一. 什么是Lambda
5NGQWg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_?~EWT 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,
]WFr5 Z #uxa (r*"}"ZG c6-~PKJL class filler
9 n0?0mk {
?$$Xg3w_# public :
`s8*n(\h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K4U_sCh#f } ;
KEPNe(H *3@ =XY7 (sDZ&R 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:
vd{ban9 'Hf+Y/` <DR$WsDG 12]rfd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
= q\TWz 9u?[{h.`B }vK8P r% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>dK# tsp nz2`YyR W79Sz}): FHbyL\Q 二. 战前分析
t4d^DZDh! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@js`$ 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
z"%{SI^ M!tR>NMH _~Id~b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GHWt3K:*w /* --------------------------------------------- */
mE"(d*fe' vector < int *> vp( 10 );
0?,<7}"<X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>q&X#E<w /* --------------------------------------------- */
D]=V6l= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b9R0"w!ml
/* --------------------------------------------- */
PRal>s&f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A<}nXHs- /* --------------------------------------------- */
YQ|o0> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R :*1Y\o( /* --------------------------------------------- */
g|Tkl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*/'j[uj
FFtB# ZHM NG~! Xk] uXx:TN 看了之后,我们可以思考一些问题:
!&adO,jN+= 1._1, _2是什么?
V7<w9MM 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。
fnJx$PD~ 2._1 = 1是在做什么?
.k -!/ ^ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
VX:Kq<XwQ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
#;0F-pt z!G?T(SpA l@:&0id4I 三. 动工
j4wsDtmAU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"M3S A'aY H`j O03N$Jq
A Nt,:`o | template < typename T >
50e
vWD class assignment
uCHM {
a! 3e Z, T value;
LGh# public :
HDi_|{2^ assignment( const T & v) : value(v) {}
"cwvx8un template < typename T2 >
MX"M2>" pT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%RX!Pi}5+g } ;
]T=o >% &3Ry0?RET 14`S9SL{V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5SEGV|% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d(YAH@ (qw;-A
W8 U!jRF eIj2(q9 class holder
GdM|?u&s" {
Mtaky=l8~I public :
*P\OP'o_ template < typename T >
/b]+RXvxj assignment < T > operator = ( const T & t) const
#y8Esik {
|RH^|2:x9Q return assignment < T > (t);
,f~)CXNT? }
kl|m @Nxp } ;
KwY6pF* 8/@*6J P N(<=v&E 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:
JMfv|>= oXQI"?^+ static holder _1;
l!<(}?u9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RF
[81/w] [dy0aR$>d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G;e)K\[J 而不用手动写一个函数对象。
HggINMG \0;EHB &hEkm r*c x_** 四. 问题分析
)_kU,RvZ 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。
m'KEN<)s 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。
ll
^I;o0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a|ZJzuqo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XzW\p8D^u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L*6>S_l[ lvG+9e3+ 五. 问题1:一致性
h^f?rWD:nz 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?|
/tJ%gF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m0*_ 3
jghV?I{T struct holder
-+0!Fkt@, {
&23{(]eO //
bwK1XlfD.s template < typename T >
V8G.KA " T & operator ()( const T & r) const
~3$:C#"Dl {
8aY}b($*ZI return (T & )r;
m[%P3 }
q4niA } ;
WS+uK b^< L4<=,}KS 这样的话assignment也必须相应改动:
(Bss%\ +;a\
gF^ template < typename Left, typename Right >
c^~R%Bx class assignment
km,@yU {
l Ma|| Left l;
gb26Y!7% Right r;
}0Fu public :
EdCcnl?R6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SpMHq_MLM template < typename T2 >
36d6KS 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Bam 4%G5 } ;
} DjbVYH .G>6_n3 同时,holder的operator=也需要改动:
}O:l]O` qJK6S4O] template < typename T >
"4CO^ B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rs@qC>_C0 {
{;= {abj return assignment < holder, T > ( * this , t);
85{@&T }
V7?Pv
Q Vah.tOU 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。
Zzv,p 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(kJ"M4*<F' fRt&-z(' return l(rhs) = r;
qbo
W<W<H1 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。
960rbxKy3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fn.}LeeS> t7/a5x template < typename Tp >
~t^'4"K* class constant_t
y<)q;fI7 {
\P9HAz'6 const Tp t;
$kh6-y@ public :
)z7+%n TO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\Bn$b2j!% template < typename T >
JjG>$z const Tp & operator ()( const T & r) const
ZRYHsl{F+ {
gal.<SVW return t;
$u{ 8wF/) }
^S^7u } ;
?Q: KW :2MHx}]il 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5dhT?/qvc 下面就可以修改holder的operator=了
xilA`uw`1 HNV"'p; template < typename T >
Cc` )P>L assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Q46sPMH+_ {
M9wj
};vy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UzUt=s!^H }
X-5&c$hv 6M@m`c 同时也要修改assignment的operator()
-;t]e6[ fYgX|#Me template < typename T2 >
K[i|OZWu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nNcmL/( 现在代码看起来就很一致了。
/ Hexv#3 u )KtvC! 六. 问题2:链式操作
|79n
1;+\? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k&3'[&$I*, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
' q{|p+ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
m>-(c=3 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
g}'(V>( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l}mzCIw% N2`u
]*"0 template < typename T >
J/ ^|Y6 struct result_1
3,{tGNl| {
/yL:_6c- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-W XZOdUjs } ;
SK
{ALe R6dD17 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
f*ZIBTb 9 %/=#8v4* template < typename T >
/,2${$c! struct ref
{;ur~KE {
X&({`Uw<K typedef T & reference;
06vxsT@ } ;
}5sJd>u5^ template < typename T >
UP |#WegO struct ref < T &>
HtGGcO'bqg {
R(F+Xgje typedef T & reference;
@d=4C{g%o } ;
@@Vf"o+S ~<w9a] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j%OnLTZ "6fTZ< template < typename T >
`)s>},8W! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7=x]p {
z'ZGN{L return l(t) = r(t);
qddP -uN }
9% AL f 9 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
m8njP-CZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
W]DZ' IMay`us]:8 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'74-rL:i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}w8:`g'T0/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vd'd@T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
f.&Y_G3a< 最后的布局是:
OA3* "d* Add
&GH,is / \
R2$;f?;: Divide 5
f6Io|CZWJ / \
9K5[a^q|My _1 3
@( H 似乎一切都解决了?不。
=~~Y@eX 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。
G\:^9!nwY~ 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。
1V37%
D 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:
V_"K ?H_'L4Wv template < typename Right >
A9HJWKO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7I_lTu( Right & rt) const
Y l1sAf/ {
s8]9OG3g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
csF!*!tta }
#7~M1/eH=t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C4~`3Mk 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。
.OC{,f+ 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。
\#; -C<[b 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。
(S["
ak 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。
jTJ]: EN 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?
Z;#Ei.7p| 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:
-6KGQc}U ki^c)Tqn template < class Action >
ymLhSF][ class picker : public Action
Cq,ox'kGl {
d8? }69:h public :
1&@s2ee4
picker( const Action & act) : Action(act) {}
duKR;5: // all the operator overloaded
jWd 7 >1R? } ;
L27i_4E, "38ya2* 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。
.V?i 3 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:
RqIic\aD /f7Fv*z/ template < typename Right >
`"<} B"s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6/Coi,om {
&1DU]|RoT& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5Q.bwl : }
^rc!X]C9 !v2D 18( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q.OkZI0n 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。
Et=N`k_gO FSqS]6b3 template < typename T > struct picker_maker
.`OdnLGy {
I
=t{ u; typedef picker < constant_t < T > > result;
Zq--m/ } ;
Ny>tJ~I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4 }l,F {
r2T-= XWB typedef picker < T > result;
/
W}Za&] } ;
0.+"K} s wdW70 下面总的结构就有了:
,?+rM ; 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。
"mnWqRpX 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。
F(8>"(C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dE+xU(\,w 至此链式操作完美实现。
qF{u+Ms 8}0W_C U, !Q`GA<ikv 七. 问题3
@L8('8~d 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。
#L{QnV.3 OgNt"Vg template < typename T1, typename T2 >
>Rw[ x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f!~gfnn {
=>Vo|LBoe return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)POuH*j }
r[zxb0YA &WIiw$@ 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:
GQTMQXn( b:Lp`8Du template < typename T1, typename T2 >
zA&lJD$0 struct result_2
Kc*h@#`~oL {
v?)-KtX| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)g:\N8AZK } ;
;$G.?r 9}FWO&LiB 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?
3y%B&W,sm 这个差事就留给了holder自己。
c,1Yxg]| ? Ovl(4VG cbl2D5s+i] template < int Order >
<h2WM (n class holder;
=uZ[ template <>
nJ#uz:(w, class holder < 1 >
~jb6 {
#]i*u1 public :
3u7N/OQ( template < typename T >
edqek jh struct result_1
8kw`=wSH> {
[Z484dS`_ typedef T & result;
rS>JzbWa } ;
Z;bzp3v template < typename T1, typename T2 >
=N`"%T@= struct result_2
c~(+#a {
N %-Cp) typedef T1 & result;
r>S?,qr } ;
KvC`6 template < typename T >
A('=P}I^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FW:x XK {
T=}(S4n#BX return (T & )r;
D;It0" }
-cCujDM#T template < typename T1, typename T2 >
|eIN<RY5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&}S#6|[i {
{Q[{H'Oa return (T1 & )r1;
^WP`;e }
FFl[[(`%D } ;
<J@Y=#G$2 +qe!KPk2 template <>
sTO* class holder < 2 >
E)m{m$Hb {
{[PoLOCI public :
a&~d,vC template < typename T >
T9\wkb. struct result_1
\X5{>nNh {
bo rt2k typedef T & result;
jQzq(oDQw } ;
rl9YB %P template < typename T1, typename T2 >
|jV> struct result_2
ywpk\ {
BEyg63= typedef T2 & result;
L5E.`^? } ;
^SB?NRk template < typename T >
nnX,_5s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gmy$_4+6o {
F0%FX`b{{ return (T & )r;
1`N q
K }
}3F8[Td.~N template < typename T1, typename T2 >
y]aV7
`] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q-gN0"z^6$ {
bR6.Xdt.n return (T2 & )r2;
@Hj5ZJ
3 }
1+RG@Cp } ;
LY[XPV]t >S3iP?V7 |GtTz& 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> >。
,qV8(`y_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f8kPbpV, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.{x-A{l 9l9nT return l(i, j) = r(i, j);
5\}A8Ng 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-! Hn,93 L6Ykv/V return ( int & )i;
NS@j`6/U return ( int & )j;
>4`("# 最后执行i = j;
XtVx
H4q 可见,参数被正确的选择了。
l=U@j
T Enn7p9& IlJ6&9 ]7n+|@3x 2`I"
QU 八. 中期总结
%Kx:'m%U 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:
6U6,Wu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
YU.aZdA&V3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s~$ZTzV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`q7O\ m8;;
O 6lOT5C eJ" `P<}MeJ\l ^{nf0 )56c 0gw0 九. 简化
nS)U+q-x&o 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
=.O8G=;DOA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DZ -5A 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
HtB>#`' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.'JO7of +-*/&|^等
_Q,`Qn@|BD 2. 返回引用。
fqA\Rp6Z =,各种复合赋值等
j'FSd*5m 3. 返回固定类型。
;rYL\`6L 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M_*"g>Z 4. 原样返回。
ec+&K?T operator,
Z
.VIb| 5. 返回解引用的类型。
p/L|;c operator*(单目)
?U.+SQ 6. 返回地址。
G#-t&gO3 operator&(单目)
}Tf~)x 7. 下表访问返回类型。
E|Mu1I]e operator[]
os0fwv 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HpY-7QTPJ~ operator<<和operator>>
3:Q5dr+1_ :["iBrFp OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
F )_jW 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
rpH ,c[D esU9 template < typename Left >
;+]
mcgN! struct value_return
pA7& {
UIgs/ template < typename T >
"1|n]0BF struct result_1
2\80S[f {
tIfA]pE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3*x_S"h } ;
")m0{ p&dpDJ?d:= template < typename T1, typename T2 >
VWf&F`^B( struct result_2
ewHk
(ru {
%^tKt typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wb~BY } ;
*Z'*^Y1le } ;
V
.+ mK|) 4H'\nsM x9Um4!/t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ln.'}P {7swE(N 下面我们来剥离functor中的operator()
XE8>&&X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T1AD(r\W5 hB/4.K ]8 return l(t) op r(t)
a!rU+hiC return l(t1, t2) op r(t1, t2)
__N<
B5E return op l(t)
-P#PyZEH&I return op l(t1, t2)
Ahl-EVIr< return l(t) op
4.Luy return l(t1, t2) op
k|V%*BvY> return l(t)[r(t)]
8h"Val|qP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z./$}tVUG Kv(2x3(" 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:
FyleK+D? 单目: return f(l(t), r(t));
-Uj)6PzGu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?5'E P|< 双目: return f(l(t));
lz1RAp0R" return f(l(t1, t2));
"LZQ1P*ef$ 下面就是f的实现,以operator/为例
Bv-|#sdxm fNR2(8;} struct meta_divide
q,S[[{(" {
-;]m4R)z template < typename T1, typename T2 >
V$wW?+V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2OT
RP4U {
6L5j return t1 / t2;
Q8-;w{% }
_v=S4A#tF } ;
k*XI/k5Vc b,C2(?hg 这个工作可以让宏来做:
O_=2{k~s0 K9-;-{qb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_yx~t template < typename T1, typename T2 > \
o>4mkh[3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0F48T<i 以后可以直接用
<46>v< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GZ=7)eJ~< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
1M@OBfB8 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
VZveNz@]r zD}@QoB X=C*PWa7 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
l-^2>K[ s"OP[YEke/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rK` x< class unary_op : public Rettype
P ?^h {
SXqWq Left l;
Uk1|y\ public :
wPr9N}rf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#BPJRNXd eR1SPS1+ template < typename T >
,s ` y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z%&$_-yJ {
sF. oZ> return FuncType::execute(l(t));
stxei
6 }
6chcpP0 h2S!< template < typename T1, typename T2 >
TA4>12C6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5:R$xgc {
Zc!rL0T return FuncType::execute(l(t1, t2));
DsJ ikg(J }
E5;6ks) } ;
bF2RP8?en ?Z^?A^; }$ DUrfC[jpv 同样还可以申明一个binary_op
?.{SYaS 90"&KDh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|.#G G7F^S class binary_op : public Rettype
nj1TX {
8'sT zB] Left l;
}H5~@c$ Right r;
7!qO*r public :
xdLMy#U2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
()}(3>O- '@0Z#A template < typename T >
9-/u _$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eW<|I {
SAVA6
64 return FuncType::execute(l(t), r(t));
k3PFCl~e }
+x!Hc 6y+_ x' template < typename T1, typename T2 >
hr@kU x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$.+_f,tU {
kuq&8f~! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2`'g
9R }
~:krJ[= } ;
`{KdmWhW @> |3d &xWej2a! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
c1ga{c`Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IgIM8"N DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.IU\wN 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
PtTL
tiE~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ikd1KF+I 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
WqO4_;X6/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jd.{J{o 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
PQd*)6K:A 下面是修改过的unary_op
wPE\?en 88 &M8T'AP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]qd$rX class unary_op
)Fsc0_ {
Te6cw+6 Left l;
39qIoaHT ;;|o+4Ob; public :
$ucDzf=o i7XM7+} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gbrn'NT BHu%x|d template < typename T >
0f5c#/7C9 struct result_1
%y{'p: {
a.z)m}+
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|1pDn7 } ;
BROn2aSx% [C#H _y( template < typename T1, typename T2 >
r!<)CT}D struct result_2
d iWi0@ {
OZR{+YrB^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
( 5 BZZ } ;
aGAeRF ["_+~* template < typename T1, typename T2 >
I~ 1Rt+: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m9=93W?
{
Pihpo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
it$w.v+W7V }
} *jmW P %a:>3!
+ template < typename T >
hHk9O? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$KVCEe!X {
%M*2 j%6 return OpClass::execute(lt(t));
RsW4 '5 }
vlq L 7'!DK;=TD6 } ;
oCxy(q'y L.s$|% n_{az{~ 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
y 2C Jk~ 好啦,现在才真正完美了。
K=Z.<f 现在在picker里面就可以这么添加了:
R $@$ {O6yJckH template < typename Right >
'Rb
tcFb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QuIZpP= {
hb<cynY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g/4ipcG;N }
cN:dy# 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。
E*x ct-m# I8/tD|3 @\WeI"^F8 ||))gI`3a #}lWM%9Dy 十. bind
{kghZur 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。
Vb)NWXmyu 先来分析一下一段例子
aL&nD1f=!- ,1B`Ve jp7cPpk:LG int foo( int x, int y) { return x - y;}
NRT@"3,1YP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6 Nws>(Ij bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7]_zWx,r 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~/E|Da< 我们来写个简单的。
ffMk.SqI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`B~zB=} 对于函数对象类的版本:
Ig<# {V CK#i 6!~r template < typename Func >
NX5$x/uz struct functor_trait
.^6yCs5~` {
IgN^~ag` typedef typename Func::result_type result_type;
;Z9(ll:<$ } ;
N9s+Tm 对于无参数函数的版本:
L_tjclk0J @)C.IQ~ template < typename Ret >
YkbuyUui struct functor_trait < Ret ( * )() >
*c>B-Fo/D {
0YC|;`J typedef Ret result_type;
6 rWb2b } ;
'6cXCO-_P 对于单参数函数的版本:
<.2jQ#So lPD&Doa template < typename Ret, typename V1 >
y'!"GrbZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uvAJJIae' {
DkSs^ym typedef Ret result_type;
Vg(M ^2L } ;
Iw^Q>MrT 对于双参数函数的版本:
k=cDPu - pqTaN=R8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R9Y@I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
];'7~",Y {
z8XWp[K typedef Ret result_type;
{.?pl]Zl6 } ;
dvM%" k 等等。。。
}kF?9w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k?rJGc G ]:;dJc' template < typename Func >
\XO'7bNu- struct func_return
&;sW4jnt {
~6K.5t7 template < typename T >
l&*=
.Zc7! struct result_1
^]D+H9Tl {
Sx8C<S5r< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~(#iGc]7 } ;
7X)4ec9H\ ==BOW\ template < typename T1, typename T2 >
RL)~J4Y struct result_2
8rjD1< {
tyWDa$u,u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d0i|^ } ;
&KY!a0s } ;
rP}[> i5=~tS |MOz>1<a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ddN G: :>/6:c?atG template < typename Func, typename aPicker >
CYlS8j class binder_1
LJom+PxF$x {
*<[zG7+&[ Func fn;
VkO*+"cGv aPicker pk;
Abi(1nXdQ public :
m\XG7uo~ hzU(XW template < typename T >
ExMd$`gW struct result_1
B*Ey&DAV {
Rt:^'Qi$! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~ivOSr7s} } ;
AF8:bk,R |fW_9={1kQ template < typename T1, typename T2 >
kv6nVlI)B struct result_2
c%bzrYQvA; {
!{ {gL=_@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|fIyq}{7 } ;
f$ tm<:)Y T:Ovh.$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a4gX@&it_k AWE ab template < typename T >
;4(}e{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8O$LY\G {
3m9b return fn(pk(t));
(,tu7u{ }
aj,o<J template < typename T1, typename T2 >
1;DRcVyS+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V#b=mp {
Z zjCS2U
return fn(pk(t1, t2));
2wDDVUwy B }
+ ~5P7dh6 } ;
nI&p.i6 ,tcUJ}l 89;@#9 一目了然不是么?
6Ol9P56j 最后实现bind
H9PnJr8 \ `uUzBV.FR rmo\UCD template < typename Func, typename aPicker >
dGi
HO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5&h">_j {
N>,`TsUwW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"DA%vdu }
_Gf-s51s E4>}O;m0 2个以上参数的bind可以同理实现。
qv}ECQ 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。
&oq0XV.M^ ><Zu+HX 十一. phoenix
q5L^>" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
096Yd=3h H1 7I"5N for_each(v.begin(), v.end(),
xb<|m2<)H (
1DhC,)+D}q do_
d6ef)mw [
vV*J;%MO cout << _1 << " , "
fU?#^Lg ]
9cUa@;*1 .while_( -- _1),
$A-X3d;'\/ cout << var( " \n " )
tpC^68*F )
V=dOeuYd );
g2m*Q% 0 p?AL= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
lux
g1> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@fJsRWvGq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CoNaGb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
80_w_i + *4Ldh}S! 16Jq*hKU template < typename Cond, typename Actor >
5lJL[{ class do_while
^/#G,MxNy {
fZ5 UFq_~s Cond cd;
k&%i+5X Actor act;
IsE3-X| public :
kY'Wf`y( template < typename T >
*d;TpwUI struct result_1
vdAd@Z~\ {
op5`#{ typedef int result_type;
>e
R^G5rn; } ;
W.kcN, !5C"`@}q> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2dkWzx 3
dJ362 template < typename T >
!cYID \}S, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(lVMy\ {
Z|$DchC
do
$x+7.%1m)~ {
NWvIwt{ act(t);
_<FUS'" }
J sz=5` while (cd(t));
g:a[N%[C return 0 ;
?z#*eoPr }
Fd\uTxykp } ;
]6[+tpx 3CjixXaA$ QfAmGDaYQ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_^#eO`4" 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。
+cqUp6x. 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。
q,@#
cQBV 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。
h!%y,4IBR 下面就是产生这个functor的类:
1xd6p 6>rz=yAM_ qvB{vU template < typename Actor >
|cY,@X,X6 class do_while_actor
8| =C/k {
(w)%2vZ^ Actor act;
; Z7!BU public :
h7q{i|5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5rB>)p05[ 4RB%r template < typename Cond >
gM>?w{!LBx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<_<zrXc] } ;
g"5Kth P>iZgv eG!ma` v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^AaE$G&: 最后,是那个do_
XV]xym~ 8+}rm6Y+ <3BGW?=WP class do_while_invoker
l3>e-kP {
CU\gx*=E public :
{%u^O/M template < typename Actor >
j67ppt do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ah,f~.X_| {
$M,<=.oT return do_while_actor < Actor > (act);
SDO:Gma }
'LPyh ;!f } do_;
te-xhJ&K
+] ;WN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{{Ox%Zm 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
mu{C>w_Rz 最后来说说怎么处理break和continue
(~N?kh: 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。
S,6/X.QBv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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