一. 什么是Lambda
ui: >eYv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y=#mx3. 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,
L>K39z~, n$Oky-P" ^~hhdwu3a {yl/T:Bh& class filler
4Q>jP3 {
_<&K]e@dp public :
tI6USN% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}G0.Lq+a } ;
{mq$W )l81R pR^Y|NG! 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:
Xj&~N;Ysb fuwp p ~N+/ZVo&y XzTH,7[n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}<x!95 V-o`L`(F` -^NAHE$bW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lQ(BEv"2G[ -n$rKEC4 ^?l-YnQqm? "=0lcbC 二. 战前分析
.$T:n[@ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
lyc{Z%!3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
E6d8z=X( ^#6%*(D 1Tk\n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yi! >8 /* --------------------------------------------- */
GF,|;)ly vector < int *> vp( 10 );
z jNjmC!W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
F<'l'AsC- /* --------------------------------------------- */
I]j/ ab7> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3qd-,qC /* --------------------------------------------- */
.]d
tRH< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y{},{~FA" /* --------------------------------------------- */
PX>\j& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@):NNbtA /* --------------------------------------------- */
Bo\dt@0; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
X;[zfEB '%r@D&*vp 8 H"f9S=K "/]tFY%Y 看了之后,我们可以思考一些问题:
"u>sS 1._1, _2是什么?
ucm.~1G( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Wy-quq03"& 2._1 = 1是在做什么?
jgfP|oD 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"rlSK >` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R@{/$p: X9BBnZ U=<.P;+f9 三. 动工
-W"0,.Dvg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"a_D]D(d5 i1H80m s F/,<dNJ ;<ma K*f\S template < typename T >
:{= 'TMJ7 class assignment
Q)i`.mHfFI {
OU964vv T value;
R;m0eG` public :
R~?; KJ assignment( const T & v) : value(v) {}
vrEaNT$J- template < typename T2 >
E;Ftop T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XjM) /-w } ;
X;a{JjN r H_:7#.E uEO2,1+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8t
35j 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GP
kCgb( h[)aRo Oh85*3 UA u4x 7 class holder
uF|ix.R6 {
K@u."eaD public :
~rfjQPbh9x template < typename T >
$}c@S0%P" assignment < T > operator = ( const T & t) const
UE;)mZ=l| {
sNpBTG@{l return assignment < T > (t);
P!&CH4+ }
.F$AmVTN } ;
SG o:FG uTt:/gm 8qLgB
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:
_+Kt=;Y8 >u[1v static holder _1;
|MR?8A^" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s
!vROJ "jJ)hk5e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
])l[tVHm 而不用手动写一个函数对象。
zi&d g#2X'%&+ 3jVm[c5%] p%y\`Nlgdx 四. 问题分析
!>);}J!e] 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。
5K-)X9z? 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。
*M<=K.*\G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]<?)(xz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1KR|i" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%{_
YJXpO ?B!ZqJ# 五. 问题1:一致性
swgBPJ"? 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?|
{!?RG\EYN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pNWp3+a' @{a-IW3 struct holder
_Cs}&Bic_ {
Oydmq,sVe( //
TmZ[?IL, template < typename T >
6(^9D_"@ T & operator ()( const T & r) const
,(=]6V {
diL l>z return (T & )r;
vj$6 }
twS3J)UH } ;
0qUap*fvC 1}M.}G2u/ 这样的话assignment也必须相应改动:
vaZZzv{H m
=F@CA~C template < typename Left, typename Right >
L=FvLii. class assignment
*g6o ;c {
Bb"4^EOZ, Left l;
v fDb9QP Right r;
#Kr.!uD public :
E\N=p&g$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(t[' template < typename T2 >
,FVy:"FR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
W+S; Do } ;
O;sQPG,v [k}\{i> 同时,holder的operator=也需要改动:
}]?G"f
t K )eMh,r
template < typename T >
)fL*Ws6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y/(-mcR {
e;[8GE.
return assignment < holder, T > ( * this , t);
nGd }
I@M^Wu]wW dw!Eao47 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。
lhj2u]yU0S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gI3rF= OFbg]{ub? return l(rhs) = r;
9?c ^~77 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。
-;-"i J0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B'/ >Ax& 0.0!5D[ template < typename Tp >
f~9Y1|6 class constant_t
$ 3B? {
BF!zfX?n const Tp t;
+N@F,3yNa public :
[0#hgGO]P constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;VRR=p%, template < typename T >
5^/[] * const Tp & operator ()( const T & r) const
*b_54X%3 {
~`H<sJ?9 return t;
&2igX?60 }
.x8$PXjPG } ;
@/FX7O{n: 1U7HS2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XCriZ|s 下面就可以修改holder的operator=了
3~la/$?p0 b15qy? `y template < typename T >
wm71,R1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
f|0QN#$ {
4pT|r6!< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=fo/+m5 }
gAP}KR#T qQvb;jO 同时也要修改assignment的operator()
gVkI=J Fo~v.+^? template < typename T2 >
xrnH=>.;m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y1\vt+`O 现在代码看起来就很一致了。
AgJ~6tK %T\x~) 六. 问题2:链式操作
n<*]`do,w 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8l0
(6x$ 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。
"M &4c:cz 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。
o hlVc%a 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。
,&G
M\FTeb 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eov-"SJB -~fI|A ^ template < typename T >
,[L$ struct result_1
1}*; {
qTF>!o#\: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
q(Q9FonU } ;
+r_[Tj|Er ,+.#
eg 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:
J}CK|} ppKCY4 template < typename T >
1+($"$ZC&B struct ref
eS:e#>( {
d2sq]Q typedef T & reference;
^mQfXfuL } ;
y@_?3m7B= template < typename T >
~#\#!H7 struct ref < T &>
q2vz#\A? {
He3zV\X[Z typedef T & reference;
q/79'>`|ai } ;
ze)K-6SKH {fD#= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Al}PJz\ ze N!*VG template < typename T >
O]eJQ4XN< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Mk?I} {
Lm#d.AD)
return l(t) = r(t);
F-0PmO~3+W }
or`stBx 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 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[rU8
#4.
i]pG}SJ 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
"~
stZ. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@un
}&URp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2"mj=}y6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8 GN{*Hg 最后的布局是:
F9r*ZyNlx Add
vy2aNUmt / \
\-w s[ Divide 5
V.:A'!$# / \
)W|jt/ _1 3
IxBO$2 似乎一切都解决了?不。
n4y6Ua9m{ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
%;$Y|RbmqE 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 FX5ifK 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:
38i,\@p`9$ K9'*q3z template < typename Right >
8-YrmP2k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WEAXqDjM Right & rt) const
S\gP= .G {
*wcoDQ b; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4+,Z'J%\[7 }
caD;V( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,5*xE\9G 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。
cLC7U?- 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。
N)WG~=Gi 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。
X(28xbd| 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。
;NeEgqW" 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?
g>P9hIl 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:
{`CWzk? KBA% template < class Action >
F6VIH( class picker : public Action
\ZZy`/~z*7 {
rd4'y~#S public :
yt:V+qdv picker( const Action & act) : Action(act) {}
=XlIe{ // all the operator overloaded
gi@ji-10 } ;
q.km>XRk~ N~_jiVD> 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。
Cbs4`D, 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:
?^4sE-C6 IkNt!
2s_ template < typename Right >
wQB{K3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N2s%p6RMPD {
6'!{0 5=m return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=2)t1 H }
9yw/-nA pu*u[n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8w?\_P7QA 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。
l{m~d!w`a MPy][^s! template < typename T > struct picker_maker
E9 q;>)} {
5THS5' typedef picker < constant_t < T > > result;
B/kn&^z$|~ } ;
9$@ g;?}Ps template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q%Jy>IXt {
yUwgRj typedef picker < T > result;
~9YA!48 } ;
[c[MQA0 |ZlT>u 下面总的结构就有了:
166c\QO 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。
]pTw]SK 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。
/Py>HzRE: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'?3z6% 至此链式操作完美实现。
ptni'W3 QF/u^|f f,inQ2f}d 七. 问题3
[Fj+p4*N 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。
M8j(1&(: &ntP~!w template < typename T1, typename T2 >
|
8Egw-f ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bRz^= {
RXS| -_$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sxwW9_C }
pQ(eF0KG Ss! 3{VW 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:
5=h'!|iY 1$D`Z/N"A template < typename T1, typename T2 >
e0WSHg=6@ struct result_2
|aAWWd5 {
yZ)aKwj%U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|abst&yp } ;
L(2P|{C VN-#R=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?
O| 6\g>ew 这个差事就留给了holder自己。
05VOUa*pb X+E\]X2 Dke($Jr{ template < int Order >
V0
+k3H class holder;
6aZt4Lw2\ template <>
yki51rOI* class holder < 1 >
>dvWa-rNUT {
Bx : So6: public :
'BdmFKy1 template < typename T >
oT (:33$ struct result_1
+[8Kl=]L {
Y!1^@;)^ typedef T & result;
cm 9oG } ;
C6V&R1" s template < typename T1, typename T2 >
0"qim0%|DF struct result_2
!eAdm {
!:O/|.+Vmf typedef T1 & result;
={E!8" } ;
6SBvn% template < typename T >
^&';\O@) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;.Oh88|k {
Xtu`5p_Qv return (T & )r;
mn; 7o~4 }
H"q`k5R template < typename T1, typename T2 >
oD#<?h)( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}#W`<,*rL. {
>6l ;/J return (T1 & )r1;
,rB9esxic }
7l#2,d4 } ;
S|q!? /jqj *iRm`)zC( template <>
H(NT| class holder < 2 >
5hH6G {
AXh3LA public :
L740s[,`o# template < typename T >
60aKT:KLC_ struct result_1
,8=`* {
yw*mA1v typedef T & result;
&<w[4z\ } ;
f*T)*R_ template < typename T1, typename T2 >
Y(
$Ji12 struct result_2
l'7Mw%6{ {
*L;pc g8{ typedef T2 & result;
Q%n{*py } ;
+r-dr>&H@ template < typename T >
Rg?{?qK\K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S\3AW,c]w {
l4mUx`! return (T & )r;
b%[nB }
WE.$a t{*h template < typename T1, typename T2 >
y KYP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&8Jg9# {
W`Q$t56 return (T2 & )r2;
b$goF
}b'g }
};"+ O } ;
'Uko^R)( zD)IU_GWa T}t E/ 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> >。
ovDJ{3L6O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
z
_O,Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2 ]V>J LmXF`Y$ return l(i, j) = r(i, j);
xMNNXPz( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vcw>v={x +dCDM1{_a return ( int & )i;
xBL$]> return ( int & )j;
:>P4L,Da] 最后执行i = j;
8Q^6ibE 可见,参数被正确的选择了。
*,W!FxJ c/<Sa|' $"sq4@N g=FDm* 5@+4 八. 中期总结
=& q-[JW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
FJ{,=@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n^iNo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N p|'7D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W,HH *! \K?( cPq Dsl3 X-)RU? .:{h{@a r=~WMDCz@ 九. 简化
4{;8:ax&w 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
([,vX"4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{Ax)[<i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
K\IYx|Hm a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SZ5O89 +-*/&|^等
aNE9LAms 2. 返回引用。
PPoI>J =,各种复合赋值等
%@}o'=[ 3. 返回固定类型。
GOy=p3mQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t."g\; 4. 原样返回。
#`jE%ONC operator,
jl.okWuiY 5. 返回解引用的类型。
]#Vo}CVP operator*(单目)
bBUbw *DF) 6. 返回地址。
lAdDu operator&(单目)
1B)Y;hg6& 7. 下表访问返回类型。
7P<r`,~k- operator[]
PIZ
C;K4| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&1z)fD2 operator<<和operator>>
oA4D\rn8" OUEI~b1 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7FmbV/&c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qwq/Xcv .i {>Z template < typename Left >
AbUDn\0$ struct value_return
)7&42>t {
{&2$[g=[ ^ template < typename T >
uY^v"cw/F struct result_1
_:35d1[ {
g.64Id typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$; Q$W9+ } ;
vkd[:CC B4]AFRI template < typename T1, typename T2 >
,CJAzGBS struct result_2
4. 1rJa {
[YC=d1F5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_W)`cr } ;
ic%?uWN } ;
;mDM5.iF i 8l./Yt/ XB0a dp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j?EskT6 h ?uqLsRl 下面我们来剥离functor中的operator()
;% 2wGT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ho3dsh) U'tE^W return l(t) op r(t)
FH)t:!# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F-_%>KJS return op l(t)
;wJ~ha C return op l(t1, t2)
kf<c,3A return l(t) op
CY34X2F return l(t1, t2) op
<,\ `Psa)N return l(t)[r(t)]
W7H&R, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P
@zz"~f7 U?gl"6x 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:
tbtI1"$ 单目: return f(l(t), r(t));
<&4nOt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9|'
|BC 双目: return f(l(t));
=EQJqj1T return f(l(t1, t2));
i.3cj1 下面就是f的实现,以operator/为例
3pvYi<<D' !X^Hi=aV struct meta_divide
:6XguU {
KX!i\NHz template < typename T1, typename T2 >
6gXIt9B.h$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w{pUUo:< {
<lUOJV{&\ return t1 / t2;
_`H.h6h }
>D 97c|?c } ;
<"W?<VjO dXmV@ Noo 这个工作可以让宏来做:
))!Bg?t- ).LTts7c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fX_#S|DlSG template < typename T1, typename T2 > \
CJJD@= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wMGk!N 以后可以直接用
8O>}k DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!<&m]K 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
a Sf/4\ (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。。。)
# kyl?E d')-7C gw"~RV0 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
o/C(4q6d g& k58{e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)l_@t(_ class unary_op : public Rettype
$f#agq_ {
S='
wJ@?; Left l;
Ht#@'x public :
zF8'i=b& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PocYFhWQ` qD#VbvRc9+ template < typename T >
syv$XeG=} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x[QZ@rGIW {
\i!Son.< return FuncType::execute(l(t));
,|+Gls }
"
Ya9~6 I]h-\;96 template < typename T1, typename T2 >
&rp!%]+xAM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RPVT*`o {
VU|;: return FuncType::execute(l(t1, t2));
'B_\TU0
O }
qos`!=g? } ;
9IA$z\<<w %a]; .-0%6]
cFD 同样还可以申明一个binary_op
$6T3y8 '_dzcN,z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~]BMrgn class binary_op : public Rettype
ZsZcQj6G, {
YzAFC11, Left l;
Po(]rQbE Right r;
?vgH"W~3> public :
G/vC~6x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m#f{]+6U
6 "U8V?E template < typename T >
-I":Z2.fR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C9qJP^F {
4,G w#@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
|ETiLR=& }
ubYG GMW,*if8p template < typename T1, typename T2 >
N
L'R\R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gs
dnf 7 {
Rrg8{DZhv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(vc|7DX M }
iEIg: } ;
>`'O7.R cX:HD+wO [BM*oEFPB* 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
""{|3XJe 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[mUBHYD7OI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N
j4IQ<OV 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。
,Q/Ac{C 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W2Luz;(U 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。。。
Zj*\"Ol 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PWB(5 f? 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)
@ {#mpDX 下面是修改过的unary_op
cCY/gEv f[sF:f(zI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>^$2f&z class unary_op
DNkWOY#{ {
eKN$jlg Left l;
Bfr'Zdw F7MzCZvu public :
PUdM[-zjh M2@b1; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-x`G2i M+`Hg_#Q template < typename T >
R}:KE&tq struct result_1
!}KqB8; {
~u87H? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[zkikZy } ;
-n5
B)uw= }-@4vl
x$ template < typename T1, typename T2 >
'
GG=Ebt struct result_2
Ad$n4Ze {
is?2DcSl5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=Z G:x<Hg } ;
S/ [E8T" T]T;$ template < typename T1, typename T2 >
>dzsQ^Nj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E7zm{BX] {
Bi3+)k>u7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Pw0Ci }
x3pND aqU'
T template < typename T >
i/So6jW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]@^coj[ {
Xz 4 x return OpClass::execute(lt(t));
Yw;D:Y( }
5 BtX63 _-~`03 `! } ;
Zm
ogM7B sJ
z@7. wJ<Oo@snm 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
h*B|fy4K9U 好啦,现在才真正完美了。
!ZRs;UZ>o 现在在picker里面就可以这么添加了:
o>/O++7R a c`*TPqw(B[ template < typename Right >
,m=4@ofX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-fI@])$9J {
*Vw\'%p* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8qEK+yi, }
Rli:x 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
A@*:<Hs% efP&xk '3IC*o" x35cW7R}T_ LPYbHo3fq 十. bind
E\nv~Y?SG 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
SJt<+kg 先来分析一下一段例子
JwnQ0
e X[gn+6WB% L6Wt3U`l int foo( int x, int y) { return x - y;}
dsx]/49< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
BvrB:%_: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fFvF\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
CzCQFqXI 我们来写个简单的。
6]zd.W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=qy=-j] 对于函数对象类的版本:
4_ v]O YwY74w: template < typename Func >
C:8_m1Y{ struct functor_trait
:,b
iyJt {
{gNV[45 typedef typename Func::result_type result_type;
r|e-<t4.9L } ;
D]a <4a18 对于无参数函数的版本:
!\8 ;d8 VQ5nq'{v template < typename Ret >
D?yG+%&9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
|t
iUej {
%1 vsN-O}8 typedef Ret result_type;
C;QAT } ;
jn >d*9u 对于单参数函数的版本:
oh"O07 65h @}9,U template < typename Ret, typename V1 >
m'\ 2:mDu0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mkh"Kb*{ {
Ch$*Gm19Z typedef Ret result_type;
jcNT<}k
C } ;
Uy
? 对于双参数函数的版本:
;w|b0V6 ]lw|pvtd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
AcI,N~~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;$Y4xM`=m {
")O`mXg- typedef Ret result_type;
VhjM>( } ;
joKIrS0y 等等。。。
Uw,2}yR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
53-v|'9' ;zM*bWh9 template < typename Func >
r<F hY struct func_return
R8rfM?"W {
\0lnxLA template < typename T >
*BuUHjTv struct result_1
mWR4|1( {
oI)GKA_Ng7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?Kvl!F!` } ;
ae:zWk'! }ENR{vz$A template < typename T1, typename T2 >
8Og_W8 struct result_2
%AOja+ {
W^3uEm&l!) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
322jR4QGr } ;
]EwVpvTw } ;
|-V&O=!^+ 1]IQg;q O+}qQNe< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`wF8k{Pb WD Fjp template < typename Func, typename aPicker >
FnJ?C&xK class binder_1
;nC.fBu {
V=fEPM Func fn;
<mi-}s aPicker pk;
S=_vv)6+4 public :
b'6-dU% \U|ZR template < typename T >
3}|'0(hYL struct result_1
moP,B~ {
E0`Lg
c typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n,B,"\fw } ;
"#( T P/EM : template < typename T1, typename T2 >
J|'7_0OAx struct result_2
Ut$;ND.- {
kP/M<X" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v1a6?- } ;
gX0R)spg r$]HIvJD binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
dnV[ P rQ7+q;[J template < typename T >
?wnzTbJN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5@^ dgq {
v3v[[96p return fn(pk(t));
uV 7BK+[O }
GnP|x}YM template < typename T1, typename T2 >
s21wxu: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7 ^w >Rj {
rvr-XGK36\ return fn(pk(t1, t2));
pABs!A`N }
wdUBg*X8 } ;
x\Z'2?u} 5)
-~mWy pp7$J2s+j 一目了然不是么?
^pJ!isuqu 最后实现bind
`7/Y@}n hWH:wB :1Q!$ m template < typename Func, typename aPicker >
a{{g<<H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
keB&Bjd& {
UQB"v3Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
a33TPoj }
Duc#$YfGm oh$Q6G 2个以上参数的bind可以同理实现。
u|4$+QiD 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
SPp#f~%m r\AyN=
y 十一. phoenix
u]vQ>Uu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
765p/** -?(E_^ng for_each(v.begin(), v.end(),
r#xg#u oj (
)T k1 QHU do_
97ql5 [
Z!U)I-x& cout << _1 << " , "
0{#8',*}m? ]
ezPz<iZ\N .while_( -- _1),
yRo-EP cout << var( " \n " )
:O(^w}sle )
^5=B`aich );
xhRngHU\z< To?W?s 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
c+2FC@q{l 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
b$Vz2Fzx operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/%Nr?V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
EY \H=@A ;\p KDPr %'[&U# - template < typename Cond, typename Actor >
1 5A*7| class do_while
_1U1(^) {
8=]Tr3 Cond cd;
Uh][@35 p Actor act;
n_'s=] ~ public :
;pnD0bH template < typename T >
ij? struct result_1
TC<@e<-%Sq {
$^@ ) typedef int result_type;
wQRZ"ri, } ;
L:9F:/G &LbJT$}V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!E T~KL! [ :zO}r: template < typename T >
K# Jk _"W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F{UP;"8' {
e@IA20 do
d9q(xZ5 {
}Q";aU0^ act(t);
u;`U*@ }
/tUy3myJ while (cd(t));
i\dc>C ; return 0 ;
/c,(8{(O }
lg(bDKm } ;
*k19LI.5 z`\F@pX%wC |m2X+s9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DG?"5:Zd 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。
yV"ZRrjO'Z 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。
G_SG 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。
s&NX@ 下面就是产生这个functor的类:
{uHU]6d3qy v$N|"o"" @WI2hHD template < typename Actor >
&9Xhl'' class do_while_actor
'{(UW.Awo {
0pbtH8~ Actor act;
;6!Pwb;hY public :
#y%!\1M/:A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<A#
l
35 KG=h& template < typename Cond >
/RMPS.
d
{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q_t`.jus } ;
!tp1:'KG v;0|U:`] 5Lf{8UxI 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(`:O~>[N 最后,是那个do_
J.8IwN1E W16,Alf: AW,53\ 0 class do_while_invoker
5:kH;/U {
#b~JDO( public :
m'f,_ \' template < typename Actor >
>ss/D^YS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;v$4$D]L {
/FIE:Io return do_while_actor < Actor > (act);
*<J*S#] }
phgm0D7 } do_;
l~M_S<4n A7n\h-b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
CXC`sPY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f{FDuIln 最后来说说怎么处理break和continue
=XY\iV1J* 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。
o";Z$tAJkC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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