fn(pk(t1, t2));
+/_B/[e<> }
Zn*CJNB } ;
%>z8:oJ ^>R| R1& 'r?HL;,q 一目了然不是么?
p~zTRnm 最后实现bind
uL2{v (9[C0e S $E@.G1T [ template < typename Func, typename aPicker >
/*p?UW<*4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Qc
=lf$ {
A
=Az[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Px?At5 }
2] wf`9ZH g}og@UY7# 2个以上参数的bind可以同理实现。
wbF1>{/" 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。
^)P5(fJ i^V4N4ux] 十一. phoenix
u9~V2>r\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%<*pM@ w0%ex#lkm for_each(v.begin(), v.end(),
hE`%1j2( (
yD
id`ym do_
g:6}zHK [
*z:lq2"G cout << _1 << " , "
(IQ L`3f% ]
VqT[ca\ .while_( -- _1),
*wZV*)} cout << var( " \n " )
GQAg
ex)D )
M]zNW{Xt );
n~cm?" IG@&l0ARL 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:
T1W9@9,s 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
"YU~QOGx@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D7'0o`| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]Lft^,7 ED_5V@ >!.lr9(l template < typename Cond, typename Actor >
i]WlMC6 class do_while
gG> ^h1_o~ {
! { aA*E{ Cond cd;
/'^>-!8_1 Actor act;
~g|0uO}. public :
&=O1Qg=K template < typename T >
tce8*:rNH struct result_1
jmVy4* P_ {
iz5wUyeg typedef int result_type;
k(Xv&Zn } ;
QRa6*AYm N>\?Aeh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w:(7fu= l:}4
6% template < typename T >
ee[NZz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[,X,2 {
dR{
V,H7N do
LZ: \V)5+ {
7OHw/-j\ act(t);
[)c|oh% }
=i %w_e while (cd(t));
^PpFI return 0 ;
}-iOYSn }
f_Bf}2Eedj } ;
fbkjK`_q {Oszq(A Q(7l<z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2a-hf|b1 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。
yt,;^o^ 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。
c17==S 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。
yBKlp08J 下面就是产生这个functor的类:
IbwRb {mGWMv }Cf[nGh|B template < typename Actor >
!-~(*tn class do_while_actor
)5x?Qn (B {
4N:
;Mo&B Actor act;
_gh7_P^H=d public :
Ba~Iy2\x do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j]SkBZgik #1R
%7*$i template < typename Cond >
4F!d V;"Z( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(0f^Hh wF } ;
G> >_G<x t68RWzqiG[ 1YL5 ![T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L;`t%1 最后,是那个do_
5Bo)j_Qo 9f`Pi:*+/ dW68lVWq_ class do_while_invoker
T(F8z5s5 {
W^f#xrq> public :
]9Hy
"#Fz template < typename Actor >
F)Lbr>H?I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/G ;yxdb {
!)34tu2 return do_while_actor < Actor > (act);
,jmG!qJb }
3LREue7Gr } do_;
g=Di2j{A flqTx)xE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q
# gHD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%3j5Q 最后来说说怎么处理break和continue
k7*q.2 0 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。
QL#y)G53Q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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