一. 什么是Lambda
HO<|EH~lu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|Ahf 01 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,
=dQ[I6 uGZGI;9f4
xgxfPcI T7nI/y class filler
LzL)qdL {
CR$wzjP j public :
(?l ]}p^[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X$@`4 } ;
zTc;-, l>;hQ h 4$iS@o| 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
O+W<l:|$ cvsH-uAp -*7i:mg [RXLR# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Fv]6an. 6,5h4[eF* o}Grb/LJ
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8y27O 4w+AOWjd S
TWH2_` K9zr]7;th 二. 战前分析
tMw65Xei6b 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。
U5C]zswL 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
,\i*vJ#f ~Eg]Auk7 E_~e/y"- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K~d'*J- /* --------------------------------------------- */
XYvj3+ vector < int *> vp( 10 );
anSZWQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_&]7 /* --------------------------------------------- */
6rnFXZ\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
kn}^oRT /* --------------------------------------------- */
GTLS0l) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'1D$ ; /* --------------------------------------------- */
t]SB.ja for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-+[Lc_oNPx /* --------------------------------------------- */
X|\`\[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*OA(v^@tx7 _>vH%FY nFJW\B&(` 2,:{ 5]Q$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
wn@~80)$ 1._1, _2是什么?
8=$X hC 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
QKjn/%l"@ 2._1 = 1是在做什么?
68j1svz9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,<
g%}P/ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
HN7tIz@Frc /k/X[/WO T'}kCnp 三. 动工
|fKT@2( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^# #j
{h7 /W .s1N 9}QIqH\p "m {i`<, template < typename T >
OH06{I>; class assignment
Lk|`\I
T {
(nO2+@! T value;
K+|XI|1p public :
ho$}#o assignment( const T & v) : value(v) {}
HWV A5E[`Y template < typename T2 >
ogIu\kiZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1 ?BLL;[a8 } ;
c1E{J<pZ *f 7rLM* 5Xr})%L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6/ 5c| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8XYxyOl "*HM8\ 693"Pg8b 2->Lz class holder
8SU0q9X. {
0uD3a-J public :
O#k; O*s' template < typename T >
|= cc >] assignment < T > operator = ( const T & t) const
*` mxv0w~( {
q6pHL return assignment < T > (t);
8KJ`+"<=@ }
lD0a<L3 } ;
!D F~]& ?#GTD?3d Y:/p0o 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:
G>"n6v'^d Pl=)eq YY static holder _1;
FS5iUH+5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=~J VU iDcTO} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zj -#"Gm 而不用手动写一个函数对象。
adu6`2*$ gs!'*U) _`p-^I C[.Xi 四. 问题分析
f3Zf97i 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。
W0MgY%Qv[ 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。
lv?`+tU2_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@?e~l:g})g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
TO]7cC 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}J6:D]Q $gnrd~v4e 五. 问题1:一致性
4`"}0:t. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
9<0yz?b': 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[>mH kSiyMDY- struct holder
~ Rk.x
+ {
|=ph&9 //
@p~scE.#\ template < typename T >
6O,k! y> T & operator ()( const T & r) const
#w%-IhP {
7[P-;8)tq return (T & )r;
N
{{MMIq }
0^tY|(b3/M } ;
##BbR DN)o|p 这样的话assignment也必须相应改动:
Xg]Cq"RJC `Y.~eE template < typename Left, typename Right >
&lU\9 class assignment
q#AIN`H
{
,+IFV Left l;
S'^ q Right r;
;o'r@4^&$R public :
|hj!NhBe assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(/nnN4\= template < typename T2 >
DzMg^Kp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
59{X; } ;
'm`}XGUBS ZHjL8Iq 同时,holder的operator=也需要改动:
,9d]-CuP; *Sdx:G~gp template < typename T >
cH*")oD assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@.$-
^- {
&xB*Shp,B return assignment < holder, T > ( * this , t);
OU.}H $x" }
Q*I8RAfd SF-E>s!XL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
fZ & 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x#3*C|A y+k^CT/u return l(rhs) = r;
P<Bx1H-z- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
O>+=cg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UFT JobU fQC{LcS template < typename Tp >
awo'#Y2> class constant_t
*<S>PbqLw {
sgi5dQ const Tp t;
nK03x YA public :
@*<0:Q|m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
D|Q7dIZm template < typename T >
(_4DZMf const Tp & operator ()( const T & r) const
L!*+:L
DL {
?Xvy0/s5 return t;
vE^tdzAG }
{|>Wwa2e } ;
XQn1B3k+ %m dtVQ@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
J;Z2<x/H 下面就可以修改holder的operator=了
b
MD| g(tVghHxt$ template < typename T >
M1WD^?tKQ. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dq.U#Rhrx {
.B<Bqr@?8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+@^);b6 }
.Ja].hP ~Z/,o) 同时也要修改assignment的operator()
X-nC2[tu'W mj$Ucql template < typename T2 >
6 /YJA* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Le?g,c 现在代码看起来就很一致了。
3%5YUG@ (eU 4{X7 六. 问题2:链式操作
xE@/8h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
P#!N 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
gZ^Qt.6Z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
QPB,B>Z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
u#EcR}=] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
siI%6Gn; >nSt<e template < typename T >
+Mijio struct result_1
R)k\ {
I[k"I( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:!g|pd[{ag } ;
1Zn8CmE V R`c[?U 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
DNq(\@x[! k o[w#j template < typename T >
u*Xp%vNe struct ref
&
V>rq'~; {
Gqd|F> typedef T & reference;
(&eF E ;c } ;
t}_ #N'` template < typename T >
Godrz*" struct ref < T &>
=W3
K6w {
Dj96t5R typedef T & reference;
) %Fwfb } ;
lvWwr!w 24#qg' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L>~Tc .+ u
b\ template < typename T >
1X5g(B
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
JXJ+lZmsz {
^C'0Y.H S return l(t) = r(t);
:+Ukwno?/ }
SdYf^@%}F 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=${.*,o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qh&Qsyo% TC/c5:)] 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
A_9^S! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)
FR7t _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]w6Q? %'9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-sQ[f18 最后的布局是:
{ V6pC Add
G~<UP(G / \
GAgTy Divide 5
q5R|
^uf / \
}?9&xVh?\ _1 3
ZEI,9`t! 似乎一切都解决了?不。
;WSW&2 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。
&t9V 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。
l{Df{1b. 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:
L_!ShE r+Ki`HD% template < typename Right >
O<cP1TF assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;`#R9\C=h Right & rt) const
:Mu*E5 {
swF{}S" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t6nRg }
VdK%m`;2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x>[]Qk^?q 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。
tsc`u> 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。
>l&]Ho 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。
Y'|,vG 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。
4uIYX 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?
EpAgKzVpJ 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:
Z71m(//*} D|9+:Y template < class Action >
*(Dmd$|0| class picker : public Action
PoF3fy%. {
<R$ 2x_ public :
N;|^C{uz picker( const Action & act) : Action(act) {}
]j*2PSJG // all the operator overloaded
} jj) } ;
hX{,P:d=f en< $.aY Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
{Uw
0zC 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
e NIzI]~ ]X>yZec template < typename Right >
l\s!A&L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0ae8Xm3J@R {
Q>%n&;: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[
/o'l: }
W91yj: 5X!-Hj
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1/Ts .\K3 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rz "$zc.) B`}um;T#~, template < typename T > struct picker_maker
P'Rw/co {
NGc~%0n typedef picker < constant_t < T > > result;
v(2N@s<% } ;
J3 _aHI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u;_~{VJ- {
@yuiNj.T typedef picker < T > result;
bT.q@oU } ;
"Q.* R_PF*q2 ' 下面总的结构就有了:
5Kg'&B ( 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。
C{}_Rb'x 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。
D!&(#Vl
_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xR1G 至此链式操作完美实现。
=j,WQ66r3 )Z/"P\qo
lgOAc, 七. 问题3
fM;,9 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。
PE%$g\#? /}? 7Eni template < typename T1, typename T2 >
!ZBtXt#P ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!$Nj! {
W'[V$* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?"d$SK"6Z }
I_J&>}V' "}]$ag!`q$ 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:
po*G`b;v i5 rkP`)j template < typename T1, typename T2 >
0*$w(* struct result_2
c5YPV"X {
Q7s@,c!m_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W7>2&$ } ;
+<7Oj s>o >d/H4;8 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?
MYAt4cHc2 这个差事就留给了holder自己。
OR<+y~Rv
THYw_]K '.mepxf< f template < int Order >
k +-w% class holder;
YT\@fgBt template <>
g$nS6w|5H class holder < 1 >
5'lPXKn+L {
~G!JqdKJ0 public :
YlHP:ZW-cu template < typename T >
$coO~qvU struct result_1
1 R5pf {
ZwmucY%3 typedef T & result;
j_Szw
w- } ;
NQ9v[gv template < typename T1, typename T2 >
AcH-TIgM/ struct result_2
H9cPtP~a) {
[^5\Ww typedef T1 & result;
ks4`h>i } ;
L|=5jn9 : template < typename T >
$T'!??|IF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6Z2 ,:j; {
0t <nH%N}^ return (T & )r;
$83B10OQ&L }
'/W$9jm template < typename T1, typename T2 >
g68p9#G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)[Y B& {
mayJwBfU return (T1 & )r1;
c3vb~l) }
cw Obq\ } ;
aB]0?C y9( 4DA34m( template <>
~^mUu`@r class holder < 2 >
[{x}# oRSE {
xnP!P2 public :
%$!3Pbui template < typename T >
ag=d6q struct result_1
t'qYM5 {
>yBqi^aL typedef T & result;
9j,g&G.K } ;
!|cg= template < typename T1, typename T2 >
GtA`0B struct result_2
h!EA;2yGKa {
+EETo): typedef T2 & result;
FcDS*ZEk! } ;
8t-GsjHb template < typename T >
',+yD9 @ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BrV{X&>[i {
Z~5) )5Ye; return (T & )r;
xUo6~9s7 }
m~=~DMj template < typename T1, typename T2 >
$<}c[Nm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#~ u0R>= {
LFp "Waiv return (T2 & )r2;
o5 L ^ }
F@w; .e! } ;
NTg@UT< IrLGAQ0 qL(Q1O! 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> >。
-fR:W{u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ZCiCZ)oc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r"h;JC/&<T mgs(n5V5 return l(i, j) = r(i, j);
a?cJl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!vnQ;g5 UO/sv2CN return ( int & )i;
:+rGBkw1m return ( int & )j;
7s9h:/Lu 最后执行i = j;
wj|Zn+{"nF 可见,参数被正确的选择了。
,"(L2+Yp ]Bw0Qq F# sDY~jP[Oa .L'w/"O 8[^'PIz 八. 中期总结
QTV*m>D 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:
.n-#A 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JKfG/z| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FL0uY0K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yV30x9i!2 I.2J-pu} |{ jT+ Jd2.j?P= s27IeF3 r~w.J+W 九. 简化
39pG-otJ 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。
L*nK>
+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=bVPHrKNQ 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:
>@ t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C@rGa7 +-*/&|^等
FMfpjuHk 2. 返回引用。
t^t% >9o =,各种复合赋值等
taQE
r2Zy 3. 返回固定类型。
YIU3}sJ! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d_RgKdR )k 4. 原样返回。
cs9^&N:w[ operator,
JTlk[c 5. 返回解引用的类型。
IgT`on3Y operator*(单目)
&4#Zi.] 6. 返回地址。
[,%=\%5 operator&(单目)
l6viP}R 7. 下表访问返回类型。
2hE(h operator[]
Ia&R/I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Uv^\[ operator<<和operator>>
6Rd4waj_,U vDy&sgS$< OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
p7h#.m~Qu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'j1e(wq EeIDlm0o template < typename Left >
}\pI`;*O| struct value_return
P T"}2sR) {
}Q7y tE template < typename T >
~5 ^Jv m struct result_1
3Ob.OwA {
R[WiW RfD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|"H 2'L$ } ;
~z,o):q1} (!j#u)O template < typename T1, typename T2 >
<v"o+ struct result_2
!e$gp(4
{
5J5si<v25 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DE?v'7cmA } ;
&W `xZyb3 } ;
R>Ra~b 9KSi-2?H _IH" SVub 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rg/{5f DwD$T%kF 下面我们来剥离functor中的operator()
b7Y g~Lw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xO$P
C, @hLkU4S return l(t) op r(t)
Cs $5Of( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{]vD@)k return op l(t)
>1y6DC return op l(t1, t2)
jDzQw>TX return l(t) op
1Pf(.&/9_ return l(t1, t2) op
S_}`'Z ) return l(t)[r(t)]
Cj5mM[:s return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Lu.zc='\ UHBXq;?&q 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K^-1M? 单目: return f(l(t), r(t));
Io6/Fv>! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f|RmAP;X, 双目: return f(l(t));
*Cy54Z# return f(l(t1, t2));
h8rW"8Th 下面就是f的实现,以operator/为例
d@%"B($nR dZM^?rq struct meta_divide
oy+|:[v:Fk {
+2uSMr template < typename T1, typename T2 >
)U^=`* 7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m 2H4V+M+ {
JJ.8V72;!Z return t1 / t2;
3f;=#|l }
"TRS(d|3 } ;
E&[5b4D@< 7]{g^g.9- 这个工作可以让宏来做:
jW/WG tz D0.
)% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%E?Srs}j template < typename T1, typename T2 > \
Vns3859$8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~^t@TMk$ 以后可以直接用
HDVimoOq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8`=?_zF 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
{@Wv@H+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。。。)
%idBR7?`g 7Q
3!=b gLiJ&H 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
6W1GvM\e dBWny& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b
F=MQ class unary_op : public Rettype
s.3"2waZ=T {
]5Cr$%H= Left l;
,5DJ54B! public :
b|#=kPVgL} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A^U84kV= 'C+cQLig@ template < typename T >
sEhvx+( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mk!Fy]3 {
hU)t5/h;K return FuncType::execute(l(t));
h$S#fY8 }
Y\xEPh Y$'j9bUJ template < typename T1, typename T2 >
CEy\1D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f@*69a8 {
sqkWQ`Ur return FuncType::execute(l(t1, t2));
~uQ*u.wi }
)'shpRB;1 } ;
Spm 0` 6F\ 6,E % "RJi? 同样还可以申明一个binary_op
]lWqV yR[6s#F/h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]4:QqdV class binary_op : public Rettype
^z,3#gK {
uU
d"l,V Left l;
dwj?; Right r;
rYUIFPN public :
$H:!3-/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Szo'[/
[R 2a d|v] template < typename T >
2D\pt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LIg1U {
U)}]Z@I- return FuncType::execute(l(t), r(t));
)&Ii!tm3 }
w OL,L U A#U! KX template < typename T1, typename T2 >
Koa9W>! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)e(<YST {
A;AQw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i'Y8-}) }
=NB[jQ :( } ;
aNbS0R>l ly0R'4j \ ;hj lRQ\ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
F^UtZG+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:e<jD_.X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MU<(O} 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
6?Ncgj
&@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Om3Ayk} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
InP E_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>?g@Nt8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
!Tzo&G 下面是修改过的unary_op
&/@V$'G= :!gNOR6Lh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZmK=8iN9J class unary_op
tE*BZXBlm {
||+~8z#+, Left l;
2mLZ4r>WE @K;b7@4y public :
n 0!8)Sth 5es t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W"\~O"a IjI'Hx template < typename T >
"*vrrY struct result_1
6w.E Sm {
vCa8`m typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{}$9
70y } ;
-CPtYG[s 7x)Pt@c template < typename T1, typename T2 >
jAJ='|[X\ struct result_2
3,PR6a,b' {
mK:gj&N7X| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^PG" } ;
O9ex=m `L 0`/G(ukO template < typename T1, typename T2 >
VL%. maj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WJ{Iv] }9 {
7_~ A*LM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d$IROZK-D }
b]u$!W Xhe& "rM template < typename T >
Emlj,c<?j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*)m:u : {
GRZz@bAO?$ return OpClass::execute(lt(t));
\ `Hp/D1 }
?N kKDvv ^'3c%&Zf3 } ;
jY6GWsh:9 *g5bdQ:Av~ &ALnE:F 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
hHJiGVJ=V 好啦,现在才真正完美了。
TzL|{9 现在在picker里面就可以这么添加了:
0O3O^
0 XgxE M1( template < typename Right >
#X Q/y} ( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gL<n?FG4b {
qu B[S)2} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5 -i,Tx&: }
<83Ky;ry 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。
~ l}f@@u !y_FbJ8KC A6(Do]M Y?^liI`# o30C\ 十. bind
}`=7%b`-? 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。
t:wBh'K~R8 先来分析一下一段例子
h'y"`k- yr\ClIU Vh-8pFt int foo( int x, int y) { return x - y;}
HT<p=o'$Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x`E<]z*w} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mTe3%( LD 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
"ESc^28 我们来写个简单的。
)KZMRAT- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
PUQ",;&y1 对于函数对象类的版本:
]B>76?2W !MoAga_
j template < typename Func >
t6Iy5)=zY struct functor_trait
BU -;P {
]_C"A typedef typename Func::result_type result_type;
Pe`mZCd^ } ;
s;A7:_z#7 对于无参数函数的版本:
a1pp=3Pd?~ @i ~ A7L0/ template < typename Ret >
UPtj@gtcY struct functor_trait < Ret ( * )() >
~z^?+MgZ2 {
.xIAep_ typedef Ret result_type;
nJI2IPZ } ;
8AR8u!;8 对于单参数函数的版本:
1!uBzO6/$ (xgw';g template < typename Ret, typename V1 >
s|%R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x3n9|Uud {
"B'c;0@q typedef Ret result_type;
>0HH#JW } ;
WK|5:V8E 对于双参数函数的版本:
T"xJY#)} /r4l7K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
XFWpHe_ L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$;5Q
mKQ' {
tW/k typedef Ret result_type;
EE9w^.3a } ;
V$ZclV2:Ih 等等。。。
N.*)-O
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Kq[4I[+R I>?oVY6M@u template < typename Func >
gnJ8tuS struct func_return
AM+5_'S, {
kQkc+sGJf template < typename T >
9#9 UzKX# struct result_1
@gN"Q\;F {
O2fq9%lk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Avw=*ZW } ;
oC`F1!SfOO bK:U:vpYm template < typename T1, typename T2 >
0?54 8yH struct result_2
?^VPO% {
t:2DB) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$udhTI#, } ;
44KoOY_ } ;
N3"Jo uP 40?RiwwD qyM/p.mP 最后一个单参数binder就很容易写出来了
J>(X0@eWz a&>NuMDI template < typename Func, typename aPicker >
QIiy\E% class binder_1
SnE^\I^O {
?^voA.Bv< Func fn;
d,GOP_N8I aPicker pk;
"3^tVX%$\[ public :
X['9;1Xr 6f +aGz template < typename T >
f<8Hvumw struct result_1
lpG%rN! {
~N!HxQ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k6C XuU } ;
;VE y{%nF m*m),mZ" template < typename T1, typename T2 >
-,bnj^L struct result_2
811>dVq3/ {
#gbB// < typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2 .3_FXSt } ;
[6a-d>e{ l!*_[r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+gd5& Ef] Hpjvp template < typename T >
3en9TB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e!5} #6Kd {
BwT[SI<Sg return fn(pk(t));
@HS*%N"* }
*73gp
template < typename T1, typename T2 >
,;,B7g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l@);U%\pS {
]s=|+tz\V return fn(pk(t1, t2));
;TL.QN/l }
`<9>X9.+ } ;
LGt>=|=bj c`<2&ke 3y)\dln 一目了然不是么?
2j+w5KvU 最后实现bind
C@XS 9[/0 k|-\[Yl . template < typename Func, typename aPicker >
6\8d6x> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(fpz",[ {
D;+/bll7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-+"#G?g }
B[L m}B[ ]LB_ @# 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z8E<^<| 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。
~kZdep^] F
CYGXtc 十一. phoenix
M5no4P< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-+ByK#<% HJ&P[zV^ for_each(v.begin(), v.end(),
{VAih-y (
_^ENRk@ do_
@bg9
}Z%\h [
e)uC cout << _1 << " , "
Dck/Ea ]
aEN` ` .while_( -- _1),
%O`@}Tg cout << var( " \n " )
m]jA( )
qA[lL( );
gBqDx|G ?L }>9$" 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
rDFrreQP 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
( eKgc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
aMI;;iL^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+RJ{)Nec 0%bCP/ NQqw|3 template < typename Cond, typename Actor >
)M0`dy{1 class do_while
^BF}wQb:j {
&ZD@-"@ Cond cd;
8xB-cE Actor act;
u[)X="-e# public :
dWn6-es template < typename T >
B''yW{ struct result_1
^
9+
Qxv {
%DSr@IX typedef int result_type;
hi,="
/9 } ;
&>qUT]w 7$<pdayd do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&m3-][!n eDpi0htm template < typename T >
cb_C2+%8NA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<)ZQRE@ {
R%.`h do
Mqr]e#"o {
qe.QF."y act(t);
d[t0K] }
Kxr{Nx while (cd(t));
6Rfv3 return 0 ;
y11^q*} }
i\CA6I } ;
Xy(QK2| B?%u<F [#GBn0BG) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#ksDU 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。
nWsRauY 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。
e]1=&:eX#d 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。
b%lB&}uw} 下面就是产生这个functor的类:
VVQ~;{L Qm[((6} %<kfW&_>w template < typename Actor >
{jD?obs class do_while_actor
|it*w\+M {
>Cr"q* Actor act;
q]{gAGe~ public :
s{dm,|?Jl, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<pk*z9 [j@ek template < typename Cond >
A}Iyl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<lB2Nv-, } ;
%uo8z~+ !IOmJpl' 6Y2,fW8i, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)?[2Y%P 最后,是那个do_
"1s ]74 )FwOg;=3M" 9we];RYK class do_while_invoker
w}1IP- {
`)a|Q public :
4&NB xe template < typename Actor >
7Q/H+) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\y7?w*K {
\!-]$&,j4 return do_while_actor < Actor > (act);
!po,Z& }
Mh`^-*c? } do_;
#:" ]-u^ #w L(<nE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I0Do% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p+P@I7V 最后来说说怎么处理break和continue
n`=S&oKH 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。
Nd>zq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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