一. 什么是Lambda
j(pe6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mgq4g 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,
PyQ\O* G ,`]2'(@ c[vFh0s"m ?l|&JgJ$ class filler
J'&K {
4^ 0CHy public :
!,J]5$M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!"F8jA} } ;
urL@SeV+$ PVQn$-aq1 EyV5FWb58 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
e!k4Ij-] YQ1rS X3 u@Z6)r' G]Im.x3O- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tp\d:4~R hfvC-f97L ;jKL B^4nX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fNrpYR X ,a0RI<D fQw=z$ Io/;+R. 二. 战前分析
q03nu3uDI 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。
5RF*c,cNq 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
BISH34 U4iVI#f je%y9*V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?|Wxqo /* --------------------------------------------- */
95/;II vector < int *> vp( 10 );
h54\
\Ci transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9'vf2) " /* --------------------------------------------- */
m_;XhO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
16~5 ;u /* --------------------------------------------- */
xaq/L:I< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q:ql~qew /* --------------------------------------------- */
}Os7[4RW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@JJ{\?> /* --------------------------------------------- */
,s,AkH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[_C([o'\KY G2=dq 4~d:@Gmk& `0 u)/s$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
530Kk<%^}8 1._1, _2是什么?
' 1dhdm8 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。
c11;( 2._1 = 1是在做什么?
raMtTL+ 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。
4Le{|B 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。
qzu(4*Gk6 |k: FNu]C 7G Jhc 三. 动工
1 a%1C`d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#A<
|qd !H9zd\wc LZJFp@ DKNcp8<J template < typename T >
rF/<}ye/4M class assignment
Ud#xgs' {
1b2xWzpG T value;
pT:6A[& public :
N=@8~{V. assignment( const T & v) : value(v) {}
3Z}KRsp3 template < typename T2 >
PoRP]Q*n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4`?WdCW8 } ;
@~i :8 +a+DiD>./ ;;432^jD 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LS<*5HWX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,jy9\n*<t9 Q_k'7Z\g$ iW[%|ddk _6aI>b#yL class holder
z;&J9r$` {
b>& 3XDz public :
Q6r
template < typename T >
WvcPOt8Bp> assignment < T > operator = ( const T & t) const
{C%f~j {
TO/SiOd return assignment < T > (t);
mU>lm7' }
]C-a[
} ;
-_>E8PhM #V@vz#bo= fDChq[LAn 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:M@#. c$;Cpt@-j static holder _1;
byk9"QeY\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Se!B,'C% 0.^67' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PJ)d5D%T 而不用手动写一个函数对象。
%^iBTfq2hc MX|@x~9W _u#r;h[ VexQ ] 四. 问题分析
(%4O\s#l 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
-]:1zU 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。
r
<2&_$| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]OC?g2&6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E/C3t2@- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\"+}-!wr 8?hj}}H 五. 问题1:一致性
YG#{/;^nm) 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
cM=_i{c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
M1K[6V! Ge*N%=MX8 struct holder
4B-+DH>{6 {
y# IUDnRJ //
CmtDfE template < typename T >
ca:Vdrw` T & operator ()( const T & r) const
z2;<i|Ez0 {
xv_Z$&9e>l return (T & )r;
u/`
t+-A }
8@KGc
)k } ;
_$T.N D\z`+TyJ 这样的话assignment也必须相应改动:
pH396GFIW 4BJ w+EV8 template < typename Left, typename Right >
oK2j PP class assignment
J+qcA} {
9lqD~H. Left l;
]q|U0(q9 Right r;
/)V8X#, public :
w(q\75 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1HeE$ template < typename T2 >
JiX-t\V ~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zoau5t } ;
!Ic~_7" p$$0**p!` 同时,holder的operator=也需要改动:
t'HrI-x >oyZD^gj template < typename T >
PC& (1kJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
KWn. {
:?\Je+iA return assignment < holder, T > ( * this , t);
a=*JyZ.2 }
X7)B)r}AG ['aiNhlbt 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。
xsx0ZovhY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C=DC g .s3y^1C return l(rhs) = r;
E~`<n]{G-C 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。
LC0g"{M 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
AN+S6t o_.`&Q6n template < typename Tp >
%WFZ&>en& class constant_t
YDGW]T]i ? {
I=7 YAm[W const Tp t;
35~1$uRA public :
F?4&qbdD constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i5czm?x template < typename T >
"lKR~Qi const Tp & operator ()( const T & r) const
2Gn26L5 {
;2547b[] return t;
@E?o~jO(e }
4R9y~~+ } ;
+<sv/gEt Vd A!tL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q) y<\cEO 下面就可以修改holder的operator=了
e^-CxHwA- xDn#=%~+x template < typename T >
LbnW(wr6:( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P:m6:F@hO {
N[sJ5oF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R rp-SR?O }
#9q
]jjH E ] U.*KkQ 同时也要修改assignment的operator()
p ^ )iC&*0 DP!~WkU~ template < typename T2 >
h:<?)g~U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'A'[N :i 现在代码看起来就很一致了。
WdT iao,r Z (C0+A\ 六. 问题2:链式操作
bfKF6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
GNoUn7Y 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。
uX+ YH 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。
:E2 ww` 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。
2@|,VN V6~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v=E(U4v9e 7K
/qu J template < typename T >
{w<"jw&2 struct result_1
F;Bq[V)R {
0!q@b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yjIA`5^ } ;
kB_T9$0e# x\K,@ 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:
|6b&khAM Ko %e#q- template < typename T >
Ypx"<CKP} struct ref
4.q^r]m* {
\W"p<oo|H typedef T & reference;
noO#o+
Jg# } ;
)^j62uv template < typename T >
Eb9n6Fg struct ref < T &>
hWRr#030 {
$[+)N~ typedef T & reference;
G/yYIs } ;
sQLjb8!7 /q?gpy 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1abQoe B$_-1^L
e template < typename T >
Xt$Y&Ho typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\?"kT}.. {
N) return l(t) = r(t);
+RyV"&v }
a[NR%Xq 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#/"5 l
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mD;ioaE
!u|s8tN.U 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
P$6Pe>3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!Mj28 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3%
O[W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Lm'+z97 最后的布局是:
oh,29Gg Add
FA}y"I'W / \
? w@)3Z=u Divide 5
9~4@AGL / \
.T#}3C/ _1 3
E*d UJ.> 似乎一切都解决了?不。
#S"s8wdD
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。
Ceew~n{ 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。
$ <Mf#.8% 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:
jm,c Vo
Jj~|2Zt template < typename Right >
| *N;R+b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N@V:nCl Right & rt) const
C(2kx4 n {
RSup_4A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pg{cZ1/ }
L`"V_
"Q#0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T%SK";PAU$ 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。
u0nIr9 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。
^CP>|JWD^ 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。
$Ao'mT 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。
*Nur>11D 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?
'q1cc5(ueV 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:
+nL#c{ z+<ofZ(. template < class Action >
VUZeC,FfO class picker : public Action
K7wU
tg {
h8icF}m public :
OOnhT picker( const Action & act) : Action(act) {}
zEYQZywc // all the operator overloaded
r\FduyOXv } ;
oObQN;A@6 D_ XOYzN} 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。
sCE%./h] 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:
g1) ZjABV ~%@1- template < typename Right >
FA{(gib@9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nBwDq^ {
f(T`(pX0V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~#7uNH2 }
H/ar:j |mT1\O2a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o^b5E=?>C 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。
>tm4Rg~y PCnu?e3F template < typename T > struct picker_maker
me$nP}%C& {
wxy@XN"/i+ typedef picker < constant_t < T > > result;
-Sa-eWP } ;
%uvA3N> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$f+cd8j?o {
HJt
'@t=Ak typedef picker < T > result;
6xx(o } ;
}H|'W[Q. F12$BKDH 下面总的结构就有了:
5-UrHbpCZ# 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。
kc<5wY_t 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。
lLLPvW[Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
WG
+] 至此链式操作完美实现。
K?>sP%m) 9(lcQuE9 YI2x*t! 七. 问题3
<7`U1DR= 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。
\=Od1 i hp@F\9j template < typename T1, typename T2 >
gObafIA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K|=va> {
3!`_Q% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~U5Tn3'~ }
nK#%Od{GF .9vt<<Kwh 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:
G|TnvZ KX JH*fxG template < typename T1, typename T2 >
8Z3:jSgk struct result_2
0S$TLbx {
?RS4oJz,5g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eo^C[#
. } ;
wV\G$|Y uw(Ml= 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?
Gh352 这个差事就留给了holder自己。
3gtKD9RL: FcyFE~>2 "^wIixOH5 template < int Order >
G+<id1 class holder;
??lsv(v- template <>
Q=Liy@/+! class holder < 1 >
o>|DT(Ib {
()5X<=i public :
H~bbkql template < typename T >
H3( @Q^9 struct result_1
6W:FT Pt44 {
j1=su~ typedef T & result;
%!8w)1U } ;
i`=%X{9 template < typename T1, typename T2 >
9+ |W; struct result_2
plpb4>
S {
)&l5I4CIf typedef T1 & result;
(L:Mdo } ;
zx@L sp template < typename T >
c/V0AKkS
8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z+=-)&L {
$:&b5=i return (T & )r;
N1"p ;czK }
M>xT\ template < typename T1, typename T2 >
4'Ya-xx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
taMcm}*T1 {
a)I>Ns) return (T1 & )r1;
pJuD+v }
[~c_Aa+6N } ;
v#e*RI2} +.zX?} template <>
1 hD(l6tG@ class holder < 2 >
gw^W6v {
q*kLi~Oe public :
9FPqd8(]*V template < typename T >
2#N?WlYw<S struct result_1
n3j_=( {
w|ahb typedef T & result;
!M(SEIc4A } ;
+O^} t template < typename T1, typename T2 >
u?F.%j- struct result_2
sE
^YOT< {
W }v
,6Oe typedef T2 & result;
c'mg=jH } ;
\:+ NVIN template < typename T >
zGy+jeH:. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<p-@XzyE {
:jC$$oC]. return (T & )r;
A[F_x*S }
Q<KF<K'0hg template < typename T1, typename T2 >
YMVi7D~;Q$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D1@yW}
4 {
gtT&97tT< return (T2 & )r2;
`g4N]<@z }
W|"bV 6d3 } ;
uGHM ]"!) v=Q!ioE7 eu":\ks 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> >。
Z?V vFEt% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<PM.4B@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z, FPhbFn 1/&^~' return l(i, j) = r(i, j);
J#jFX
F\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2cSc
8 <N>7.G return ( int & )i;
g_Rp}6g return ( int & )j;
\HG4i/V:h 最后执行i = j;
|gHdTb1 可见,参数被正确的选择了。
o{QV'dgu >[:qJ|i% u%Mo.<PI !6a;/ys m(D-?mhL 八. 中期总结
sH'0utD#Y 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:
IiJ$Ng 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
t=|}?lN< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
gZBKe!@a| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]7oo`KcQ| ?GqH/
(O ydj*Jy' g^7zDU&' DtJ3`Jd yE(<F2 九. 简化
f2&6NC; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5.DmMG[T^= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k8@bQ"#b 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
xxr'g = 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\RRSrPLd- +-*/&|^等
pp(?rE$S 2. 返回引用。
`^
a:1^ =,各种复合赋值等
teC/Uf5 3. 返回固定类型。
rixVIfVF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*YGj^+ 4. 原样返回。
+$#XV@@~ operator,
aof'shS8 5. 返回解引用的类型。
L3'isaz&^ operator*(单目)
9W_mSum 6. 返回地址。
qnnRS operator&(单目)
94|ZY}8|f 7. 下表访问返回类型。
W]_a_5 operator[]
HKJ^6|' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l*huKSX} operator<<和operator>>
eVB43]g }2:q#}" OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
dLeos9M: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XKDX*x G 5rc3jIXc{| template < typename Left >
oiC@ / struct value_return
!&3"($-U3G {
RlbJ4`a
template < typename T >
D>o u, struct result_1
B&y?Dc {
r!w*y3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%tC[q } ;
3gD <!WI 2X*n93AQi template < typename T1, typename T2 >
b?VByJl struct result_2
7/_|/4& {
;!lwB typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
bv7xh*/ } ;
'.8eLN } ;
&;p}HL, g1_z=(i`Z
?^MH:o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?<Hgq8J nh80"Ny5 下面我们来剥离functor中的operator()
3)9e-@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!'IZr{Y> 7y42)X return l(t) op r(t)
o?~27 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.F2"tt?' return op l(t)
=<)/lz] H return op l(t1, t2)
(l9jczi return l(t) op
>Q ^ mR return l(t1, t2) op
%cDDu$9; return l(t)[r(t)]
W$&*i1<a+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ag*?>I ?I:_FT 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:
lUp%1x+ 单目: return f(l(t), r(t));
vjh'<5w9Wi return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vpOGyvI 双目: return f(l(t));
^k{/Yl return f(l(t1, t2));
g>eWX*Pa| 下面就是f的实现,以operator/为例
i_+e&Bjd4j vRD(* S9^ struct meta_divide
<<Y]P+uU {
#pPR>,4 template < typename T1, typename T2 >
E[=&6T4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w (X} {
*CAz_s< return t1 / t2;
.y_ ~mr&d }
)"|wWu } ;
CdcBE.%< nD)SR 这个工作可以让宏来做:
Y5B!*+h k6Vs#K7a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8wZ
$Hq template < typename T1, typename T2 > \
w^n&S=E E~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=knLkbiq7, 以后可以直接用
YcR: _ac DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nw_|W)JVQ 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}*\ pdJ (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。。。)
_ Qek|> ,I+O;B:0 kK
5~hpv 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
\IzZJGi QwF.c28[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p]Qe5@NT class unary_op : public Rettype
a9_2b}t {
e8egxm Left l;
bNtOqhi public :
PJe\PGh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m7XN6zX %u<r_^w5 template < typename T >
&hi][Pt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IM[=]j.? {
wN6sica| return FuncType::execute(l(t));
W~i0.rg|> }
eecIF0hp &9.3-E47* template < typename T1, typename T2 >
5GPAt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vhb~kI!x {
b}u#MU return FuncType::execute(l(t1, t2));
[xDIK8d:I }
3+:NX6Ewb* } ;
~)X;z"y%b |8x_Av0 i12G\Ye 同样还可以申明一个binary_op
j.+,c#hFo IBNb!mPu% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CUjRz5L class binary_op : public Rettype
4j i#Q {
{4p7r7n' Left l;
$U. 2" Right r;
dr(e)eD(R> public :
8
?:W{GAo binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I<xcVY9L KK-+vq template < typename T >
2!{_x8,n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,5K&f\ {
w>Ft5"z return FuncType::execute(l(t), r(t));
T:CWxusL }
(>Pz3 7 N5k9o:2 template < typename T1, typename T2 >
]x3 )OjH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0&r}'f? {
OT)`)PZ" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=U:]x'g( }
CaoQPb* } ;
&;GoCU Le
S=~+e{ T).}~i;! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{c&9}u$e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g K dNgU DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Vt9o8naz 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|s[F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\(5Bi3PA} 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。。。
Tm~jYgJ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*t={9h 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)
>Wpd q( o 下面是修改过的unary_op
X&K,,C $.B}zY{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K:pG<oV|} class unary_op
1'B=JyR~K {
xelh!AtE Left l;
7FP"]\x _,- \; public :
[~Z#yEiW^ _tO2PIL@Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r&L1jT. 0nlh0u8# template < typename T >
z:{R4#(Q struct result_1
tfe'].uT {
Z@Qf0
c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O9{A)b!HB } ;
8R;E+B{ BMhuM~?( template < typename T1, typename T2 >
rmI@ #' struct result_2
0XL[4[LdA {
\nQEvcH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i{J[;rV9 } ;
>>=v`} z_z'3d.r7 template < typename T1, typename T2 >
a1weTn* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RZj06|r8 {
<)@^TRS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_)#~D*3 }
D,uT#P wp-3U}P2( template < typename T >
23q2u6.F` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`7',RUj|D {
_'s5FlZq return OpClass::execute(lt(t));
\z2d=E }
dBW#PRg <5sfII } ;
IRI<no c;R.rV< 8EI&}I 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
Z,b^f
Vw 好啦,现在才真正完美了。
a&R,jq 现在在picker里面就可以这么添加了:
HMR!XF&JjC 8ZO~=e template < typename Right >
Gv\fF;,R picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nON"+c* {
v/wR)9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
061 f }
I,lzyxRP 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。
An
!i NW Pd~l+ .GPuKP| @(rLn rX&?Xi1JeV 十. bind
`P9%[8`C 9 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。
sY'dN_F 先来分析一下一段例子
'zTa]y]a 6IM:Xj P99s int foo( int x, int y) { return x - y;}
VH.}}RS% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^EKf_w-v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N/AP8 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。
);x[1*e 我们来写个简单的。
W{;LI
WsZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
d _koF-7 对于函数对象类的版本:
f P1fm mDU-;3OqF template < typename Func >
qk(u5Z struct functor_trait
,u>K##X\ {
lnnt b3q typedef typename Func::result_type result_type;
~9+\ } ;
k+cHx799 对于无参数函数的版本:
cGjkx3l* eD 7Rv< template < typename Ret >
,[Z;"wE struct functor_trait < Ret ( * )() >
`#N7ym;s@ {
a^&3?3
typedef Ret result_type;
ia/_61% } ;
{{_,YO^w 对于单参数函数的版本:
4:v{\R h'G8@j; template < typename Ret, typename V1 >
'+C%]p struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Jz\'%O' {
NW;wy;; typedef Ret result_type;
w2`j&]D6 } ;
GEi^3UD 对于双参数函数的版本:
&rxR"^x\ Rd*/J~TK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"mkTCR^]e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,cFp5tV$ {
(tP^F)}e5 typedef Ret result_type;
u8@>ThPD } ;
-n'%MT=Cd 等等。。。
P(Hh%9'( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ZCVN+::Y .c.#V:XZ#U template < typename Func >
;rH@>VrR struct func_return
Z@`HFZJ {
E^.
=^bR template < typename T >
m,]M_y\u struct result_1
_&m {
-vC?bumR% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}'
t*BaU } ;
~UJ_Rr54 KcjP39@I template < typename T1, typename T2 >
I*K~GXWs# struct result_2
DavG=kvd {
th*E"@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JEes'H}Y } ;
z '%Vy } ;
?5 d3k% 5 ERycC y z<mU$< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_sCpyu 2xd G&}$fa template < typename Func, typename aPicker >
P1ab2D class binder_1
]Z\.Vx {
R#Bdfmldq Func fn;
;=6~,k) aPicker pk;
3J}bI{3 public :
up7]Yy;o= L1k_AC1.M template < typename T >
<[7.+{qfW struct result_1
f"5vpU^5* {
DP9hvu/85 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YX_p3 } ;
wy$9QN lH ^[b[ template < typename T1, typename T2 >
R@r"a&{/ struct result_2
r#pC0Yj!3 {
_`zj^*% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6F3#Rxh } ;
7=8e|$K_ ZWSYh>" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
OE/O:F:1j HLU'1As65 template < typename T >
Vj"B# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?c^0%Op {
2@aVoqrq# return fn(pk(t));
K/jC>4/c/ }
{@oYMO~ template < typename T1, typename T2 >
kGMI
? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7PZ0 {
rr#&0`] return fn(pk(t1, t2));
Khxl'qj }
ALiXT8q } ;
\5Jpr'mY5 DxT8;`I% gX34'<Z 一目了然不是么?
n-{G19? 最后实现bind
p/xxoU Nq)=E[$ n||/3-HDj template < typename Func, typename aPicker >
_}7N,Cx picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=x~HcsJ8!R {
+)FB[/pXk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
W9?Vh{w }
T'l >$6 {ls$#a+d 2个以上参数的bind可以同理实现。
^~2GhveBV 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。
0t1WvW )sVz;rF< 十一. phoenix
5/Q^p" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<ok/2v ,&!Txyye for_each(v.begin(), v.end(),
n9Z|69W6> (
^e>`ob do_
]v3 9ag_hu [
tm(.a?p cout << _1 << " , "
Os@ d&wm ]
Bls\)$ .while_( -- _1),
%9xz[Ng cout << var( " \n " )
uHUicZf. )
!~cTe!T );
XFPWW , eqQA st#~ 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:
m#mM2Guxe 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
!h{qO&ZH= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2`Xy}9N/Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z)r)w?A bH&Cbme90- #m6 eG&a template < typename Cond, typename Actor >
_U)DL=a' class do_while
INsc!xOQ {
e;56}w Cond cd;
E/9 U0 Actor act;
_pM&Ya public :
C$xU!9K[+ template < typename T >
_gjsAbM struct result_1
e7ixi^Q {
rE-Xv.
| typedef int result_type;
CEE`nn } ;
;Id%{1 ;-47d ^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
69 R8#M :Q=Jn?Gjb template < typename T >
1GVJ3VXt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q d]5e {
;$=`BI) do
Jeyy Z= {
/+ vl({vV act(t);
P'GX-H }
TGGeTtk= while (cd(t));
j8!fzJG return 0 ;
9. Q;J#;1 }
(t1:2WY@ } ;
1"009/| |r!G(an1x4 *? 7Ie;) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DF/p{s1Y3 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。
l.?R7f 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。
MVK=' 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。
el39HB$ 下面就是产生这个functor的类:
dy;Ue5 C ".&m IM}T2\tZ} template < typename Actor >
p
mcy(< class do_while_actor
J
(Yfup {
0ejx;Mum Actor act;
iV[g.sP- public :
s(J,TS#I] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B0NKav ' D+h_*H template < typename Cond >
d>eVR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CeoK@y=o } ;
"d>{hP F_U3+J > `UL#g const
~xpU<Pd* {
y.26:c( return do_while_actor < Actor > (act);
=O1N*'e }
ngj=w;7~+ } do_;
I4ZL+a Mb=vIk{Bf 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n;)!N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
| Uf6k` 最后来说说怎么处理break和continue
v-J*PB.0p 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。
;(fD R8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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