一. 什么是Lambda
S+Ia2O)BA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
c9@3=6S/ 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,
iVVR$uzhH W}7Uh
b y%
!.:7Y XdzC/{G class filler
mJ[_q> {
0.PG]K6 public :
V2;Nv\J\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
03 iy[~Y2 } ;
j)nE!GKD( 2=<,#7zlJ yI!W658$6 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:
x~IrqdmW &{# 6Z a>6M{C@pd ^%6f%]_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{ /8s`m W<O/LHKHdn xudZ7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|Ul 4n@+2 U5F1m]gFr S,'ekWVD Aj O{c=d 二. 战前分析
?!c7Zx,( 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。
YOfYa 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
cF iTanu YXF^4||j.c 1?"Zrd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]|Ie E!6 /* --------------------------------------------- */
/7a3*a vector < int *> vp( 10 );
PVN`k, 4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$j!:ET'V /* --------------------------------------------- */
d;3f80Kd* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
QD-Bt=S7l /* --------------------------------------------- */
l;h -`( 11 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jrm^n_6}; /* --------------------------------------------- */
)5x$J01S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!0Ak)Q]e' /* --------------------------------------------- */
Y{t}sO%A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
D-m%eP. hy~KY6Ta ds2xl7jg ]N1,"W} 看了之后,我们可以思考一些问题:
)"00fZL 1._1, _2是什么?
;ae6h
[ 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。
!_dW
` 2._1 = 1是在做什么?
(f*r 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。
hig t(u 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。
f8f|'v| )Dcee@/7S # M
Y4Mr 三. 动工
D{+D.4\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$ Fy)+< )R@Y$*fm [eDRghK
sBE@{w% template < typename T >
i-sm 9K'ns class assignment
X`]>J5 {
Wx8cK= T value;
|c2;`T#`o public :
u^L_X A assignment( const T & v) : value(v) {}
E/d\ebX| template < typename T2 >
%!L*ec%, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
BK.RYSN } ;
Gl T/JZ9 You~
6d6Om Hxj8cXUF| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d%1Vby 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7z8
Bf,}mCq fa/p NE@P8pQ> class holder
\JF 2'm\M {
I=8MLv public :
j2 #B l template < typename T >
d^|r#"o[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
tkdyR1- {
ZZ].h2=K return assignment < T > (t);
tQ2S*]"f }
&Qv%~dvW } ;
>LFj@YW_) SsIN@ NB&zBJ# 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<)gTi759h) 9kas]zQ%=P static holder _1;
S`[r]msw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q,\S3>1n X'cm0}2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
leJ3-w{ 2 而不用手动写一个函数对象。
X*M-- *0q' p/jAr+XM i,$n4 *18J$ 四. 问题分析
YZ5[# E@l 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。
zS}!87r) 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。
.@f)#2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2ZQ|nwb7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
atfK?VK# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:,MI,SwnS
yc@:*Z 五. 问题1:一致性
o){<PN|z 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?|
1);E!D[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wafws*b% 1.z !u%2 struct holder
:J6FI6 {
(7}Zh|@W //
4yR X{Bl| template < typename T >
9B1bq # T & operator ()( const T & r) const
@|Hx>|p {
_v=zFpR return (T & )r;
#4?:4Im# }
*(Us:*$W. } ;
{Gr"oO`&" ]"\XTL0 这样的话assignment也必须相应改动:
ut9R]01: ;?!pcv Ui template < typename Left, typename Right >
aW$))J)0 class assignment
8HH\wu$$e {
+Ram%"Zwh Left l;
fZJ O} Right r;
)N]%cO(^ public :
l`RFi)u~& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F[U0TP@&* template < typename T2 >
/ ,
.rUn1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
F5f1j]c } ;
xT3l>9i k.w}}78N2N 同时,holder的operator=也需要改动:
4 {3<
` 08E ,U template < typename T >
:vy./83W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v`u>;S_ {
aOo;~u2-= return assignment < holder, T > ( * this , t);
0i9C\'W` }
m3iB` E 5bo60z 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。
=)y=39&;/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h}(GOYS) >d#6qXKAU return l(rhs) = r;
^Dhu8C( 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。
W/|C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
xDBHnr}[ +S>}<OE template < typename Tp >
(Qys`D class constant_t
^5![tTJ {
='|HUxFi const Tp t;
" ^:$7~%bA public :
/Q[M2DN@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rSfvHO:R
template < typename T >
j{a3AEmps const Tp & operator ()( const T & r) const
Eq?d+s> {
#5.L%F return t;
w~(x*R} }
aF\?X&| } ;
(">gLr !56gJJ-r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4?^t=7N 下面就可以修改holder的operator=了
juuV3et Q-GnNT7MB3 template < typename T >
\aO.LwYm;: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z"fnjH {
Wd_cNR\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!zNMU$p }
rpT{0>5 '{:Yg3K 同时也要修改assignment的operator()
:i6k6= 8HLcDS# template < typename T2 >
wB;'+d& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
rn?:utP 现在代码看起来就很一致了。
k(;c<Z{?1
k&1~yW 六. 问题2:链式操作
E*Q><UU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
NX(.Lw} 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。
k+S 6)BQ7U 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。
jbqhNsTNK 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。
-'|pt,) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-vfV;+3 TvWhy`RQ template < typename T >
4{\h53j$ struct result_1
f#p.=F$ {
G1"=}Wt` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gi7As$+E } ;
khb
Gyg% ?6
"F.\O@ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<L__;j1Wx PaEsz$mgy template < typename T >
8<t?o'9I struct ref
BV&}(9z {
1!/
U#d" typedef T & reference;
E$FXs~a } ;
e3wFi,/@ template < typename T >
[PrR30: struct ref < T &>
$2^V#GWo {
'Z7oPq6 typedef T & reference;
MWCP/~>a2 } ;
(*%+!PS 9`)NFy? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eN%Ks ~S
R:,R template < typename T >
UG+wRX :dA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~"5WQK`@ {
d*1@lmV* return l(t) = r(t);
cJm!3X }
];1z%. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
"_C^Bc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mB#`{|1[ ;G~0 VM2| 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
oa`,|dA" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r}QW!^F _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@-;-DB]j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k-T_,1l{ 最后的布局是:
+
&b`QcH< Add
gzP(LfI5 / \
[(`T*c.#.X Divide 5
i<1w*yu / \
bsPw Tp^ _1 3
A
A<9XC 似乎一切都解决了?不。
,I@4)RSAH| 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
mb?DnP,z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
J
C1T033 r OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
H U$:x"AW ` /]8C&u template < typename Right >
GwwxSB&y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z[AJat@H Right & rt) const
PKfxL}:"8 {
KE16BjX@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c1CP12 }
*u7C){)gr[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JO7IzD\ 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。
C3bZ3vcW$ 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。
\p@,+ -gX 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。
9|Jmj @9 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。
M5exo
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|l)oc6{ 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:
[CRy>hfV Y: KB"H template < class Action >
.m/Lon E class picker : public Action
Lvv`_ {
+5?hkQCX1^ public :
J%f5NSSU{6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Zi@?g IiX // all the operator overloaded
Ej 'a
G } ;
`z5j >V87#E 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。
pR 1 v^m| 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:
)J~Qx-jG n?Gm 5## template < typename Right >
fBD5K3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_h@7>+vl~ {
XV %L6x return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bU2)pD!N }
Gk799SDL &E {/s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}Ss#0Gee 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。
g6QkF41nG .yi.GRk template < typename T > struct picker_maker
3{d1Jk/S {
'9<Mk-Aj typedef picker < constant_t < T > > result;
a_QO) } ;
?h
K+h .{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pl
q$t/.U; {
q*Ns]f'a typedef picker < T > result;
UTin0k } ;
}4_izKS RU_=VB % 下面总的结构就有了:
[^ 7^&/0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/d'^XYOC picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
C&<f YCwG picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I9SO}a2p 至此链式操作完美实现。
s'~_pP E# e=<R ~+3f8%
七. 问题3
YDjQ&EH 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
K Qub%`n v{?9PRf\s template < typename T1, typename T2 >
_i}6zxqw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`'Z ;+h] {
6G@_!i*2F return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T`a [~: }
H[]j6D 68 - I2@& 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xiA9X]FB Fo?2nQ< template < typename T1, typename T2 >
=B<g_9d4 struct result_2
7F|T5[*l {
<-}6X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
20% xD e } ;
%@H;6
A[oi?.D 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
c?<FMb3] 这个差事就留给了holder自己。
T=b5th} g%4|vA8
<]CO}r
template < int Order >
*QjFrw3 class holder;
R['qBHQ? template <>
dxMz! class holder < 1 >
3b#KrN' {
1C .<@IZ public :
RMLs(?e template < typename T >
/JR*X!&" struct result_1
S1&6P)X.Za {
17<\Q(YQ= typedef T & result;
eW7;yH } ;
oWx!
'K6]V template < typename T1, typename T2 >
'Ur$jW struct result_2
T:na\y/{j {
G'{4ec0<{ typedef T1 & result;
5^0W\
} ;
']}ZI 8 template < typename T >
A5?[j
QT0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@Cw<wrem {
%G\rL.H| return (T & )r;
E >SnH
}
8Jxo;Y template < typename T1, typename T2 >
M@8
<^CK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]_F%{ 8| {
">CjnF2>R return (T1 & )r1;
+s1mm c }
t55
' } ;
#Q$9Eq8"[ }@a_x,O/x} template <>
=3/||b4c class holder < 2 >
}1d
6d3b {
{T m-X` public :
0Ba-VY.H template < typename T >
,}`II|.oB struct result_1
3Yg/-=U( {
mpXco *!_ typedef T & result;
&m+s5 } ;
Ojie.+'SB template < typename T1, typename T2 >
0'z$"(6D struct result_2
b_\aSEaTT {
j"J2&Y2 typedef T2 & result;
'S@C,x%2, } ;
g3Kc? wTC template < typename T >
G~u94rw|: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BE}lzn=sF {
X#gZgz =' return (T & )r;
0(:"q!h }
/`}C~ template < typename T1, typename T2 >
q9icj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a|TP 2m {
vL\wA_z"<H return (T2 & )r2;
'UW7zL5 }
_%z)Y=Q } ;
_@jl9<t=_ lj'c0k8 p24sWDf 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> >。
O' A''}M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.5KRi6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)bw^!w) 4+' yJ9~,B return l(i, j) = r(i, j);
5pE[}@-c9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"A,]y E pbR84g^p.S return ( int & )i;
6&$z!60 return ( int & )j;
6hAeLlU1 最后执行i = j;
zZ
OoPE 可见,参数被正确的选择了。
BLuILE:$ !$qNugLg u5$\E]+_ "4&HxD8_ih s)]i0+! 八. 中期总结
DJ[U^dWRn 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:
L8/o9N1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2
os&d| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T_y 'cvh 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kHm1aE< |
z$ba:u5 W>bhSKV% X./8
PK?& DIkD6n?V Y}(v[QGV 九. 简化
P\*-n" 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5i83(>p3]e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
K3!|k(jt 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
K>w}(td 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{~[H"h537t +-*/&|^等
:hjeltt 2. 返回引用。
D0~ WK
stl =,各种复合赋值等
1Jd82N\' 3. 返回固定类型。
UI_|VU>J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J &u&G7#S
4. 原样返回。
zf5s\w.4 operator,
B`T|M$Ug 5. 返回解引用的类型。
'g|%Ro/ operator*(单目)
7.hVbjy'- 6. 返回地址。
T,`'qZ> operator&(单目)
F,%qG, 7. 下表访问返回类型。
aluXh? operator[]
(GMKIw2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"z=A=~~<{ operator<<和operator>>
x,5$VLs\+ pvDr&n9 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
z%`Tf&UL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5R{
{FD`h &!N5}N& template < typename Left >
/FkLZm struct value_return
d[kb]lC {
T9*\ITA template < typename T >
C ])Q#!D| struct result_1
Ty*ec%U9F {
^h1VCyoR* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=yz#L@\! } ;
=c(_$|0 c^6v7wT5 template < typename T1, typename T2 >
\Y
Cj/tG8 struct result_2
B(:Kw;r? {
-=Q_E^' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U^+9l?ol } ;
nbMH:UY,J } ;
0u,=OvU 3+EJ% +LV'E#h!Q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
r{YyKSL1*K 7. G 下面我们来剥离functor中的operator()
OV7vwj/- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cEsBKaN V~Tjz%< return l(t) op r(t)
L}XEROTR return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{ )'D<:T return op l(t)
[9BlP return op l(t1, t2)
Te[[xhTyw return l(t) op
htX'bA return l(t1, t2) op
6lT1X) return l(t)[r(t)]
bjm`u3
A return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
c5;YKON JEdtj1v{O 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:
R>/M>*C 单目: return f(l(t), r(t));
thipfS return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+A~lPXAXW 双目: return f(l(t));
r;|Bc$P return f(l(t1, t2));
nI2}E 下面就是f的实现,以operator/为例
iBp 71x65 z9w@-]) struct meta_divide
])m",8d&T {
l2VO=RDiW template < typename T1, typename T2 >
z6Su` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,=$yvZs4[] {
"sT`Dhr return t1 / t2;
AU87cqq }
Q Aygr4\X^ } ;
&\<RVE Vq9hAD|k 这个工作可以让宏来做:
GdG%=+ }^`{YD
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,J}lyvkd template < typename T1, typename T2 > \
<R GRvv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m+OR W"o 以后可以直接用
MYN1zYT6j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hZ2PP ^ 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
v|{*y (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。。。)
WCR+ZXI?1 -\UzL:9> +% U@ 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
/jj@ =H (]7@0d88 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)B}]0`z:P class unary_op : public Rettype
#:s'&.6 {
,x{5,K.yWq Left l;
'O{hr0q} public :
,pLesbI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0
|F(qR ioa 1n=j template < typename T >
zR{TWk] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=602%ef\ {
A=XM(2{aN return FuncType::execute(l(t));
A)`M*(~ }
0
?2#SM F&cA!~ template < typename T1, typename T2 >
/OxF5bN2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|9_e2OwH {
JBoo7a1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
58v5Z$%-- }
IL>g- } ;
Q45rP4mQ O$&p<~ {ld([ 同样还可以申明一个binary_op
rcyH2)Y/e 4e%SF|(Y'h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}>0UaK class binary_op : public Rettype
~z< ? Wh {
i,)kI Left l;
.5I1wRN49 Right r;
`mWg$e, public :
H>Fy 2w binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0&mz'xra }RyYzm2 template < typename T >
sF<4uy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gm6^BYCk {
=E,*8O] return FuncType::execute(l(t), r(t));
7M$>'PfO }
IzL
yn !D6@ \ template < typename T1, typename T2 >
P"xP%zqo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rsc8lSjH {
C"F(kgL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XS1>ti|< }
h\20 } ;
n\P{Mc .IYE"0)wJ RQh4RUm 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
QGYmQ9m{kL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2} T"|56 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M VsIyP 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。
r<~1:/F|
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ikofJl]9 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。。。
N2x\O~7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q'1rSK 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)
Y=Bk;%yT= 下面是修改过的unary_op
P [gqv3V m"xw5aa> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.ipYZg'V class unary_op
m+V'*[O{ {
$_<,bC1[ Left l;
Gh@QR`xxc C9*'.~ public :
,!Q2^R *%Q!22?6F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~xzRx$vU yyBy|7QgO template < typename T >
4m%_#J{ struct result_1
!v94FkS> {
` NcWy typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p+A#t~K } ;
&{"aD& qf+I2kyS template < typename T1, typename T2 >
*R8q)Q struct result_2
Bm.%bA>
{
!7Ta Vx}`( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}cMb0`oA } ;
3C2L _ K3 6x6PP}IX template < typename T1, typename T2 >
41,Mt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rsA K0R+ {
%?R}sUo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~x`OCii }
fnwtD*`` X8p-VCkV template < typename T >
X >C*(/a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Al6)$8]e {
;#cb%e3 return OpClass::execute(lt(t));
\h?C
G_|] }
05.^MU?^U fD]}&xc } ;
5c!~WckbJ Z6A*9m 8?h-H#h 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
U,~\}$<I 好啦,现在才真正完美了。
>2,x#RQs 现在在picker里面就可以这么添加了:
uI!rJc>TX (n|PLi template < typename Right >
C/\)-^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6/Q'o5>NL: {
uL\ B[<: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g%Sl+gWdJ }
y08.R.
l 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。
:B6hYx 6DD"Asi+ g
VplBF7{ K}L-$B*i JUt
7 十. bind
Xk8+m> 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。
540-l Me 先来分析一下一段例子
nm_]2z O Lo5itW D .oX>L#: int foo( int x, int y) { return x - y;}
$h"tg9L^) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P4-`<i]!S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I6,'o)l{_ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
R'`q0MoN1 我们来写个简单的。
AK]{^Hvz 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y!N*J 对于函数对象类的版本:
wt0^R<28 meA=lg? template < typename Func >
lTBPq?4{ struct functor_trait
*NHBwXg+ {
Ri =>evx typedef typename Func::result_type result_type;
a;WRTV } ;
;}"_hLX 对于无参数函数的版本:
"l &=a1l D~E1hr&Vd> template < typename Ret >
{EE/3e@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
pC2ZN {
BQu_)@ typedef Ret result_type;
r9McCebIW } ;
=NMT H[ 对于单参数函数的版本:
[@fw9@_' i`U:uwW` template < typename Ret, typename V1 >
nk|j(D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pLjet~2}iJ {
A{3Aw| ; typedef Ret result_type;
Y /$`vgqs } ;
a+sHW<QeS 对于双参数函数的版本:
PLD6Ug +RWP;rk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
F9@,T8I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qKNX^n; {
x(pq!+~K typedef Ret result_type;
r!:W-Y% } ;
H'7AIY} 等等。。。
R1OC7q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H<T9$7Yr%r :ZG^`H/X1d template < typename Func >
=%P'?(o| struct func_return
M0VC-\W7f {
`2`Nu:r^ template < typename T >
x dDR/KS struct result_1
oE@{h$= {
jyQBx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o8B_;4uB } ;
5(e?,B } $Lg%CY template < typename T1, typename T2 >
h3xAJ! struct result_2
q1KZ5G)6GJ {
k5kxQhPf
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e0,|Wm } ;
Ev}C<zk* } ;
Rw0qcM\>| JVSA&c%3 AiO$<CS 最后一个单参数binder就很容易写出来了
] [p>Y>:b- yL-YzF2 template < typename Func, typename aPicker >
YF>m$?; class binder_1
8p:e##% {
S;286[oq@ Func fn;
/k,-P aPicker pk;
7Bd-!$j+ public :
IHv[v*4: _ =VqrK7T template < typename T >
P 'od` struct result_1
i\rDu^VQ {
1oWED*B typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I7n"&{s"* } ;
#PH~1`vl SPY|K template < typename T1, typename T2 >
?FpWvyz| struct result_2
(jRm[7H {
zGkS^Z=( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2Ay*kmW } ;
V8C:"UZ; #(N+((): binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&-Gqdnc Vy Xhl; template < typename T >
#mCL) [ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vr`R>S,- {
8m\7*l^D: return fn(pk(t));
EIf5(/jo }
,*&:2o_r template < typename T1, typename T2 >
c4^ks&)' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;5S9y7[i| {
^6MU
0Q2 return fn(pk(t1, t2));
/'l{E }
NV72 } ;
Oj3.q#)`Z w[zjerH3 Q
Nh|Wz 一目了然不是么?
M/>7pZW 最后实现bind
jjw`Dto& j,lT>/ =[cS0Sy template < typename Func, typename aPicker >
Z<1FSk,[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ui_8)z _ {
c'>/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
cu7hBfj }
*'.|9W SPX$U5& 2个以上参数的bind可以同理实现。
8<S~Z:JK 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
I7 |Pi[e y&q*maa[ 十一. phoenix
GK)?YM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V:In>u$QJ! U\4g#!qj for_each(v.begin(), v.end(),
`w#Oih!6A| (
"pi=$/RD9 do_
&=Ar [
*}F3M\ cout << _1 << " , "
Q('r<v96 ]
n7B7 m,@1 .while_( -- _1),
L[oui,}_ cout << var( " \n " )
,&]S(|2%>t )
gf#{k2r );
nhB1D- Xb:;</ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.b3Qfxc> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Ygm`ZA y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tvkb~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q+H%)kF Y}t \4 di iEVb"w059 template < typename Cond, typename Actor >
BWeA@v class do_while
/f:dv?!km {
SN9kFFIPb= Cond cd;
^W`<gR Actor act;
oRm L
{UDZ public :
s>B5l2Q4 template < typename T >
y?[ v=j*U struct result_1
+6sy-<ZL: {
*rM^;4Zt typedef int result_type;
1Ce@*XBU } ;
mC4zactv ;+W#5<i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B8nf,dj?X }6p@lla,%] template < typename T >
L6t+zIUc-~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fV &KM*W*@ {
3C?f(J} do
5m*iE*+ {
O!mvJD act(t);
_BM"
]t* }
Fz3fwLawI while (cd(t));
o9|nJ; return 0 ;
u8gS<\ }
m4TE5q% 3 } ;
G<At_YS ;
o?-yI&T* HTVuStM8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n(b(yXYm] 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
zO~8?jDN4| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
@XgKYm
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
WB?jRYp 下面就是产生这个functor的类:
\.C+ue Ov};e 'z0:Ccbj template < typename Actor >
w&$`cD class do_while_actor
"w^!/ {
gi(H]|=a Actor act;
GS0;bI4ay public :
hLI`If/+K do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W0y '5` CUO+9X-<8 template < typename Cond >
||T2~Q*:y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3
*d"B tg } ;
E%+Dl= )hd@S9Z.Y :j5n7s?&=y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Gn\_+Pj$ 最后,是那个do_
FYOD
Upn U1@IX4^2` m#8m] Y class do_while_invoker
1q~+E\x {
FqkDKTS\& public :
wAX1l*` template < typename Actor >
l]@&D#3ZM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
x9$` W {
l/BLUl~z return do_while_actor < Actor > (act);
fXXr+Mor }
_]04lGx27 } do_;
ln$&``L ^g*pGrl# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d{rQzia"mV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?f#y1m 最后来说说怎么处理break和continue
V\6=ySx 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。
$u7;TW6QD 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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