一. 什么是Lambda
*=X61`0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;e0-FF+ 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,
r7-H`%. W5Vh+'3 m,V"S(A Q%x-BZb~ class filler
`PZcL2~E {
"xAIK public :
\hI|I!sDWy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6G7+&g` } ;
ng:B;;
m PFjh]/= =HjC.h 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:
13fyg7^JP `t3w|%La} LjCUkbzQF lP*p7Y ' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Og7^7)) M}]4tAyT N"s"^}M\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jw0I$W/ wizLA0W eI98J"h%? @*BVS'\ 二. 战前分析
IO7cRg'-F 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。
lC@wCgc 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
F0tcVdv OV|n/~ s*R UYx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zi{vEI ] /* --------------------------------------------- */
U#:N/ts*( vector < int *> vp( 10 );
X 4\V4_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ffig0K+` /* --------------------------------------------- */
(L`IL e*
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UJ><B" /* --------------------------------------------- */
o:`^1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%E[ $np> /* --------------------------------------------- */
8ib e#jlg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|?
rO /* --------------------------------------------- */
ce:wF#Qs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>Se-5QtLcf Kx02 2rgDU EQ]>^VE2B j\iNag( 看了之后,我们可以思考一些问题:
W@RD
bsc 1._1, _2是什么?
Z-3("%_$/ 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。
+V;d^&S 2._1 = 1是在做什么?
w|f@sB>j 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。
Hi^Z`97c 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。
<Ok7-:OxA }U?:al/m o1thGttVDg 三. 动工
[9yd29pQ] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]e$n ;tuW ;H9 W:_ahE |XmzqX% >0?ph<h1[q template < typename T >
qv[w
1;U" class assignment
GJ:oUi {
[8>#b_> T value;
J;ycAF ~ public :
r`i.h ^2De assignment( const T & v) : value(v) {}
8X/SNRk6p template < typename T2 >
vAjog])9s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h+w1 D} * } ;
mR~S$6cc JFq<sY! >7z(?nQYT^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lo-VfKvy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5a4i)I63o xeKm} MN]S ,YRBYK: 8 %p+:6kP5 class holder
),H1z`c&I {
<)
-]'@*c public :
5=V 29 template < typename T >
SNf~%B?`L assignment < T > operator = ( const T & t) const
5"bg8hL {
[AYJ(H/ return assignment < T > (t);
zb s7G }
VVfTFi< } ;
9%2he)Yqc (yoF ZCA= n 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:
V P(JV 7Kpv fyL{ static holder _1;
G?!8T91; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*+(eH#_2/ .g94|P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^CD?SP"i 而不用手动写一个函数对象。
js!C`]1 ?v`24p3PC ilZQ/hOBH {asq[;] 四. 问题分析
PKd'lo 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。
{REGoe=W% 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。
>h.HW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;zd.KaS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
GC_c.|'6[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)~`UDaj_ *?A!`JpJn 五. 问题1:一致性
nZM]EWn 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?|
]W5p\(1g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A\v53AT "~KTLf struct holder
>_$_fB {
[zSt+K; //
FI~=A/: template < typename T >
+G+1B6S T & operator ()( const T & r) const
lq a~ZF* {
yqR]9"a return (T & )r;
"sWsK
% }
x$FcF8 } ;
<9c{Kt.5( OLV3.~T 这样的话assignment也必须相应改动:
>CwI(vXn Eo6qC?5< template < typename Left, typename Right >
.
g- HB' class assignment
}}bMq.Q' {
X$?0C{@.} Left l;
d(9-T@J Right r;
i 1Kq(7 public :
oE2VJKs<B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h8-uI.RZ template < typename T2 >
:B\$7+$v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(Ffa{Tt! } ;
w c\`2( TX7dwmt)N 同时,holder的operator=也需要改动:
sHPj_d# =(~Zm B\ template < typename T >
/82E[P"}6R assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~Q5]?ZNX {
b5ul|p return assignment < holder, T > ( * this , t);
J*m7
d4^ }
h"'}Z^ )1$H7| 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。
JIqg[Mao 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K3h"oVn y\[q2M< return l(rhs) = r;
?b93! Q1 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。
nB]mj_)R^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1&vR7z]* `wr*@/P template < typename Tp >
J|@D @\?7 class constant_t
3o"l
sly {
+}Mm5^6* const Tp t;
?.n1t@sG& public :
\j &&o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<GLoTolZ template < typename T >
",#Ug"|2 const Tp & operator ()( const T & r) const
vNdW.V} {
P>^$X return t;
l3/Cj^o4 }
}*O8]lG } ;
@\M^Zuo =k;X}/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
OMd:#cWsQ 下面就可以修改holder的operator=了
(+<66
TO 5=}CZYWB template < typename T >
(f~}5O< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hZ.](rD {
kKY,&Fn- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
LabI5+g }
3#GIZL}!x
*I}_g4 同时也要修改assignment的operator()
qT&zg@m oel?w e6 template < typename T2 >
wDW/?lT& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
M(uJ'Ud/! 现在代码看起来就很一致了。
73_-7'^mQ ;e9&WEG_\ 六. 问题2:链式操作
+_QcLuV, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zQUNvPYM 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。
P"Z1K5>2L 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。
g@pK9R%wH< 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。
J HV 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q'?VLv|@ $ f||!g template < typename T >
f9+6gY struct result_1
madbl0[y. {
|34w<0Pc, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~=<uYv?0s } ;
$iA:3DM07 ~PU}==*q 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:
kV8qpw}K _lRIS_^;eE template < typename T >
hzpl;Mj struct ref
~-uDN) {
'(ZT}N typedef T & reference;
OYb:);o,iE } ;
Y"nz l]T template < typename T >
c0w1
N]+Ne struct ref < T &>
ps:E(\ {
n36iY'<) G typedef T & reference;
"9N;&^I } ;
gA3f@7}d }]<|`FNc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@x;(yqOb S@y?E} template < typename T >
{A5$8)nl| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1N5lI97j {
-.L )\ return l(t) = r(t);
FIu^Qd }
U!E}(9
tb 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
2Uu!_n}tNF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KuL+~ "|R75m,Id 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
OI3j!L2f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=EU;%f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zZey +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d#W^S[[ 最后的布局是:
Lf%}\0: Add
NgF"1E / \
bQ&%6'ck Divide 5
pd.unEWwF / \
)h{+pK _1 3
kpNp}b8'] 似乎一切都解决了?不。
tZFpxyF
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
'Asr,[]? 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
@xBO[v OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
<Q`3;ca^ O`aNNy template < typename Right >
\MPbG$ ^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2]FRIy
d Right & rt) const
sI09X6) {
$Zkk14 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@gM}&G08 }
PzhC *" i} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2U"2L^oKI XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
:JZV=@<T 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
CC3M7|eO3 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
\+0l#t$ 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。
I[w5V;>* 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?
8!@}\6qM 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:
~k}O"{
y SUW=-M template < class Action >
x3.,zfWs class picker : public Action
7W5Cm\ {
}z|9F(I public :
N[v=;& picker( const Action & act) : Action(act) {}
IS;[oJef // all the operator overloaded
,mC=MpfzJ } ;
4I|pkdF_ V'UFc>{o 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。
PtzT>< 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:
F" 4;nU j |o&T41 template < typename Right >
X\i;j!;d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S/RChg_L5 {
(Jk[%_b>_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VUz+_) }
FN (O Sq:J'%/z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wbh=v; 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。
GaL UZviJ_ 2v#gCou template < typename T > struct picker_maker
q:iu
hI$~G {
UnEgsfN typedef picker < constant_t < T > > result;
!41"`D!1 } ;
p{``a= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GCv1x-> {
bD|VT typedef picker < T > result;
Pf?15POg&B } ;
4 ?[1JN> t~) g)=> 下面总的结构就有了:
4Tx.| 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。
o)DO[ 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。
V7O7"Q^q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/^bU8E&^M 至此链式操作完美实现。
n[# **s -w5sXnS UN:qE oS 七. 问题3
Gi2Fjq/Y 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。
*Tr{a_{~C 8F's9c, template < typename T1, typename T2 >
OjqT5<U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EQ|Wke {
L.}sN. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"*(a2k3J }
~ tN/ BglbQ'6p 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:
{y%@1q%" .3cD.']% template < typename T1, typename T2 >
% I2JS struct result_2
gFfKK`)}D' {
.WuSW[g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v-Q>I5D;: } ;
$+Z2q<UT )e6sg]# 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
*~b~y7C 这个差事就留给了holder自己。
j#Lj<jX!xR FP*kA_z$ FT-=^VA\ template < int Order >
9RkNRB)8 class holder;
t)~$p#NS template <>
V{x[^+w7X~ class holder < 1 >
3a=\$x@ {
LX=v
_}l
J public :
m@0> =s~. template < typename T >
t=s.w(3t struct result_1
ziM@@$.F {
=Mxu,A typedef T & result;
/g!Xe]Ss } ;
$&Z#2
X. template < typename T1, typename T2 >
eIN0T;1T struct result_2
P7l3ZH( g {
C',uY7}< typedef T1 & result;
pr,1pqiAf } ;
AI9922}* template < typename T >
kXlI*h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\|M[W~8 {
z3>4 xn{ return (T & )r;
`@vksjxu }
[~`p~@\+ template < typename T1, typename T2 >
iU3PlF[B/o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RUVrX`u*( {
<p2\;\?4z return (T1 & )r1;
l7IF9b$c }
2pP"dX } ;
k5+ Fxf t'.:"H8BI template <>
}9;mtMR$ class holder < 2 >
>}JEX]V {
}LLQ+ public :
5 [4{1v template < typename T >
Re'3 bs:+ struct result_1
soX^$l
{
Ae1b`%To typedef T & result;
^< } ;
*Gj`1#Z$ template < typename T1, typename T2 >
Ag8lI+
h struct result_2
1Y~'U
=9 {
8|5+\1!#/) typedef T2 & result;
6Lg#co}9 } ;
3 +`,'Q9 template < typename T >
fRkx ^u
P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6k<3,`VV| {
x;LO{S4Z return (T & )r;
b5f+q:?{ }
Wc;N;K52 template < typename T1, typename T2 >
roe_H> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<yvo<R^30 {
B[+b%a3 return (T2 & )r2;
u^WZsW }
%|j`;gYV } ;
MfKru,LSh P:1eWP 6KPjZC< 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> >。
ApplWa3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(|3?wX'2U 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B8!$?1*^a .1ep8O< return l(i, j) = r(i, j);
#cb9g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wjT#D|soI r/HG{XH` return ( int & )i;
Ea0EG>Y return ( int & )j;
\nL@P6X 最后执行i = j;
Y/pK 可见,参数被正确的选择了。
J{Ld)Q,^ T|
R!Aw. rL?{+S]&^) q~*|Wd'& o? K>ji! 八. 中期总结
]"j%:fr 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*/$] kE 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,JPDPI/a 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oU*e=uehj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Y ._Om}H -B-HZ_ C]ax}P>BQ M*~X pT3 #]^M/y
h s5MG#M 9 九. 简化
'RNj5r 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。
&lxMVynL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
LJt5?zQKrW 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:
9C5F#(uY 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^W^Y"0y9` +-*/&|^等
?iHcY, 2. 返回引用。
r'XWt]B+[ =,各种复合赋值等
T?`Ha\go 3. 返回固定类型。
zn|O)"C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vB5mOXGN q 4. 原样返回。
[?g}<fa operator,
pK/RkA1 5. 返回解引用的类型。
#sbW^Q'I
operator*(单目)
%L-{4Z!"sI 6. 返回地址。
fQ_tXY operator&(单目)
-Q ];o~ 7. 下表访问返回类型。
Vn_>c#B operator[]
WM=)K1p0u 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
OGq=OW operator<<和operator>>
L[Wi[S6=)g FEBRUk6.h 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。
tlI]);iE, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*ODc[k'( ]J/;Xp template < typename Left >
6k+tO%{~ struct value_return
!L/.[:X {
(+BrC` template < typename T >
f;&XTF5D^ struct result_1
vH E:TQo4 {
gAsjkNt? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
87KSV"IU8 } ;
ZOx;]D"s UM0#S} template < typename T1, typename T2 >
Kf$6D 79# struct result_2
\fYPz }wt {
X[?E{[@Z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zNEN[ } ;
2%`8 } ;
qi8AK(v ogya~/ N2u4MI2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
i9peQ61{ +hlR 下面我们来剥离functor中的operator()
4(,X.GVY/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>F/E,U ] hWX4 P return l(t) op r(t)
;B:\e8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.l,NmF9 return op l(t)
*_ajb: return op l(t1, t2)
1D~B\=LL} return l(t) op
X-j<fX_ return l(t1, t2) op
y35e3 return l(t)[r(t)]
CdtwR0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^6!8)7b Lr`Gyl62 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
wvr`~ e 单目: return f(l(t), r(t));
-W|~YK7e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
LXR>M>a` 双目: return f(l(t));
bF +d_t return f(l(t1, t2));
.ffr2\'* 下面就是f的实现,以operator/为例
1 Va@w li}>xDSQ4 struct meta_divide
wMM1Q/-# {
/5\{(=0 template < typename T1, typename T2 >
P rv=f@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+bWo{ {
b}hQU~,E return t1 / t2;
2D3mTpw }
UK[+I]I
p } ;
iciRlx.$c z qd1G(tO 这个工作可以让宏来做:
g+C~}M_7 CY!H)6k #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Nk9w;
z& template < typename T1, typename T2 > \
7?
="{; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.O{_^~w_q 以后可以直接用
7~H$p X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
QCfR2Nn} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
F@ZB6~T~. (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
j~hvPlho ]\3<UL hXx:D3h 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
^j?"0| ~y ?v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\@6V{y'Zo class unary_op : public Rettype
8BnsYy)j {
YsRq.9Mr Left l;
/T 4GPi\lg public :
VB4ir\nF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t & 5s. h>/L4j*Z template < typename T >
N,ZmGzNP) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RRGs:h@; {
krXU*64 return FuncType::execute(l(t));
u>2opI~m }
yJ8_<A 9}d^ll& template < typename T1, typename T2 >
TZObjSm_v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SFqq(K2u {
9['>$ON return FuncType::execute(l(t1, t2));
M7(]NQ\TQ }
Lcs?2c:% } ;
&tlU.Whk+ g}I{- z*N%kcw" 同样还可以申明一个binary_op
Z$K[e X@~R< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$oi8<8Y class binary_op : public Rettype
Ga;Lm?6- {
hOm0ND?;1 Left l;
YUlH5rO3 Right r;
v=YI%{tx) public :
(i]0IYMXy* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z+Ej`$E{lD LT/*y= template < typename T >
s09 &A]G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_2<d6@} {
x0q`Uc return FuncType::execute(l(t), r(t));
kg$w<C@#" }
sg_%=; 9]a!1 template < typename T1, typename T2 >
bX+"G}CRP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
er>@- F7w {
v+d? #^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5>h#
hcL }
TnPx.mwK\ } ;
4'L.I%#tZ ov'C0e+o a &hj| 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
#:[CF: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:j;_Xw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
28 ;x5m)N 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。
M` |E)Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lZD"7om 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。。。
C)ebZ3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PtOYlZTe? 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)
9Ljd
or 下面是修改过的unary_op
-p20UP 1I RG`eNRTQ% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C33=<r[;N< class unary_op
xx[l#+:c {
,Z[pLF Left l;
}[ByN). k FE<M6a9@ public :
J-~:W~Qx4N h.aXW]]}(P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S6c>D&Q U5H5QW + template < typename T >
b|g=&T:pp struct result_1
r} a, {
t~
z;G%a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_z&H O } ;
m2to94yh gg
:{Xf*` template < typename T1, typename T2 >
PKt;]T0 struct result_2
+HY.m+T {
lFc^y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@)3orH } ;
~G8haN4 *En4~;l template < typename T1, typename T2 >
-KiI&Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O[HBw~ {
F3<Ip~K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r-c1_
[Q# }
SHe547X1 6Zq7O\ template < typename T >
| <- t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~|=G3(I[ {
w)%/Me3o return OpClass::execute(lt(t));
F ss@/- }
e&F=w`F\ vA0f4W 8+ } ;
RVa{% EdS7m,d + :k"{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
cK1RmL"3 好啦,现在才真正完美了。
cAzlkh 现在在picker里面就可以这么添加了:
MF4B 2d m7,;Hr( template < typename Right >
C'fQ Z,r-v picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZNY),3? {
J8PZVeWx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}wV/)Oy[ }
lgh+\pj 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。
3b1%^@,ACy p|'Rm]&jb xU$15|ny '=>l& ; k\lU
Q\/O5 十. bind
JS0957K 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.Wvg{ S- 先来分析一下一段例子
o\:vxj+%* f5hf<R),A }1Km h] int foo( int x, int y) { return x - y;}
c$R<j'7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[knwp$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
')~[J$qz 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^TCfj^FP 我们来写个简单的。
]YwvwmZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D>"!7+t|@a 对于函数对象类的版本:
iLJBiZ+ jI,?*n< template < typename Func >
=1% < struct functor_trait
q|N4d9/b {
,PZ[CX;H@ typedef typename Func::result_type result_type;
@d6N[?3; } ;
, @dhJ8/ 对于无参数函数的版本:
j'nrdr6n j+NpQ}t: template < typename Ret >
1_G5uHO struct functor_trait < Ret ( * )() >
N1espc@j {
NIxtT>[+3 typedef Ret result_type;
teg[l-R"7z } ;
??=su.b 对于单参数函数的版本:
D 13bQ&\B- 5:X^Q.f; template < typename Ret, typename V1 >
NUGiDJ+[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&3bh K5P {
}n$I #G}\/ typedef Ret result_type;
khfWU } ;
oD~q/04! 对于双参数函数的版本:
=FXq=x%9+ t{Gc,S!]5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yo"!C?82= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
XFWo"%}w {
mA0|W#NB typedef Ret result_type;
Gque@u } ;
</)QCl' d 等等。。。
wVtBH_> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
wxo{gBq ueV,p?Wo template < typename Func >
%pr}Xs(-f struct func_return
g2W ZW#a) {
7?"-NrW~ template < typename T >
S]}W+BF3 struct result_1
HWi: CDgm {
H0Ck%5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^ lM.lS>) } ;
w.R2' WR BZAF;j template < typename T1, typename T2 >
&Vmx<w struct result_2
2N}h<Yd9 {
+pJ~<ug] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
udGZ%Mr_ } ;
qq[Enf|/y } ;
Ai.^~#%X R#Hz%/:|A TWTh! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
glgXSOj yu@u0vlc template < typename Func, typename aPicker >
5{O9<~, class binder_1
~mYCXf oc{ {
{.D/MdwW; Func fn;
pl5Q2zq% aPicker pk;
@rt}z+JF public :
x$/:%"E ]ppws3*Pa template < typename T >
()%;s2>F struct result_1
f^9ntos| {
E8PlGQ~z{d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xzOM\Nq?O } ;
g%T` 6dvT c-bTf$6} template < typename T1, typename T2 >
so@wUxF struct result_2
/H<tv5mXJ {
ps@{1Rn1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"IKbb7x } ;
C#D8
E.W &1,{.:@e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
WiCJhVF3 Q'K[?W|C template < typename T >
b<"LUM*; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>`u/#mrd {
g,d'&r"JWt return fn(pk(t));
(G`O[JF }
wQw
y+S template < typename T1, typename T2 >
%E`=c]! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q"b62+03 {
|!.VpN& return fn(pk(t1, t2));
bd@1j`i }
HC/?o0 } ;
s.9_/cFWB $qy ST f,QBj{M, 一目了然不是么?
S# sar}-I 最后实现bind
]O.Z4+6w &(YNz9L 6T ,'Oz template < typename Func, typename aPicker >
k9 NPC" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g RBbL1 {
u[?M{E/HU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
AG(Gtvw }
i+eDBg6 1h#UM6 2个以上参数的bind可以同理实现。
MgUjB~)Y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"?#O*x G>w+J'7 十一. phoenix
1QJB4|5R# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
a7wc>@9Q, U#
7K^(E9 for_each(v.begin(), v.end(),
d0 qc%.s (
^A' Bghy do_
YB3?Ftgw [
_omz74 cout << _1 << " , "
JWo). ]
\2NT7^H# .while_( -- _1),
N(=\S: cout << var( " \n " )
56T{ JTo )
8$C?j\J|* );
mv\S1[<T 9 7Mi{Zz 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:
-VO* P 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
9 `z^'k& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}N%uQP#I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
j]bNOC2.L >}'WL($5U W@FRKDixG template < typename Cond, typename Actor >
~Op~~
m class do_while
`g!NFp9q {
Tmr%r'i3 Cond cd;
Cso-WG, Actor act;
~#y( ]Xec2 public :
V4qv7 template < typename T >
&n-)Alx struct result_1
Z]x)d|3; {
uhO-0H typedef int result_type;
35PIfqm } ;
#AUV&pI[ p~NFiZ, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
S^*ME*DDz 3KN>t)A# template < typename T >
]B>g~t5J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ERZWK {
d<+@cf_9 do
/j:fc?yv {
wC~LZSTt act(t);
$KMxq= }
6h3TU,$r while (cd(t));
2(iv+<t return 0 ;
u RPvo}!=1 }
K6M_b?XekA } ;
a<d$P*I(cH k$v8cE 6;{E-y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6BIr{SY 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。
9G=HG={ 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。
CWW|? 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。
_ !H8j/b 下面就是产生这个functor的类:
M&~cU{9c ! j-JMa? Egr'IbB template < typename Actor >
tX
3y{W10" class do_while_actor
A&/VO$Y9wp {
IBSoAL Actor act;
^{R.X:a public :
w6FVSU]sY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
tX7TP( _l||69|. template < typename Cond >
0D:e P`` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L qdzqq } ;
Sxg&73;ZV hsZ}FLStJ `6QQS3fk! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l_z@.</8P@ 最后,是那个do_
-VP da @@w %^
g(2^ ; 6*Ag#Z class do_while_invoker
JDj^7\` {
$3D#U^7i public :
f%cbBx^; template < typename Actor >
IM9P5?kJ
? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9i*Xd$ G {
i8H!4l return do_while_actor < Actor > (act);
=V*4&OU }
"'\f?A9 } do_;
XX|wle1Kg *^t7?f[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vg ^&j0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QLum=YB 最后来说说怎么处理break和continue
n9x&Ws; 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。
PHHX)xK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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