一. 什么是Lambda
n>E*g|a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,SyUr/D 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,
>#:/
GN? jzj{{D[^ HEuM"2{DMM Ij#a class filler
TN
%"RL {
jSFN/C.9h public :
g&"(- : void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b66X])+4jE } ;
zkp
Apj]. 2&Byq UTTC:=F+ 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:
bS<@Rd{g @"I#b99 L,
{rMLM% Qsntf.fT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
aVP|:OAj @1F 'V' nF'xV44" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(J*w./ gFT~\3jp= ^@Qi&g`lr? 5ZA%,pH>Jq 二. 战前分析
kppRQ Q*[ 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。
Z% ;4Ed 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
?*'$(}r3 S/-7Zo&w+ QklNw6, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{%_j~ /* --------------------------------------------- */
'Y[A'.*}4 vector < int *> vp( 10 );
zcB2[eaV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_g 4/% /* --------------------------------------------- */
Q
H_W\W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%?f:" /* --------------------------------------------- */
*yaX:,'\$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B#aH\$_U /* --------------------------------------------- */
cIr1"5POXK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uXLZtfu{ /* --------------------------------------------- */
F4rKFMr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
z@~&Kwf\} }[z<iij4 [tqO}D ^W"Q(sh 看了之后,我们可以思考一些问题:
.NkAD-k` 1._1, _2是什么?
#\;>8 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
5)yOw|Bd 2._1 = 1是在做什么?
V+qJrZ,i 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+SQjX7]% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
PDIclIMS'F mhk/>+hF v
(ka,Dk3 三. 动工
V-_/(xt* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"]m*816' NGD*ce"w `x}
Dk<HF gKN}Of@^1 template < typename T >
0[lsoYUq class assignment
D;zWksq {
YN@6}B#1 T value;
fYhR#FVI public :
j`R<90~/ assignment( const T & v) : value(v) {}
xHB/]Vd- template < typename T2 >
T^$g N| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1s`)yu^`v } ;
JzMZB"Z? L}W1*L$;< i_u
{5 U; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
's[BK/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sS2_-X[_ Kej|1g1f a jQqj. #, Q}NO#vT class holder
0/\PZX+ {
bar0{!Y" public :
L)F1NuR template < typename T >
v**z$5x9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Dz`k[mI {
b]*X<,p return assignment < T > (t);
r219M)D? }
x_==Ss } ;
?MC(}dF0 =4tO0 ptpW41t}^ 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:
'y9*uT~ $Z;B QJVH static holder _1;
;8P_av}C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
84=-Lw '{[!j6wt\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M8';%=@ 而不用手动写一个函数对象。
S_!hsY ~G>jw"r HU &) yl-fbYH 四. 问题分析
H9RGU~q4s[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
XOrcygb2 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+UxI{,L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=<{h^-j;a 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ITyzs4"VV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
XHxz @_rw v&fGCD\R 五. 问题1:一致性
}Y Q:6I 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
<uZPqi|| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*z0K%@M 0G5'Y;8 struct holder
->\N_|_ {
tPA:_ //
v~"Ef_` template < typename T >
S'o ]=& T & operator ()( const T & r) const
Xo Y7/&& {
Z_FNIM0f return (T & )r;
c45tmul }
IAI(Ix } ;
uPkb, :6~Z Fn!SGX~kx$ 这样的话assignment也必须相应改动:
6xarYh( )1f+ld%R template < typename Left, typename Right >
+Hj/0pp class assignment
[Tb\woU {
vM`7s[oAK Left l;
>AG^fUArH Right r;
(/K5! qh public :
xW>ySEf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z:@6Lv?CN template < typename T2 >
3_W{T@T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>
\3ah4"o } ;
^av6HFQ aG!
*WHt 同时,holder的operator=也需要改动:
R&#tSL !\;:36B#6 template < typename T >
,=|4:F9
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L/?]^!. {
)11W)G`w return assignment < holder, T > ( * this , t);
B'}"AC" }
,r=re!QI7 QHzgy? 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。
FXahZW~Ol 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^s{hs(8%R x=]S.XI return l(rhs) = r;
X|b2c+I 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。
?TpUf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*N F$1 /v#)f-N%zs template < typename Tp >
b,@aqu class constant_t
1fFj:p./l_ {
.9h)bf+ const Tp t;
!][F public :
_KN/@(+F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M2@;RZ(| template < typename T >
Hi7y(h?wj const Tp & operator ()( const T & r) const
C\Vg{&' {
l -.(Ez* return t;
%NajFjBI }
|g-b8+.=] } ;
rh%m;i<b #@qN8J}R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%=Tr^{i 下面就可以修改holder的operator=了
K
|*5Kwi ^jD1vUL 2: template < typename T >
>jx.R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-5bA
$ {
`rb>K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:%X Ls, }
Rc[ 0aj: WE6\dhJ< 同时也要修改assignment的operator()
4=[7Em?oLb #E$X,[ZFo template < typename T2 >
]@
M5_%p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N|:'XwL 现在代码看起来就很一致了。
kV&9`c+ #sB,1" 六. 问题2:链式操作
UiQEJXwnz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jz'< 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。
2oVV'9;B 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。
!EBY@ Y1 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。
+K~NV?c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{1-V]h.<J $uh z template < typename T >
4n0xE[- struct result_1
}< 5F {
K#mOSY;} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,Zf
9RM } ;
#8h;Bj oPQtGl p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3l1cyPv [A2`]CE<@ template < typename T >
Y&.UIosWb struct ref
K^[#]+nQ {
5|8^9Oe5 typedef T & reference;
s!+
pL| } ;
e Y$qV} template < typename T >
oG oK, struct ref < T &>
d_z59 {
"3CJUr:Q typedef T & reference;
'gMfN } ;
2 QTZwx OE`X<h4r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9~\kF5Q" G$M9=@Ug template < typename T >
~x:DXEV, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.)tSg {
+IFw_3$ return l(t) = r(t);
eU@Cr7@,| }
t=
#&fSR 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。
&a0r%L()X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'tgKe!-@ ?~e3&ux 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
o{:xp r=( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
oqd;6[%G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LNYKm~cN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.Pndx%X9s 最后的布局是:
4,Ic}CvM Add
8IQtz2 / \
!^oV # Divide 5
2}6%qgnT- / \
=T?}Nt _1 3
"r4AY 似乎一切都解决了?不。
jKIxdY:U 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。
LW6ZAETyL 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。
@$^bMIj@W OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
;*TIM%6# K)tQ]P template < typename Right >
%]gTm7
=t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3g'S\G@ Right & rt) const
/1=4"|q>h' {
MM_k
]-7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|077Sf| }
fEf_F
r 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^nJyo:DO; XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
!^#jwRpeN 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&F:IIo7 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
p@!nYPr. 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
B(a-k? 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
tsOrt3 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
jdZ~z#`(!: 8I20*# template < class Action >
6k{2 +P class picker : public Action
H={DB {
Y`7~Am/r;& public :
XgN` 7!Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
Mv544>: // all the operator overloaded
>WJf=F`_H } ;
9O`
m,t S1Z2_V Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
(/!r(#K0,' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
=!O*/6rz }VS3L_
;}/ template < typename Right >
uzmk6G
v picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^'CPM6J {
sQ6}\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`g8E1-]l }
FMNm,O] fx=Awba Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0nn okN^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
KoE8Mp 3~,d+P template < typename T > struct picker_maker
Y$N)^=7 {
1c3TN#|)W typedef picker < constant_t < T > > result;
0q>P~]Ow } ;
iHwLZ[O{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
9TF f8'?d {
:tIC~GG]_) typedef picker < T > result;
ur
:i)~wXn } ;
=U8a ?0 ]{"Br$ 下面总的结构就有了:
,NnhHb2\ 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。
RZM"~ 0 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。
Vfv@7@q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0TfS=scT 至此链式操作完美实现。
IG(?xf\C l"\~yNgk FMkOo2{ 七. 问题3
4}_O`Uxh 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。
?9l [y u@ jX+\ template < typename T1, typename T2 >
9lB]~,z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Yi4Xva@ {
fLV"T_rk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>=]'hyn]] }
T+N|R xs\!$*R 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
uB!kM y5Tlpi`g template < typename T1, typename T2 >
4w#``UY)' struct result_2
wApMzZ(X2y {
83;NIE; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
I^oE4o } ;
D")_;NLE1 \~LQ%OM 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
RI68%ZoL 这个差事就留给了holder自己。
Wrr cx( yLsz8j-QJ .uNQBBNv template < int Order >
h" H2z1$ class holder;
Cy*|&=>j template <>
aR\\<due class holder < 1 >
=)hVn {
>~K
qg~ public :
1?
FrJ6V template < typename T >
=]-j;#'& struct result_1
-s9P8W {
bzdb|I6Z typedef T & result;
DJP2IP } ;
{O|'U' template < typename T1, typename T2 >
wvrrMGU)a struct result_2
a>mm+L8y {
S(\9T1DVe typedef T1 & result;
Cgz D$`~ } ;
~+Z{Q25R template < typename T >
S1/`th typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OgF+OS {
Ela-,(Glk return (T & )r;
SZJ$w-<z }
%lg=YGLQB template < typename T1, typename T2 >
O@?kT;B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{QCf}@_]h {
BUwONF return (T1 & )r1;
Q[+ac*F=Y }
T97]P-}
} ;
L28*1]\Jh JWA@+u*k template <>
Fq9Q+RNMZL class holder < 2 >
_gD
pKEaY {
s}pIk.4ot! public :
iMfngIs | template < typename T >
6%Be36< struct result_1
lC=~$c: {
%%cHoprDa typedef T & result;
N41 R } ;
.rPn5D Y template < typename T1, typename T2 >
^xPmlS;X struct result_2
"QvmqI> {
:8A!HI}m{ typedef T2 & result;
7<H
|QL& } ;
z"*/mP2 template < typename T >
r!,}Z=cGe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W
d0NT@ {
_,</1~. return (T & )r;
r=c<--_@ }
<, 3ROo76 template < typename T1, typename T2 >
)G7=G+e; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Zs<KZGn-B {
Py{<bd return (T2 & )r2;
%p
X6QRt? }
xUfbW;;]UU } ;
.5!t:FPOv "`asFg ![f ![l 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
J~(Wf%jM~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H~ u[3LQz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
% >;#9"O4 ^*\XgX return l(i, j) = r(i, j);
2c?qV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LSQz"Ll
l 'EFyIVezg9 return ( int & )i;
?JxbSK# return ( int & )j;
z#F.xVg' 最后执行i = j;
Y?534l)j 可见,参数被正确的选择了。
F ]O$(7* -Z-IF#% 1wW)tNKIF E\; ikX&1 X\}Y 八. 中期总结
{647|j;e 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:
J9T3nTfL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/.M+fr S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7OWbAu; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;+1RUv G^"Vo x4 0P>OJYFr' 0j(M*
sl 34!dYr% ^t7x84jhL 九. 简化
7 h y&-< 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。
[31p&FxM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b|zg< 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:
)etmE 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
JY!l!xH(6 +-*/&|^等
wv^rS^~ 2. 返回引用。
%zU`XVNN+ =,各种复合赋值等
G|8%qd 3. 返回固定类型。
NA,CZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4 g.
bR 4. 原样返回。
W(RF n`g\ operator,
ny-7P;->8 5. 返回解引用的类型。
a^5^gId5l! operator*(单目)
S(aZ4{a@ 6. 返回地址。
Vx_rc%' operator&(单目)
wB>r(xQ' 7. 下表访问返回类型。
Il.Ed-&62 operator[]
{K#NB_*To 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HyiFy7j operator<<和operator>>
aQ j*KMc V0nn4dVO 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。
/WPv\L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4(l?uU$ u9=SpgB# template < typename Left >
,7,g%?_P struct value_return
|lH;Fq{\ {
qC!&x,}3 template < typename T >
B5X sGLV struct result_1
TO,rxf {
1xf=_F0`& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A$g+K,.l } ;
2}?wYI*:5| M\b")Tu{0 template < typename T1, typename T2 >
Ff^@~X+W< struct result_2
\RQ='/H* {
c^8o~K>w84 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>Q,zNs } ;
9]$8MY } ;
+D#Z n!P iAMtejw acd:r%y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~{>?*Gd&T PCc|}*b 下面我们来剥离functor中的operator()
aKF*FFX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`nR %Cav,U W&:[r/8wA return l(t) op r(t)
CGw--`#\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#n\C
| return op l(t)
G)>W'yxQ return op l(t1, t2)
*p ? e.%nd return l(t) op
N12:{U return l(t1, t2) op
v;y0jD#b return l(t)[r(t)]
~fz[x 9\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^C&+
~+ <I;*[;AK 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
FDFH,J`_ 单目: return f(l(t), r(t));
YC_3n5F% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
lhC6S'vq 双目: return f(l(t));
"fQRk return f(l(t1, t2));
cd;NpN 下面就是f的实现,以operator/为例
TY;U2.Ud H'RL62! struct meta_divide
-jg (G GJ {
_baYn`tFw- template < typename T1, typename T2 >
\o3"~\|6C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e1
*__' {
")s!L"x return t1 / t2;
NnxM3* }
SP
2 8 } ;
e{G_GycH IKvBf'%- 这个工作可以让宏来做:
|pZo2F!. oL/o*^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
zW{ 6Eg template < typename T1, typename T2 > \
nN`"z3o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{g/wY%u= 以后可以直接用
Q 882B1H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{j(4m 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
ioIv=qGdiP (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2xmk,&s <z#BsnjW{ ]>:^d%n,} 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
<D /a l9 ){Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
((3t: class unary_op : public Rettype
}$&WC:Lg {
YaFcz$GE_ Left l;
24@^{
} public :
Pw}_[[>$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d
O
A%F$Mk OKY+M^PP template < typename T >
Y4~vC[$x' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"!&B4 {
FuP}Kec return FuncType::execute(l(t));
y~#\#w{ }
^/KfH&E XK 3]AYH template < typename T1, typename T2 >
=mrY/:V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9$tl00 {
=Q?f96T return FuncType::execute(l(t1, t2));
o<4D=.g7D }
IlHY%8F{ } ;
;e;\q;GP <Ry$7t, wkT;a&_ 同样还可以申明一个binary_op
QaMDGD me. /o(!? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J~J@ ]5/ class binary_op : public Rettype
8$ DwpJ {
*C_[jk@6 Left l;
CX+9R3pa Right r;
/_OOPt=G public :
)1_(>|@oi binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u( 9X GoeIjuELR template < typename T >
fNxw&ke8& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kfjryo9 {
7zI5PGWw return FuncType::execute(l(t), r(t));
P0#`anUr1 }
G.ud1,S# wW()Zy0) template < typename T1, typename T2 >
h*'d;_(, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fOW_h {
PPgW
^gj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yq0# #__ }
IO[^z
v4F } ;
oWD)+5.] N *1 K`gc 4:A 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
&|z|SY]DL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e`ex]py<C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y`]rj-8f0B 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。
hZ o5p&b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(fd[P|G_] 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。。。
6H6Law!) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N?^_=KE@ 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)
/hfUPO5 下面是修改过的unary_op
'fl(N2t =AzOnXW:S template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~y@& } class unary_op
82.HH5Z{ {
[)iN)$Mv Left l;
FoLDMx( . =R=cA7 public :
s[Gswd .pKN4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z"3H{ A :3gFHBFDj template < typename T >
h{H]xe[Q struct result_1
fU`T\ {
q06@SD$
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.> ,Z kS } ;
d1lH[r!Z &&*wmnWCS{ template < typename T1, typename T2 >
ZZwBOGVU struct result_2
X$ PS(_M {
th90O|; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a^x
0 l } ;
yW:AVqE)t T#/ 11M$uQ template < typename T1, typename T2 >
XJ
_%! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$4:~*IQ {
) _#T c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=3pD:L }
Jb6& 8m \;P template < typename T >
lvG3<ls0K$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W >Kp\tD {
;wpW2%& return OpClass::execute(lt(t));
-/1d& }
)biX8yqhR fA;x{0CAMX } ;
=$[W,+X6f VgUvD1v?} Km%8Yw0+ 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
3 k`NNA 好啦,现在才真正完美了。
`dP? 2-Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
td%Y4-+ - OfW%&LAMQ template < typename Right >
$F<%Jl7_Z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^75pV%<% {
%jpH:-8'2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m2wp m_vV# }
=:kiSrBS3t 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
n2H&t>N \gjl^#; uTxX`vH@! D~XU`;~u hLCsQYNDU 十. bind
3@%BA(M 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
]U#JsMS 先来分析一下一段例子
]Pz|Oi+] ^"PfDTyA T<!\B] int foo( int x, int y) { return x - y;}
^V_ku@DY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:LU"5g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OA\vT${5 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。
j'#)~>b 我们来写个简单的。
D<lQoO+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$b&BH'*'~ 对于函数对象类的版本:
p|xs|O6{ uv?8V@x2 template < typename Func >
CD*f4I#d struct functor_trait
Ka[Sm|-q {
9<+;hH8J_r typedef typename Func::result_type result_type;
"v*oga% } ;
mrw]yu;2<n 对于无参数函数的版本:
|k/`WC6As.
zjZ;xn template < typename Ret >
sDW"j\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cb4d|yiS8 {
i7Y
s_8A"9 typedef Ret result_type;
f$~ _FX } ;
zZS>+O 对于单参数函数的版本:
&\CJg'D:m ay!6T`U` template < typename Ret, typename V1 >
WV5r$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"H
wVK {
z36brv<_'p typedef Ret result_type;
>eYU$/80 } ;
Fr938q6^- 对于双参数函数的版本:
b|\{ !N] H8(0.IR template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;$E~ZT4p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^TuP=q5? {
N>W;0u! typedef Ret result_type;
1R^XWAb } ;
~*,Ddwr0a 等等。。。
Fjb4BdZP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
IG2 `9rR uOivnJ? template < typename Func >
N2+mN0k; struct func_return
o(v"?Y 6 {
{ziYd;Ys1 template < typename T >
_RA{SO struct result_1
gNMKGf\Y {
Zi2Eu4p l{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-52@%uB } ;
KNO*)\
@'k,\$ / template < typename T1, typename T2 >
;W$w=j:
O{ struct result_2
XZUB*P}]D {
y{&{=1# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qY*%p } ;
IL8'{<lM } ;
u`L!za7fi )zk?yY6 U#UVenp@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mTrI""Jsu; =Ov;'MC template < typename Func, typename aPicker >
IxK 3,@d class binder_1
)n[`Z# {
EDPI*@> Func fn;
?vL^:f[" aPicker pk;
uJ)\P public :
/jK17}j ~8Dd<4?F] template < typename T >
ZPxOds1m struct result_1
C[J`x>-K {
^G7n# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q9 x` Uy } ;
qw
Kh,[] P}.yEta template < typename T1, typename T2 >
{$u@6&
B struct result_2
E:dT_x<Y {
!)51v { typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XSHwE)m } ;
RJ`/qXL pO 7{3% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~3* ZG v0H>iKh7 template < typename T >
6"rFfdns typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Rr&. {
4<eJ return fn(pk(t));
Y+PvL|`O }
;03*qOYc template < typename T1, typename T2 >
x/jN&;"/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
no\}aTx {
+2k|g2 return fn(pk(t1, t2));
40l#'< y; }
|]2eGrGj4 } ;
sP8-gkkor |Z^c#R pFv[z':&Q 一目了然不是么?
E#HU?<q8 最后实现bind
Q+%m+ /Zq v,x%^gv 0 J?,!1V= template < typename Func, typename aPicker >
48"Y-TV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2YP"nj# {
t2-zJJf8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l.NkS }
o4I!VK(C#s DHu jpZXQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
XKPt[$ab 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。
k
@/SeE Ll E_{||h 十一. phoenix
+/_B/[e<> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1-Wnc'(OK $nd-[xV for_each(v.begin(), v.end(),
GzZ|T7fm (
Uub%s`O do_
[XU{)l [
S
bqM=I+ cout << _1 << " , "
4`5Qt=} ]
o!_; H}pq .while_( -- _1),
([XyW{=h! cout << var( " \n " )
m=y,_Pz>U )
OaCj3d> );
z?) RF[ d\<aJOi+- 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&u`rE"" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
[Jh))DIx operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2Q_{2(nQb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
AYQh=$)( ][K8\ .gsu_N_v template < typename Cond, typename Actor >
2D_Vo ])l/ class do_while
n YMf[kW {
[,?A$Z*Z| Cond cd;
j]F3[gpc Actor act;
mM^8YL public :
uM!r|X)8 template < typename T >
H=SMDj)s+ struct result_1
{^O/MMB\\% {
#Uk6Fmu] typedef int result_type;
Gqz)=' } ;
&\D<n;3 zSvHv s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uXW.
(x7"f Fu$Gl$qV?% template < typename T >
Ty`=U>K| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aZCZ/ {
?;7>`F6ld do
btz3f9 {
R#^pNJN act(t);
FbNQ }
-EIMh^ while (cd(t));
Gg,k return 0 ;
`,]PM)iC }
3K]0sr } ;
q@yabuN@,j .xQ'^P_q [B;Ek\ 5W 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F"? *@L 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。
lSv;wwEg 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。
$W]guG 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
FNRE_83 下面就是产生这个functor的类:
qBrZg
0
9'o ~l(tl[ template < typename Actor >
jsht2]iq3K class do_while_actor
&IY_z0= {
EF{'J8AQ Actor act;
XQ y|t"Vq> public :
,colGth54 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kF~e3A7C Yzx0 [_'u template < typename Cond >
W
9MZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gxtbu$ } ;
zC;lfy{f= jJC((1| #mxfU>vQ: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
JJ06f~Iw[ 最后,是那个do_
yp'>+cLa #u(,#(P'# JNCtsfd class do_while_invoker
7}85o
J {
l:}4
6% public :
>5W"a?( template < typename Actor >
YQsc(6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[`dipLkr {
%+J*oFwQu return do_while_actor < Actor > (act);
.[s82c]]6 }
_
9]3S>Rn } do_;
%E_{L 4'|:SyOm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
84cH|j`w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(ZsR=:9( 最后来说说怎么处理break和continue
ZJM^P'r.1c 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。
eR;0pWVl 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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