一. 什么是Lambda
yt}Ve6 m 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a` A V 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,
BSYJ2 &eKnLGKD _so\h.lt v8W .84e- class filler
@
U
xO! {
[KMW*pA7 public :
*,q ?mO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C;];4[XR } ;
d5T M_C b1JXC=*@ p;zV4uSv 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:
0eUK' =v]\{. Z5/^pyc <]xGd!x$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_>+!&_h q@8Jc[\d N]udZhkn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
AE? 0UVI xCGa3 X jU.z{(s d*$$E 二. 战前分析
AP5[}$TT 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
g|ewc'y 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
jI%v[]V #N9^C@ k#X~+}N^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f]Z%,'1^ /* --------------------------------------------- */
n4\UoKq vector < int *> vp( 10 );
y:u7*%" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
o.W:R Ux /* --------------------------------------------- */
O?5uCh$H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Cl#PYB{1Y /* --------------------------------------------- */
W6J%x[>Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
BC*62m /* --------------------------------------------- */
o~<Xc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CC&o pC /* --------------------------------------------- */
kqy d3Si> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"`HkAW4GZa 4Bg"b/kF [Z9
lxZ| Tq{+9+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
(37dD! 1._1, _2是什么?
t 66Cx 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。
.UX`@Q:Gp 2._1 = 1是在做什么?
._'AJhU$0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
z,dh?%H>X Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
hS&3D6Gt @
=g
Px U[7 &
三. 动工
Sv3O${B| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/2z, ?,jL OBY^J1St )+ifVv50 j'r"_*% template < typename T >
4P(muOS class assignment
X.}i9a
6 {
/c2|
*"@X T value;
JC6?*R public :
3{c6)vR2 assignment( const T & v) : value(v) {}
=D-u".{ template < typename T2 >
=T"R_3[NC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cG!\P: re } ;
R|&jvG=| H.ha}0J rSu+zS7`X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
M;2@<,rM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|)~t^ eka<mq|W -)N,HAM> FK;3atrz class holder
,GOH8h {
EPeKg{w public :
($QQuM= template < typename T >
RZMR2fP% assignment < T > operator = ( const T & t) const
X5U#^^O$E% {
709/'#- ^ return assignment < T > (t);
[}>!$::Y }
\dAs<${( } ;
suOWmqLs ,bTpD! /3Y\s&y 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:
|k.%e4 }ejZk
bP static holder _1;
tKS'#y!R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F/%M`?m"ie oRkh>yj' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U80h0t% 而不用手动写一个函数对象。
`:b*#@ vJ,r}$H3 I<+EXH%1, lKdd3W"o 四. 问题分析
h~EGRg 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'[WVP=M<XV 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
!d.bCE~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x-nO; L-2p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^cDHC^Wm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j_3`J8WwF hs^K9Jt 五. 问题1:一致性
WUBI(g\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
IL>VH`D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~a$h\F'6
L;GkG! g struct holder
OsT|MX {
/SW*y@R2l //
'3|fv{I template < typename T >
{ )g
$ T & operator ()( const T & r) const
S(^HIJK {
MCO2(E- return (T & )r;
Xb<>AzEM }
?lca#@f( } ;
AZ.$g?3w a^o'KN{ 这样的话assignment也必须相应改动:
LvqWA} )FpizoV q0 template < typename Left, typename Right >
a%nf
)-}| class assignment
dtj+ avG {
{8* d{0l Left l;
3\}>nE Right r;
gNHS:k\" public :
FG!2h&k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nEt{ltsS0 template < typename T2 >
;Zm-B]\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h6b(FTC^ } ;
H)k V8wU QHXA?nBX 同时,holder的operator=也需要改动:
d{J@A;da +)hxYLk&I template < typename T >
uf^HDrr<L assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`r'$l<(4WV {
+ 70x0z2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
!,|-{": }
\RqH"HqD h! Bg}B~ 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。
eDsB.^|l 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
B[3u,<opFU q|{z9V< return l(rhs) = r;
,!40\"A 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。
Z;<:=# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KKq%'y)u^ $cWt^B' template < typename Tp >
ck< `kJ`b class constant_t
~t<G gNI {
!bCSt?}@u const Tp t;
j{j5TvsrY public :
G?v!Uv8O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.07"I7 template < typename T >
Aydpr_lp const Tp & operator ()( const T & r) const
;f~fGsH}e' {
%VGW]!QR return t;
Ld
0*)rI# }
Lf)JO|o } ;
d#OAM;0}5 5T%2al,F` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!w}b}+]GB 下面就可以修改holder的operator=了
~N%+ZXh&E r+d+gO. template < typename T >
g>@a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bg!(B<!X {
x6)qs- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H:|.e)$i }
k`;d_eW '?jsH+j+ 同时也要修改assignment的operator()
tI@aRF=p]2 XzPOqZ`Nv template < typename T2 >
F$-f j "jC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t.+)g-X 现在代码看起来就很一致了。
#mU<]O &b`'RZe 六. 问题2:链式操作
gnGh ) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wfv\xHG 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
jEE!H/ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
8_E(.]U 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
twu,yC! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XG*> yra` qyxd9Lk1 template < typename T >
Gy[anDE& struct result_1
D>8p:^3g {
`KtP;nG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.*f6n| } ;
?em8nZ' _9]vlxgtG( 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
-wrVEH8 Qd~z<U l template < typename T >
\vJ0Mhk1 struct ref
S6}_N/;6~ {
|{Ex)hkw typedef T & reference;
x|yJCs> } ;
EjFn\|VK template < typename T >
F b?^+V]9 struct ref < T &>
QJj='+R> {
v)T#
iw[ typedef T & reference;
B~E">}=! } ;
B~^*@5#0| /{: XYeX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%Z4*;VwQ 7~FHn'xt template < typename T >
4#}aLP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
er5!ne {
UOFb.FRP> return l(t) = r(t);
_
xym }
n807?FORB 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
IIih9I`IR 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
eM{u>n+`F0 ?QmtZG.$ 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
HHZw-/s,% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xVw@pR; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]\KVA)\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^8EW/$k 最后的布局是:
<$yA* Add
$cK}Tlq / \
A
yr, Divide 5
p3Qls* / \
z bYv}q _1 3
Yb^e7Eug 似乎一切都解决了?不。
`kuu}YUi 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。
aPzn4}~/_ 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。
YHO}z}f[! 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:
^utOVi p@kRo#~l template < typename Right >
$cIaLq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
nhdZC@~E0 Right & rt) const
F{;#\Ob {
_qR?5;v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qF4tjza;k }
McN[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*ma
w`1 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
4VZI]3K, 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
t$(#$Z,RS 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|,p"<a!+{w 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
u {_, S3Aa 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
gy%.+!4>v` 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Fy"M 4;7 Et!J*{s template < class Action >
&n;*'M
class picker : public Action
{QM rgyQE {
EP#2it]0] public :
2=- .@,6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
t*9 gusmG // all the operator overloaded
=X?fA, } ;
U!o7Nw@z ;.Bz'Q Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ns%gb!FBJX 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:-}K:ucaj b"A,q template < typename Right >
0t?o6e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o3dqsQE% {
)][U6 e return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ny2
Z
<TW }
_i {Y0d+ zawu(3?~)5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Rpg g
: 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
!nSa4U,$w< 8j;Un] template < typename T > struct picker_maker
/Ne#{*z)hO {
X#t tDB typedef picker < constant_t < T > > result;
3T8d?%.l } ;
f-enF)z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
84QOW|1 {
a$|U4Eqo typedef picker < T > result;
k}v`UiGM } ;
>^~^#MT @w8}]S 下面总的结构就有了:
w2.]
3QAZ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
.qSDe+A picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
M!'d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_K9`o^g%PJ 至此链式操作完美实现。
^AH[]sE_ gLX<>|)* 4HGTgS 七. 问题3
uK@d?u!`
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
8{jXSCP# dhtH&:J<; template < typename T1, typename T2 >
Q4m>
3I ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4j=3'Z| {
M5h
r0R{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?9()ya-TE }
UON=7}=$& = g{I`u 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:
%PYO9:n :s_>y_=g template < typename T1, typename T2 >
K>DN6{hnV; struct result_2
Cq!eAc {
vHf)gi}O| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=$J(]KPv!? } ;
4CF;>b
f~ Ncz4LKzt 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#@B"E2F 这个差事就留给了holder自己。
=\< 7+nv _li3cXE 'hjEd. template < int Order >
h.X4x2(. class holder;
Jj\4P1|' 7 template <>
9(^UchZZi class holder < 1 >
8X7??f1;Y {
-x+3nb|. public :
Rlewp8?LB template < typename T >
!:|*! struct result_1
?gMx {
`f>!/Zm%9 typedef T & result;
Q-w# !<L. } ;
X}k;(rb template < typename T1, typename T2 >
VO:4wC"7 struct result_2
aj`&ca8 {
:ZXd% typedef T1 & result;
zvV&Hks- } ;
F-/z@tM template < typename T >
49; 'K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1Z}5ykM3 {
.nD#:86M return (T & )r;
#-;c!<2 }
\C3I6Qx template < typename T1, typename T2 >
XYo,5- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!kE5]<H\ {
5!F;|*vC8 return (T1 & )r1;
cX-M9Cz }
N]+6< } ;
Q~(Gll; bgorW"' template <>
wD9K\%jIr! class holder < 2 >
N_c44[z1 {
M1kA- Xr public :
{]Zan'{PCO template < typename T >
5.6tVr struct result_1
(!nkv^] {
}Z"iW/?" typedef T & result;
-$Z1X_~;)< } ;
!rUP&DA template < typename T1, typename T2 >
l53i
{o struct result_2
>_?i)%+) {
TwkT|Piw
S typedef T2 & result;
&!8 WRJ } ;
=npE?wK template < typename T >
tY"eoPme typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8zx]/> {
%y6Q3@ return (T & )r;
?),b902C }
tY)L^.* 7 template < typename T1, typename T2 >
kZw"a*6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C^)Imr {
z By%=)` return (T2 & )r2;
;R*-cm }
jaoZ}}V_$ } ;
[Fr](&Tx /w?e(v< EsGu#lD2 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@Aazc5K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q|D5
A|) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aS [[
AL L)JB^cxf return l(i, j) = r(i, j);
.t@|2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
uos8Mav{E ]@$^Ju, return ( int & )i;
cLZ D\1Mt return ( int & )j;
P=n_wE 最后执行i = j;
Yqs=jTq`{ 可见,参数被正确的选择了。
c<$<n *igmi9A T3{O+aRt TWRP|i!i RCR= W6 八. 中期总结
"h+Z[h6T 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:
&O'W+4FAc 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s/"bH3Ob9v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o+1(N#?m9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
R:~aX,qR 81Kf X {| dtR"5TL<~} ['mpxtG S8#0Vo$)a 9\_s&p=:. 九. 简化
Clum
m@z;# 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。
P =X]'m_B 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$Z G&d 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
xvTtA61Vp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GY$Rkg6d +-*/&|^等
FSEf0@O: 2. 返回引用。
W> pe- =,各种复合赋值等
JqzoF}WH 3. 返回固定类型。
rRe5Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f-F=!^. 4. 原样返回。
+fVv H operator,
1bV
G%N 5. 返回解引用的类型。
D:@W*, operator*(单目)
:=NXwY3~M 6. 返回地址。
JQM_96\ operator&(单目)
_BewaI;w 7. 下表访问返回类型。
wo`.sB&T operator[]
8:TX9`, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7:UeE~uB: operator<<和operator>>
d7V/#34 #*.!J zOg 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。
i<ES/U\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
UPfE\KN+p# `LkrG9KV{ template < typename Left >
Dmh$@Uu#F struct value_return
1mmL`M1 {
-gs
I:-Xo template < typename T >
o-8{C0>: struct result_1
gNZwD6GMe? {
~-'2jb*8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
']nIa7 } ;
TQn!MUj/^ oKn$g[,SJh template < typename T1, typename T2 >
1`8s
"T struct result_2
N?@^BZ {
t1Ts!Q2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
d'_q9uf' } ;
$>/d)o } ;
H(^Ehv> _`?0w#>0 :qo[@ x{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tiZH;t';< =IL\T8y09 下面我们来剥离functor中的operator()
p\[!=ZXFr\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5HbHJ.|r &y_t,8>5 return l(t) op r(t)
?\\wLZ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8-G )lyfj return op l(t)
)9 Q+07 return op l(t1, t2)
,kJ'_mq return l(t) op
,l&?%H9q return l(t1, t2) op
P@O_MT return l(t)[r(t)]
=i)%AnZ^9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\92M\S g(&cq 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:
H>+/k-n- 单目: return f(l(t), r(t));
t=7Gfv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
UuIjtqW 双目: return f(l(t));
.<t {saToU return f(l(t1, t2));
)>ff"| X 下面就是f的实现,以operator/为例
?i<l7 }%XB*pzQ struct meta_divide
0N1t.3U {
,3?=W/Um4 template < typename T1, typename T2 >
"r6qFxY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Be{@ L {
"W5MZ return t1 / t2;
a#1r'z~]} }
=o(}=T>:" } ;
R,T 0!f 'ON/WKJr|W 这个工作可以让宏来做:
le5@WG/x URVW5c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~?NCmU=3 template < typename T1, typename T2 > \
8ve-g\C8 H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v
o:KL%) 以后可以直接用
>"/TiQt DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v J0v6\ 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
B>i%:[-e (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。。。)
G4i%/_JU bm;iX*~ S*Ea" vBA 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
2[B bdg[O ,i*rHMe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`)O9
'568 class unary_op : public Rettype
N~|f^#L {
@6ckB ( Left l;
)nHMXZ>Td public :
MQ =x:p{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z&^vEQ \B')2phE template < typename T >
3JD62wtx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yh]a4l0 {
bAt!S return FuncType::execute(l(t));
ta&z lZt }
iB0r+IbR U,b80%k: template < typename T1, typename T2 >
ZvuY]=^3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5^uX!_r` {
_U}|Le@ e return FuncType::execute(l(t1, t2));
5{-Hg[+9 }
M0m%S:2 } ;
A]"6/Lr9P ,GWa3.&.d v_5O*F7) 同样还可以申明一个binary_op
9ZOQNN<ex _
(b4|hJ' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G$zY& class binary_op : public Rettype
<2*+Y|Lk2 {
UVXruH Left l;
e[k\VYj[ Right r;
Fz8& Jn! public :
WA}'[h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i8<5|du&? oi Q3E template < typename T >
i.9}bw
9u@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
';eAaDM {
`LFT"qnp return FuncType::execute(l(t), r(t));
W[QgddR }
tQj=m_ !o'a]8 template < typename T1, typename T2 >
h9Sf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+4t
\j<T {
U-?r>K2
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LZ#A`&qUd }
K{y`Sb~k } ;
i_L u lxTqGwx je\]j-0$u 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
!@gjIYq_Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}0R"ZPU1Rw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_u-tRHh|A 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。
!6.LSY,E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
bjUe+#BL 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。。。
"7alpjwb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2aivc,m{r 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)
pC4uar 下面是修改过的unary_op
fk^DkV^< 3Mh_&%!O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$LR~c)}1I class unary_op
#\~m}O, {
{w>ofyqfp& Left l;
CNiJuj`
fNr*\=$ public :
bAY>o k="wEZ;Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L #vk77 bN*zx)f template < typename T >
}2y"F@{T struct result_1
a6T!)g {
;XY#Jl>tg typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I<lkociUCG } ;
#r&yH^- =aT8=ihP template < typename T1, typename T2 >
yaj1nq!*" struct result_2
w2"]%WS % {
7<Ut/1$MI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|b
Z
58{} } ;
Y0'~u+KS`5 Sr10ot&ox template < typename T1, typename T2 >
@ceL9#:uc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VjSbx'i {
D5T0o"A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^sZHy4-yK# }
/4BYH?* %'F[(VB template < typename T >
K!jau|FS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kD+B8TrW {
1p>&j%dk return OpClass::execute(lt(t));
P>6wr\9i[ }
t;%MSedn am
WIA`n= } ;
#5kg3OO +fF4]WFP h8SK8sK< 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
l&Fx<
W 好啦,现在才真正完美了。
~i@Z4tj7 现在在picker里面就可以这么添加了:
@n=FSn6c 5#? HL template < typename Right >
9T;l* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QEL3b4Vm {
1K$8F ~%Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nG5:H.) }
Se5jxV 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
LTY(6we- S1$& <
uzDuBN -/qu."9(B $
"^yoL 十. bind
;@u+b0
j 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。
8>^O]5Wo`X 先来分析一下一段例子
Qgv-QcI{ nIP*yb}5 Z"<tEOs/En int foo( int x, int y) { return x - y;}
EEp,Z` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~_L_un.R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G5 x%:,n 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。
b!|c:mE9| 我们来写个简单的。
[.iz<Yh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
oxm3R8S 对于函数对象类的版本:
hz+x)M`Y
OGO4~Up template < typename Func >
mm<rdo(` struct functor_trait
?To r)>A' {
~4tu*\P typedef typename Func::result_type result_type;
j.rJfbE|X } ;
#$>m`r 对于无参数函数的版本:
F0 FF:>< a)8M'f_z template < typename Ret >
hbdM}"&] struct functor_trait < Ret ( * )() >
0~XZ {
SfwAMNCe typedef Ret result_type;
V5LzUg] } ;
AA,n.;zy< 对于单参数函数的版本:
Q|o~\h< -i?-Xj#% template < typename Ret, typename V1 >
|q\:3R_0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a2un[$Jq` {
]q@6&]9 typedef Ret result_type;
d1>Nn!m } ;
j kIgEF2d* 对于双参数函数的版本:
viY &D MkG*6A template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Cc,,e` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rt\4We,7 {
h=~TgTv typedef Ret result_type;
Ik4U+'z6 } ;
&<sDbNS 等等。。。
j!P]xl0vOZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H6XlSj )W/mt[; template < typename Func >
V"@]PI pr struct func_return
(a i&v {
uD''0G\ template < typename T >
<J QvuC struct result_1
g k[8' {
LN?W~^gsR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uN1O(s } ;
=7mn=
w? W]rK*Dc template < typename T1, typename T2 >
!1}A\S struct result_2
q~=]_PMP {
_ZfJfd~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rBZ0(XSZQ } ;
FHS6Mk26 } ;
y
ZsC> X)|b_ 3Z
um[nz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N?h=Zl| {\L /?# template < typename Func, typename aPicker >
ZLJfSnB class binder_1
4`
gAluJ# {
[huS"1 Func fn;
'lym^^MjL+ aPicker pk;
yb#NB)+E@ public :
zR+EJFf $!x8XpR8s template < typename T >
x\Bl^1& struct result_1
q(J3fjY) {
nDSmr typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n%]1p36 } ;
#xS8 Bp`?inKBOd template < typename T1, typename T2 >
c6;tbL struct result_2
a8Jn.! {
+tNu8M@xFo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>?q()>l } ;
$)M8@d &JM|u ww?1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
LuB-9[^< /,z4tf template < typename T >
"3A.x1uQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$4y;F] {
brGUK PB return fn(pk(t));
([='LyH];z }
jd|? aK;( template < typename T1, typename T2 >
0S0 ?\r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JZP>`c21y] {
+.T&U7xV return fn(pk(t1, t2));
((TiBCF4 }
`Li3=!V[ } ;
G-[fz Lmx95[#@a _
a|zvH 一目了然不是么?
h+Dp<b 最后实现bind
mVN^X/L(y i:wTPR NZSP*# !B template < typename Func, typename aPicker >
lz?F ,]. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4
e1=b, {
E4aCL#}D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q"@Y2lhD! }
o[W7'1O wIIxs_2Q0c 2个以上参数的bind可以同理实现。
r<38; a 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
7yLO<o?9w j_VTa/ 十一. phoenix
xJ)hGPrAl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%Uj7g> -ckk2D? for_each(v.begin(), v.end(),
][1*.7- (
SyFOf do_
Bkvh]k;F8 [
qh!2dj cout << _1 << " , "
Np=IZnpt ]
#wL}4VN .while_( -- _1),
gwtR<2,p cout << var( " \n " )
3zU!5tg )
BD+V{x}P );
KPIc?|o/6 z{w!yMp" 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
^T83E} 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?r"'JO.w operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
K
r9 P#Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Mj2o>N2, c0.i fJ_d,4 template < typename Cond, typename Actor >
I6d4<#Q@L class do_while
48JD >=@7 {
#IjG[a- Cond cd;
KiU/N$E Actor act;
:!a'N3o> public :
8{aS$V" template < typename T >
I^*&u, struct result_1
,*SoV~ {
[hE0 9W typedef int result_type;
j]\3>. } ;
Z?yMy zT v`ckvl)(C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b13XHR)0 &L[7jA'[J template < typename T >
?YzOA${ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
og<mFbqkq7 {
jdsN ZV do
M8oCh {
e"9u}-Q@ act(t);
jEwfa_Q% }
zi7,?bD while (cd(t));
al<[iZ return 0 ;
6 KuB<od }
4<b=;8 } ;
SXfuPM t .*z)N B@Acm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
z DDvXz 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。
42X N*br 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。
;Z%PBMa 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。
\~|+*^e) 下面就是产生这个functor的类:
R0dIxG% Uf#.b2] UV}\#86! template < typename Actor >
UX3
]cr class do_while_actor
{[~cQgCI {
0F$;]zg Actor act;
dc[w` public :
(\^| @ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
H4[];&]xr DK8eFyG^2 template < typename Cond >
AnK-\4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5g9lO]WDI } ;
@Sb 86Ee R[Y]B$XO :<$B o 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3n{'}SYyz 最后,是那个do_
!QK~l ;8z40cD \*{tAF class do_while_invoker
IR; DdF {
^fVLM>p <; public :
N|cWTbi template < typename Actor >
>_3+s~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1<Fh
aK {
hs'J'~a return do_while_actor < Actor > (act);
wfr+- }
g wM~W } do_;
,})x1y 2n}nRv/' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9GdQ$^m 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%YjZF[P 最后来说说怎么处理break和continue
cR.[4rG' 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。
FwU*]wx|{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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