一. 什么是Lambda
<<W.x)#: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ip7FD9
^ 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,
{!{7zM%u0C $!l2=^\3 \yX !P1 _r?;lnWx@ class filler
yhkQFB%gv {
rs 1*H public :
H/@M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B0 oY]r6 } ;
![P(B0Ct/ \xO2WD vN%j-'D\A4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
,~j$rs`Z Y="&|c=w#L 0w[0%:R^ R
!%m5Q?5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~4 ~Tcn @Z=|$*9
|b-Zy~6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
SAll9W4 o4[2`mT 4gv XJK- 2gD{Fgf@N 二. 战前分析
Kf?{GNE7 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。
w[A3;]la 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
_6-/S!7Y\ ^qus `6 $W_o$'crW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)p^jsv. /* --------------------------------------------- */
/XW0`FF vector < int *> vp( 10 );
W] ;6u
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!VJa$>, /* --------------------------------------------- */
x"wM_hl5L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\lbiz4^> /* --------------------------------------------- */
\IZ4( Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vYt:}$AE /* --------------------------------------------- */
{5tEsv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g1*H|nh2 /* --------------------------------------------- */
W &wDH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7}1Kafs +heS\I_Mp ])wMUJWg2 /qq&'}TZP 看了之后,我们可以思考一些问题:
j5Wx*~@( 1._1, _2是什么?
YlcF-a 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。
v3JIUdU=P 2._1 = 1是在做什么?
+@)$l+kk9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
8}#Lo9:,d Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|p4OlUq _}D?+x,C8 :kx#];2i 三. 动工
4b(irDT3F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Mjvso0zj iCSM1W3 YTPmS\ H _ B*iz+"H template < typename T >
Isgk class assignment
*pC-`k {
XK/@!ud"` T value;
g~H?l3v public :
KP7RrgOan& assignment( const T & v) : value(v) {}
?ZV0
template < typename T2 >
i|,A1c"* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_>m*`:Wb } ;
|ShRxE3@' fG$.DvJuK RHAr[$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JHZo:Ad -& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mh.eAM8 _ g)D}p@>m ZznWs+ 7%}3Ghc% class holder
DJ[#H {
U(]5U^ public :
,$qs9b~ template < typename T >
H.[&gm}p> assignment < T > operator = ( const T & t) const
M)pi)$&c {
BBJ]>lQ return assignment < T > (t);
:::f,aCAu }
o4f9EJY } ;
lKwT5ma7 n rB27 RF2XJJ 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:
<T/L.>p4 -*l[:5m static holder _1;
: 8<^rP Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X/7_mU>aKT 3M*[a~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wP1VQUL 而不用手动写一个函数对象。
CgKSK0/a RWQW/Gwx vm^# aoDB "K!BJQ 四. 问题分析
.mrRv8>$ 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。
P1 >X5: 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。
;1k0o.3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
c] R![sa 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3&Rqz9 W 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s(.-bjR ZxPAu% Y 五. 问题1:一致性
~ A|*]0, 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?|
1O7ss_E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~MQf($] Q%1;{5 struct holder
>t}D5ah {
es FL<T //
D?F5o^e"h< template < typename T >
m8^2k2 T & operator ()( const T & r) const
H=RV M {
&D w~Jq| return (T & )r;
]~Qk g+>'& }
6lAo`S\)eX } ;
)9Ojvp=#r: :uDB3jN[ 这样的话assignment也必须相应改动:
N,Bs% p#1 9cj-v}5j template < typename Left, typename Right >
F|Ihq^q class assignment
deY<+! {
2A
,36, Left l;
BVp.A] Right r;
K3D $
hb public :
G_mu7w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2`m _"y
template < typename T2 >
@il}0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CW YJ<27v{ } ;
/k"P4\P`+Q ^v|!(h\ZC 同时,holder的operator=也需要改动:
3*JybMo" (Fd4Gw<sq template < typename T >
W)hby`k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Sd6^%YB {
[KJL%u|8/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
:C6rN}_k }
Z5-'|h$| t O>qd#I 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
LXV6Ew5E 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
k>hZ dD<kNa}2 return l(rhs) = r;
rP4@K%F9jB 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^
s4| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9<mj@bI$ +]vl8, 4@ template < typename Tp >
qJj5J;k class constant_t
P[i/o# {
~A4WuA const Tp t;
7SZs/wWh% public :
}2oJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v4aGL<SO template < typename T >
a$8?0`( const Tp & operator ()( const T & r) const
R&xd
ic! {
yQ50f~9 return t;
8:NHPHxB }
kzXW<V9 } ;
4*X$Jle| 92Iv'(1ba 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
IA` 下面就可以修改holder的operator=了
ApB0)N Z9I./s9 template < typename T >
9k&$bC+Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
l !v#6#iq {
UUq9UV-h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1| DI'e[X }
Q2JjBV< {o`5&EoM 同时也要修改assignment的operator()
W9~datIh> I|H mbTXa template < typename T2 >
e>.xXg6Zn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dM$S|,H 现在代码看起来就很一致了。
ps{(UYM=b 9qA_5x%"%u 六. 问题2:链式操作
B#yyO>0k] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U"]i.J1 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。
04t_ 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。
Nfh(2gK+ 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。
C2v7( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\
PqV| 3Y8
V?* 1| template < typename T >
):@B1 yR struct result_1
O"Q=66.CR {
l-rnDl typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VrK 5a9*^ } ;
I_rVeMw= i747( ^ 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:
9^tyjX2 \!3='~2:=o template < typename T >
\+\h<D-5 struct ref
@[Th{HTc.G {
"oQ@.]-# typedef T & reference;
<#-ERQw } ;
P$bo8* template < typename T >
7Fp2=j struct ref < T &>
8
_J:Yg {
)r~Oj3TH typedef T & reference;
;z68`P- } ;
`t
-3(>P [g? NU] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sIpK@BQ' |8B[yr.b template < typename T >
oaHBz_pg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cQny)2k*x {
fCKcv | return l(t) = r(t);
yWuq/J: }
.1@5*xQ5O 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Z&%61jGK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5>HI/QG Dz?F,g_ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
aF:I]]TfK~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M@8(h= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]O[f#lG +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]mp.KvB 最后的布局是:
mXr)lA Add
.f}I$ "2 / \
w3*JVIQC Divide 5
Q_dFZ / \
#E#70vWp\O _1 3
g%Z;rDfi 似乎一切都解决了?不。
L{42?d 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。
8wBns)wy @ 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。
"Xm'(c( 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:
* .e^s3q$ NM4 n template < typename Right >
[L 8gG.wy assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,YoIn Right & rt) const
7(jt:V6V {
0iYe>u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~"-wSAm }
np~oF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
yCz?V[49 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。
mBNa;6w?{* 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。
S4 Rv6{r: 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。
$oNkE 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
`: 8&m 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
}, ]W/ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Nk7Q wj/r)rv
E template < class Action >
#hai3>9|B class picker : public Action
4[6A~iC_ {
Cc=`:ED+ public :
f[.]JC+, picker( const Action & act) : Action(act) {}
fD!O
aK // all the operator overloaded
4Q$\hO3b } ;
XpM#0hm 3&}wfK]X 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。
sl)_HA7G 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:
!D1F4v[c= {&/q\UQ template < typename Right >
K$rH{dUM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kcQ
|Zg {
%DiZ&}^Ck return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nOOA5Gz }
#fa~^]EM] md<%Z4+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_$1W:!f4 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
9m<>G3Jr IH{g-#U template < typename T > struct picker_maker
|,.glL {
Xh){W~- typedef picker < constant_t < T > > result;
BM:je(*p } ;
x5{ zGv.j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[*,`a]z-Q {
yaeX-'(Fv[ typedef picker < T > result;
)u<sEF } ;
Y(<>[8S m &C?]n.A 下面总的结构就有了:
+HNQ2YZ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
0Ebs-kP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'*W/Bett picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
p=eSHs{>A 至此链式操作完美实现。
KO:o GUR .4U::j} i5|!MIY 七. 问题3
pi+m`O 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
j5tA!o LR}b^QU7 template < typename T1, typename T2 >
Uw4KdC ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oc>,5 x {
7+@:wX\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/)6<`S( }
7LKNEll *YYm;J' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
h@/c76}f6p N3i}>Q)B template < typename T1, typename T2 >
4mUQVzV struct result_2
%J7 ;b<}To {
`AQv\@wp typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T[L } ;
< JA5.6<= #~ UG9@a 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7>v1w:cC] 这个差事就留给了holder自己。
r`VKb ho;Km z`5d,M template < int Order >
KE6[ u*\ class holder;
ma vc$!y template <>
Q]A;VNx class holder < 1 >
1]m]b4] {
QVm3(;&' public :
80LKxA;5N template < typename T >
Fz~-m# Ts struct result_1
f_7a) 'V4 {
O\=3{ typedef T & result;
Mq8jPjL } ;
ZFY t[: template < typename T1, typename T2 >
Zw`Xg@;xP struct result_2
sJ{NbN~`I {
xm6cn\e typedef T1 & result;
`c ^2 } ;
?`3`azfM template < typename T >
Ir }r98lz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t[XxLG* {
-tlRe12 return (T & )r;
4&2aJ_ 2y }
YcBY[i0 template < typename T1, typename T2 >
^?VYE26 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SoI"a^fY {
_jQ"_Ff return (T1 & )r1;
!
jm> }
MD%_Z/NL } ;
1D sgU6" ]'3e#Cqeh template <>
|X,T>{V?y class holder < 2 >
g@BQ!}_#5 {
DDsU6RyN public :
Py3Xvudv template < typename T >
NjIe2)}' struct result_1
:n4? {
] cdKd ) typedef T & result;
C:
@T5m } ;
N{U``LV template < typename T1, typename T2 >
Mhc!v, D$ struct result_2
{7LO|E}7 {
id="\12Bw typedef T2 & result;
i Tg?JoE2 } ;
dh#4/Wa, template < typename T >
gJ6C&8tl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YKk?BQ" {
H|T!}M> return (T & )r;
wg\*FfQn }
#Cks&[!c template < typename T1, typename T2 >
|r[yMI|VR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-]\cUQ0 {
^tc2?T return (T2 & )r2;
sS/#)/B }
z;yb;), } ;
# Y/.%ch. L8("1_ u4*7n-( 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> >。
=X6WK7^0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I?nj_ as 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]y= ff6Q =LEKFXqM return l(i, j) = r(i, j);
28J
;9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
OoL#8R ij i<+oul return ( int & )i;
H-$ )@ return ( int & )j;
iLiEh2%P 最后执行i = j;
s\A"B#9r 可见,参数被正确的选择了。
[zmx d:jD mVFz[xI \W$bOp <;}jf*A 八. 中期总结
d1$3~Xl] 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:
JbN@AX:% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#hvLv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9fp@d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Qwl=/<p1 }? j>V mNS7/I\ &Ohm]g8{2 [C 1o9c! :l<)p;\ 九. 简化
*opf~B_e 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。
\7M+0Ul1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pUtd_8 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:
F)P"UQ!\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2D|2/ >[ +-*/&|^等
U(#)[S, 2. 返回引用。
F&?55@b =,各种复合赋值等
e45gjjts 3. 返回固定类型。
+c&n7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<s/n8#i=H 4. 原样返回。
HsrIw operator,
gD&/k
5. 返回解引用的类型。
O 1TJJ8 operator*(单目)
~P&Brn"=Rs 6. 返回地址。
P(OgT/7A operator&(单目)
z"/Mva3| 7. 下表访问返回类型。
!9GJ9ZEXM operator[]
J[E_n;d1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fBCW/<Z operator<<和operator>>
jtqH3xfy 8\,|T2w,X 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。
jwsl"zL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#T\Yi|Qs# / S template < typename Left >
K:PzR,nn struct value_return
3#fu;??1. {
[NQ\(VQ1c template < typename T >
dre@V(\;hQ struct result_1
]3.Un,F {
sj;8[Xy's typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R#j-Z#/" } ;
LxqK@Q<B 3L2@C% template < typename T1, typename T2 >
ENu`@S='I3 struct result_2
diXb8L7B; {
JTT"t@__ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M%=V vE.I } ;
-rE_ pV; } ;
p^^Ai piIr.] NOOP_:( 7H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f.f5f%lO~ cG%ttfq\ 下面我们来剥离functor中的operator()
|||uTfrJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
g@WGd(o0) Eyw)f> return l(t) op r(t)
\Y'#}J"dh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
oZvQ/|:p! return op l(t)
H^jFvAI,8 return op l(t1, t2)
+ -e8MvP return l(t) op
hK=\O) return l(t1, t2) op
5j(3pV`_ return l(t)[r(t)]
*SkUkqP9z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
X1* 6qd+E zGz^T 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:
)k5lA=(Yr+ 单目: return f(l(t), r(t));
muLt/.EZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y^; =+Z 双目: return f(l(t));
j!r4 p, return f(l(t1, t2));
JL~QE-pvD 下面就是f的实现,以operator/为例
?f+w:FO T!6H5>zA struct meta_divide
\jn[kQ+pJ {
#plwK-tPR template < typename T1, typename T2 >
\Cx)
~bq< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yjvH)t/!. {
VQHJO I return t1 / t2;
9kPwUAw }
myH:bc>6 } ;
TQ&%SMCn 5GK=R aV 这个工作可以让宏来做:
bhXH<= {]ZZ] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bwM>#@H template < typename T1, typename T2 > \
"Kk3# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TX{DZ# 以后可以直接用
:oF\?e
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
[KkLpZG 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\V{0;mp (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。。。)
]s jFj 6w K= e ,zR 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
/_rAy p}.P^`~j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
84P^7[YX> class unary_op : public Rettype
)8oI
s {
=mCUuY# Left l;
%"
$.2O@ public :
sS OI5W3A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o_U=]mEDY io
cr template < typename T >
,
j,[4^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+3vK=d_Va {
q
/|<>s return FuncType::execute(l(t));
VS^%PM#:/ }
G Q&9by=} 2uw%0r3Vi6 template < typename T1, typename T2 >
_6qf>=qQ`" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TEB%y9
{
p<'mc|hGq return FuncType::execute(l(t1, t2));
uf`o\wqU }
ksY^w+>(! } ;
pw:<a2. 5<4njo?k [?W3XUJ,Y 同样还可以申明一个binary_op
IJq$GR VYf$0oo\4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.)})8csl.d class binary_op : public Rettype
7*^\mycv {
=0,")aa! Left l;
)rhKWg Right r;
^]wm Y public :
\UJ:PW$7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D8h?s /lttJJDU template < typename T >
&4"(bZ:LO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uVDB;6 {
@)VJ,Ql$Y return FuncType::execute(l(t), r(t));
XnWr~h{b }
}?*:uf nUmA template < typename T1, typename T2 >
4OCz:t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BAmH2" {
bLu6|YB return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,a$LT
}
}'kk}2ej` } ;
lDp5aT;DsM "5XD+qi l:Ci'= 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
rVQ:7\=Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
F8b*Mt}p DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
iv#9{T 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
'.WYs! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mg'-]>$ $] 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。。。
M/d!&Bk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hpWAQ#%oHm 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)
3h0w8(k; 下面是修改过的unary_op
+tfmBZl^ $6fHY\i#R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
U@f3V8CPy class unary_op
~ D3'-,n[ {
e"^1- U\ Left l;
q#sMew\{ XFK$p^qu public :
cty~dzX^ +|#sF,,X4g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4pA<s- ?_<ZCH template < typename T >
n)`*{uv$ struct result_1
q;kMeE* {
G-"#3{~2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*%Gy-5hM } ;
0"
R|lTYq r)X?H template < typename T1, typename T2 >
\8Blq5n-O* struct result_2
i>)Whr'e8 {
K3
]hUe# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8(Z*Vz uu } ;
P.;B
V", 9QY)<K~a template < typename T1, typename T2 >
Grjm9tbX} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z8'uZ#=Yw {
#XJYkaL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;Kkn7&'F }
*"9b?`E ,dh*GJ{5 template < typename T >
aK1|b=gVj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y;#P"-yH {
u{>5 return OpClass::execute(lt(t));
,C=Fgxw( }
]4z?sk@ W&bh&KzCW } ;
,HMB`vF /5yWvra L}:u9$w 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
^8V]g1]fiG 好啦,现在才真正完美了。
CH9#<?l 现在在picker里面就可以这么添加了:
NsJUruN evszfCH'J template < typename Right >
@.CPZT picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1RcaE!\p {
9 .%{M#j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'>`bp25> }
UTs0=:+,t 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。
#~p1\['|M IOIGLtB
'iL['4~. Sm,%> }B0V$ 十. bind
KZDB \T 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。
M>T#MDK\( 先来分析一下一段例子
@+xkd(RfN :5"|iRP' gL}K84T$S int foo( int x, int y) { return x - y;}
U<#i\4W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&:{|nDT_2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/{qr~7k,oQ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
L:B&`,E 我们来写个简单的。
U'lrdc"Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(mz a&WF7 对于函数对象类的版本:
tnKzg21% `9$?g|rB template < typename Func >
Jnv91*>h8 struct functor_trait
y< 146 {
XPX{c|]>. typedef typename Func::result_type result_type;
Ui1K66{ } ;
KQr=;O\T 对于无参数函数的版本:
8vaqj/ 1S_KX. template < typename Ret >
wmT3 > struct functor_trait < Ret ( * )() >
9prG@ {
7dU X(D,? typedef Ret result_type;
uYO?Rb&} } ;
L!e@T' 对于单参数函数的版本:
?mF-zA'4] JDMaLo template < typename Ret, typename V1 >
`D GO~RMp9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
sY1*WolA {
Y
@K9Hl typedef Ret result_type;
Vxk0oIk` } ;
w|$;$a7) 对于双参数函数的版本:
(1TYJ. Z E2dSOZS:)% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(T`x-wTl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wV(_=LF {
U(i2j)|^I3 typedef Ret result_type;
-8TJ~t%w4 } ;
XvdK; 等等。。。
5F0sfX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Wc+ e>* %Cm4a49FNi template < typename Func >
ok[R`99 struct func_return
'MC)%N, {
{qh`8 template < typename T >
`Y+p7*Qr2 struct result_1
Lqz}h-Ei {
KL -8Aj~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&Cdd } ;
p%,JWZ[ uRUysLIw template < typename T1, typename T2 >
s<^UAdLnl struct result_2
;,9|;)U?u {
h{>8W0W* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+n%WmRf6! } ;
!q$IB?8 } ;
Yz{UP)TC
Ba@UX(t 'JRkS'ay 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@dO~0dF mT\] template < typename Func, typename aPicker >
#mtlgK' class binder_1
,wnF]K2D0 {
YMm Fpy Func fn;
N !H iQ aPicker pk;
\t )Zk2 public :
"9R3S[ ;:'A{&0N template < typename T >
Is%-r.i struct result_1
~Edm VEu {
X;zy1ZH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
, gz:2UY# } ;
NlWIb2, lgre@M]mg template < typename T1, typename T2 >
<!4'?K -N struct result_2
n?:s/6tP {
? NVN&zD] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wYNh0QlBH } ;
&e2") 4oh #O `nQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lwjg57 U%U%a,rA5s template < typename T >
Fe`$mtPu . typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z>M0[DJ_ {
X[|-F3o return fn(pk(t));
eV}Ow`~I5 }
vvdC.4O template < typename T1, typename T2 >
L?<V KT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&o:wSe {
B!rY\ ?W return fn(pk(t1, t2));
f~8Xue,l" }
1;g>?18@ } ;
LB U]^t@ M =d& So,EPB+ 一目了然不是么?
zTm&m#){3A 最后实现bind
VbJGyjx !V#(g ./W RE7 I" template < typename Func, typename aPicker >
D+#QQH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M)(
5S1ndq {
;NBJ@E, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7s1FJm=Y/ }
Z[Uz~W6M] G-9]z[\# 2个以上参数的bind可以同理实现。
-05#/-Z= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?0Z?Z3)%w4 fg^$F9@ 十一. phoenix
rp+&ax}Wh Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g]N!_Ib/! cZPv6c_w for_each(v.begin(), v.end(),
7 S(5\9 (
bK<'J=#1 do_
nsuK{8}@ [
yM=%a3 cout << _1 << " , "
Nu<M~/ ]
QI.{M$,m~ .while_( -- _1),
(O"Wa cout << var( " \n " )
R>BnUIu )
n2Q ~fx<6% );
_>S."cm}!k V80g+)| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ofC=S$wX 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
294
0M4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XcAx@CY9c 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DwMq ,73J# []}E-
V template < typename Cond, typename Actor >
I'Ui` :A class do_while
< HlS0J9 {
kn:X^mDXC/ Cond cd;
S|CN)8Jsi Actor act;
om@GH0o+ public :
]+u`E template < typename T >
('hr;s= struct result_1
)*}2L_5] {
s{#rCc) typedef int result_type;
^`XQ>-wWue } ;
Zi<Y?Vm/,O x|g>Zd/n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OuWG.Za HC_+7 O3A template < typename T >
TmZsC5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b*i_'k}*<g {
GTgG0Ifeh do
Kx==vq%39 {
tbG^9d act(t);
}#]2u|G }
v50w}w' while (cd(t));
0'j/ 9vm return 0 ;
X`
r~cc }
"jS@ug } ;
>|Yr14?7 qtlXDgppO HG
kL6o= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
' b1k0 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。
jRdmQmTJ 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。
1fajTT? 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。
c"F3[mrff 下面就是产生这个functor的类:
Lmh4ezrdH %QYW0lE 'y_<O |- template < typename Actor >
&/wd_;d^A class do_while_actor
QAN : {
1j4tR#L Actor act;
+8p4\l$<` public :
vNo(`~]c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
b&]_5 GGc y(81| c# template < typename Cond >
"wqN,}bj\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z@sDxYt9 } ;
*n]f) Jc QT`|"RI% e 97Ll=> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9$<1< 最后,是那个do_
9pF@#A9p +q<G%PwbV gdr"34%vbM class do_while_invoker
1 >}x9D {
{~*^jS']5 public :
8_*31Y
template < typename Actor >
yq7gBkS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vIzREu|5 {
~9ZW~z' return do_while_actor < Actor > (act);
Q{K'# }
!{S& " } do_;
-/w#f&Y+]8 nXRT%[o& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uE'O}Y95 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8GN_3pT 最后来说说怎么处理break和continue
m.6O%jD 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。
.m gm1zz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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