一. 什么是Lambda
G'epsD,.bX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%MIu;u FR 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,
[X
I5Bu ~ Cse0!7_T _ E%[D( mSzwx/3" class filler
p"JSYF
9] {
EW!$D public :
AVJk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
dnx}c4P } ;
GGBe/X a~%ej.)l d!d
3r W;A 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:
^Y&Cm.w ^d"J2n,7L i-<=nD&?t k`t'P6
bU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ceOjuzY ^AM_A>HnG wv7jh~x(4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cC[n~OV <r kW4 B -KOf -{wuF0f 二. 战前分析
79V5{2Y*U 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。
$i1A470C 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
8 N` $7^^ *"5a5.`%, =?lT&|" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<_>6a7ra /* --------------------------------------------- */
/;0>*ft4 vector < int *> vp( 10 );
z>{KeX: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
TAi\#cnl(6 /* --------------------------------------------- */
E,|n' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g IKm /* --------------------------------------------- */
w?*KO?K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
PYUY bRn /* --------------------------------------------- */
Mz^s^aJEE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|:?.-tq /* --------------------------------------------- */
o
,!"E^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YfalsQ8 q!TbM" =4D_-Q $O>@(K 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jv<)/Km` 1._1, _2是什么?
Id*^H:]C# 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。
%(Ys-GeGr 2._1 = 1是在做什么?
""+*Gn7^8 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。
pd1m/: 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。
;?!rpj E
oR(/*' OT[m
g4& 三. 动工
.g#=~{A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7`/qL " rrWk&;? L8zqLDi& qWpC e*C template < typename T >
&V3oW1*W class assignment
gdK/:%u3 {
*N r|G61 T value;
>FHsZKJ
public :
-IS9uaT5 assignment( const T & v) : value(v) {}
."X~?Nk template < typename T2 >
Yel(}Ny T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2P
?Iu& } ;
h %s h6e$$-_ )r i3ds 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
713M4CtJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qlJOb}$ I 4sQAR6_SW~ {?y7' QL2y,?Mz7 class holder
B|=maz:_ {
aTm.10{^ public :
weV#%6=5\ template < typename T >
cv4M[]U~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
1hyah.i]Y {
RG3G},Q return assignment < T > (t);
Q$0%~`t }
%m) h1/l } ;
3x0wk9lND yTt (fn:; ->&VbR) 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:
BmFME0 O`jA-t static holder _1;
j~H`*R=ld# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`_A?a_[* vx@p;1RU` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[Be53U{= 而不用手动写一个函数对象。
"T%'Rp`j| xg^^ @o @%nUfG7TQ X9A[
四. 问题分析
SQU%N 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。
]~Vu-@
/} 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。
#ljg2:I+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pf@}4PN} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*.c9$`s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)x x/di 50aWFJYw 五. 问题1:一致性
&jZ|@K? 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?|
&[Zap6] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#(+HSZm {U '&9_y struct holder
ENWB|@B {
wV&f|JO0+ //
doO
Ap9% template < typename T >
]MLLr'6? T & operator ()( const T & r) const
y6Epi|8 {
{dx /p-Tv return (T & )r;
(E}cA&{ }
*.]E+MYi* } ;
>X,Ag fEG3b#t N 这样的话assignment也必须相应改动:
Gi2ad+QH- H
L|spl(c template < typename Left, typename Right >
? < O class assignment
T5jG IIa {
"E|r 3cN Left l;
Ru^ ONw" Right r;
I/V )z9 public :
W}2 &Pax assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L sDzV) template < typename T2 >
QcG5PV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EhPVK6@ } ;
.hlQ?\ QiE<[QP{g 同时,holder的operator=也需要改动:
rKQASRF5* px}7If template < typename T >
Ipz
1+
#s' assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d6@jEa- {
#O9*$eMw return assignment < holder, T > ( * this , t);
k\c &2T]W }
B+e_Y\Bu G(OT"+O, 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。
nN`Z0? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'<&EPUO -)OkG#J@ return l(rhs) = r;
PWk?8dL- 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。
]6BmCh 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*Qg5Z &:;;u\ template < typename Tp >
f;Bfh3 class constant_t
.eabtGO, {
Q_kT}6#(J= const Tp t;
Z0ncN]) public :
,M@m4bx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_:gGD8 template < typename T >
S
$_Y/x const Tp & operator ()( const T & r) const
$EQT"ZX>%i {
[|[sYo return t;
> 1r[]&8 }
YNg\"XjJM< } ;
_(6B. KZ!N{.Jk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g|._n 下面就可以修改holder的operator=了
fATA%eA8; H6ky)kF& template < typename T >
&V#z kW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{yHB2=nI {
gR;8ht(pd( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uspkn1- }
;c X^8;F0 Sj0 ucnuHi 同时也要修改assignment的operator()
Im?= e Oj"pj:fB template < typename T2 >
!u53 3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{\svV
0)~ 现在代码看起来就很一致了。
,qe]fo > 5BU%%fBJ. 六. 问题2:链式操作
Ig02M_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\,l.p_< 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。
8|5Gv 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。
oEenm\ZI 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。
Txt%nzIu 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)l#%.Z9 :Hzz{' template < typename T >
(:?5 i` struct result_1
pHj[O?F {
nIyROhZ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'&-5CpDUs } ;
#QTfT&m+G} \!UF|mD^tG 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:
jr,&=C( DJViy template < typename T >
g[EM]q, struct ref
mq
J0z4I} {
.'^6QST typedef T & reference;
pcI& } ;
M<{5pH(K template < typename T >
q GpP, struct ref < T &>
I|g@W_ {
lh,ylh typedef T & reference;
}uF[Ra } ;
p^KlH=1n.6 Rwc[:6;fn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I&TTr7 JrCf,?L^ template < typename T >
L_THU4^j
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mL:m;>JJ n {
DKy>]Hca return l(t) = r(t);
~\IF9! }
QKp+;$SE' 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。
+cz"`T`X 2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.cg= r5MxjuOB1 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
3>-[B`dD( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y|q@;*rGNa _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jlu`lG*e& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(NH8AS< 最后的布局是:
Js\-['` Add
9J~:m$. / \
K1?Z5X(b
Divide 5
E4sn[DO / \
J)9 AnGWe _1 3
"/ tUA\=j 似乎一切都解决了?不。
9W{,=.%MX$ 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。
CfPXn0I 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。
V";mWws+?# 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:
K #qoR /: &`9j)3^J. template < typename Right >
e>L5.~i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A",eS6 Right & rt) const
]b4pI*:$I {
Ik`O.Q.} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<8u>_o6 }
o3Mf:;2c C 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BZovtm3E 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。
b8rp8'M) 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。
W|)GV0YM 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。
99 <4t$KH 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。
E%<w5d.lq 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?
UZzNVIXA% 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:
]i-P-9PA4
^I]LoG: template < class Action >
'e}uvbK class picker : public Action
=yl4zQmg$ {
Yo >`h2C4 public :
x&at^Fp picker( const Action & act) : Action(act) {}
CQ@LmTW[ // all the operator overloaded
/8f>':zUb } ;
an3~'g? AXz-4,=xX 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。
u@<Pu@?xm 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:
:lUX5j3 nN>J*02( template < typename Right >
<^d!Vzr] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cNe0x2Z$? {
h,^BC^VU9- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U
z"sdi }
?n)Xw)] Z:K+I+:t Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$z*@2Non 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。
+ c`AE M2}np template < typename T > struct picker_maker
O`cdQu {
ov8
ByJc typedef picker < constant_t < T > > result;
?Phk~ jE } ;
7; p4Wg7k} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`YPe^!`$ {
Ve)ClH/DW typedef picker < T > result;
YPu9Q } ;
?N:B rvW!7-R 下面总的结构就有了:
*D2Nm9sl 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。
t5xb"F
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。
Rv98\VD" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
85'nXYN{d 至此链式操作完美实现。
djWcbC=g_ )D;*DUtMVm ~e{H#*f&1/ 七. 问题3
=/[ltUKs:a 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。
JjQ8|En T'E]
i!$ template < typename T1, typename T2 >
S@x}QQ|. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UEzsDJu {
1!vPc93 $$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R,%_deV\( }
YydA6IK4 ?]^zD k@~ 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:
@<2d8ed Bz?l{4". template < typename T1, typename T2 >
c7\VTYT struct result_2
Pg`JQC| {
9 CB\n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xOythvO } ;
t-WjL@$F/ -OrR $w|e 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?
o]<jZ_|gB 这个差事就留给了holder自己。
vYdR ht\( n0Go p^3 Jy]Id*u9 template < int Order >
6JhMkB^h class holder;
ygN>"eP template <>
pV7N byb4 class holder < 1 >
{Bh("wg$Lk {
)>\4ULR83 public :
!DPF7x(-{ template < typename T >
|m)kN2w struct result_1
K/^
+eoW( {
t0q_>T-kt typedef T & result;
OiF{3ae( } ;
i\)3l%AK]T template < typename T1, typename T2 >
=Q-k'= 6\ struct result_2
);Z]SGd {
2:Q(Gl`<l typedef T1 & result;
;\qXbL7 } ;
?n.)&ZIx0 template < typename T >
qNxB{0(D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VevNG* {
}x:0os return (T & )r;
-p`L%xj\ }
4J5pXlzV template < typename T1, typename T2 >
FbAW_Am( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<C'Z H'p {
OUI6
ax\[ return (T1 & )r1;
g\Ak;03n }
9#qeFBI } ;
"k:=Y7Dx F)SP aC4 template <>
]3ifdGk class holder < 2 >
aE)by-' {
T/l1qcf`wT public :
Lg4YED9# template < typename T >
/ylc*3e'4 struct result_1
9[VxskEh {
/1d<P! H typedef T & result;
"UG
K8x } ;
&J$##B template < typename T1, typename T2 >
e"k/d< struct result_2
OX\$ nQ\o {
W\8Ln> typedef T2 & result;
Z(e^ iH } ;
?qmp_2:WU template < typename T >
_'!kuE,*1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GS;%zdH~ {
x GH1epf return (T & )r;
)*|(i] }
ut_pHj@ template < typename T1, typename T2 >
&^!h}D%T/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8AL\ST51x" {
6ZOy&fd,Ty return (T2 & )r2;
1$pb (OK }
XN;&qR^j } ;
BMFF= Q`ME@vz S_b/DO 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> >。
Xj@+{uvQB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`)Ky0&? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\+m$ *jITOR!uF` return l(i, j) = r(i, j);
pK}=*y~$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
? mv:neh IRW^ok.'b! return ( int & )i;
pf&ag#nr return ( int & )j;
t
Rm+? 最后执行i = j;
s^hR\iY 可见,参数被正确的选择了。
eGL<vX tg\|? 2eb1lJdS 3<:jx~y> eSfnB_@x2 八. 中期总结
?X9UTOx 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:
4w93}t.z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Z[?mc|*x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e,0-)?5R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3n]79+w@z *
F4UAQzYb :TalW~r| UvJ;A h6v07 7qG b5a.go 九. 简化
q7\Ovjs0 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。
-c*\o3) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(xpn`NA 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:
=QOg 6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5(m(xo6 +-*/&|^等
`yiC=$*[ 2. 返回引用。
|~0UM$OB^3 =,各种复合赋值等
i|WQ0fD 3. 返回固定类型。
4hs)b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
B?bW1 4. 原样返回。
>jg0s)RA' operator,
mtAE 5. 返回解引用的类型。
?C-Towo=i operator*(单目)
78 f$6J q 6. 返回地址。
kz}R[7
operator&(单目)
U7h(`b 7. 下表访问返回类型。
3gEMRy*+ operator[]
9=`W p6Gmn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
p@
NaD=9 operator<<和operator>>
pzZk\-0R #xh_ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
q5DEw&UZJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.a'f|c6 7gF"=7{- template < typename Left >
O+q/4 struct value_return
88s/Q0l {
8'
DW#% template < typename T >
~`ny@WD9 struct result_1
};L ^w: {
^h' Sla typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I:cg}JZ>| } ;
i1lBto[ S$,'Q^~K template < typename T1, typename T2 >
u\yVR$pQ struct result_2
fWnD\mx?0 {
]6r;}1c
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zi9[)YqxPH } ;
g4p } ;
]}|byo SRIA*M.B} Yr.sm!xA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^TY;Zp "Jq8?FoT 下面我们来剥离functor中的operator()
(V`Md\NL` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i%m"@7.kk W,5Hx1z R return l(t) op r(t)
=@&cH Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
s$ENFp7P return op l(t)
EOj"V'! return op l(t1, t2)
b?X.U}62_ return l(t) op
l e4?jQQ@L return l(t1, t2) op
+ZMls
[ return l(t)[r(t)]
<7SpEVQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t_^X$pL Fb22p6r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Hmt^h(*/2 单目: return f(l(t), r(t));
[epi#]m return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*a;@* 双目: return f(l(t));
%
2$/JZ return f(l(t1, t2));
P262Q&.}d 下面就是f的实现,以operator/为例
H,fZ!8(A_) )L{ghy struct meta_divide
^DeERB {
R0ID2:i]F template < typename T1, typename T2 >
eV:9y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MTg:dR_ {
a7zcIwk
'{ return t1 / t2;
fZ04!R }
I-y#Ks1p+ } ;
KqBk~-G #} ~qqJ G2 这个工作可以让宏来做:
9EDfd NN L37 Y+C// #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{vUN+We template < typename T1, typename T2 > \
&,A64y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?Nf>]|K:Q 以后可以直接用
1tTgP+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(~CLn;' 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
AjcX N (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。。。)
MYJg8 '[j _vSn` drzL.@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
:I -V_4b \PDd$syDA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
NI#X@ class unary_op : public Rettype
NH$r
Z7$ {
\^ghdU Left l;
Dd;Nz public :
(?_S6HE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w0w G-R ? mxb(<9O template < typename T >
O+g3X5f+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~ P~ {
M@ed>. return FuncType::execute(l(t));
q0f3=" }
^O^l(e!3 lY|Jr{+Ln template < typename T1, typename T2 >
U2uF&6v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Gv[8'I {
'YNT8w/3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
^Wxad?@ }
GKN%Tv:D_ } ;
GpZc5c !Mi;*ZR 64hk2a8 同样还可以申明一个binary_op
o-}R?> :ba5iMa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2M#r] class binary_op : public Rettype
3nZo{p:E {
,%\o4Rc'o Left l;
t#q<n:WeYU Right r;
pZ/>[TP(%F public :
': N51kC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FQ
g~l4WX O_Oj|'bBC template < typename T >
Cvn#=6V3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
()~pY!)1/ {
yAoe51h? return FuncType::execute(l(t), r(t));
LpR3BP@At }
`rf_7 +$oF]OO template < typename T1, typename T2 >
]\7]%( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E b=}FuV {
^Z:~91Tv-_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jDQZQ NS }
^ f# FI& } ;
-_`>j~ ,o)d3g-&g %-d]X{J: 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
76u&EG% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`uC@nJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Pp )3(T: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?O>V%@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<=f}8a.R3 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
H^YSJ6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
oWYmj=D~2z 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
a'z) 下面是修改过的unary_op
+nJUFc lo[.&GD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=$]uoA class unary_op
)_U<7"~0l {
>nzdnF_&zW Left l;
,yd?gP-O E9~Ghx. public :
33!oS&L o7|eMe?<t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]xuG&O"SBV trAkcYd template < typename T >
<:?r:fQX struct result_1
OF\rgz {
L'u\w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2Lx3=[ik } ;
aG^4BpIP iezO9` template < typename T1, typename T2 >
k{'0[,mx# struct result_2
Yb E-6|cz {
EW3(cQbK typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k1QpKn* } ;
y- 1 pR j$+nKc$ template < typename T1, typename T2 >
TA{\PKA) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Ux<aiY]a
{
5H ue7'LS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8 XU1/i7N }
1Z9qjV%^ >yULC|'F&~ template < typename T >
Z,=7Tu bR# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y 'ow {
B[KJR?> return OpClass::execute(lt(t));
aoXb2 2]{ }
B'fb^n< l,kUhZ@W } ;
#FNcF>3> lyGhdgWc JYTP
2 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
,G2TVjz 好啦,现在才真正完美了。
2sJ(awN> 现在在picker里面就可以这么添加了:
92 [;Y 3\B>lKhQ template < typename Right >
yxH ( c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]wtb-PC {
QDu 2?EYZq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o#skR4lwe }
U-|NY 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。
uXKERzg Ry'= ke _A=$oVe ~m$Y$,uH )'~6HO8Z 十. bind
={z*akn, 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
RRI"d~~F6 先来分析一下一段例子
-:na:Vsi PbmDNKEh{ S;)w. int foo( int x, int y) { return x - y;}
;dJ1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-q*i_r:, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
} q$ WvY/ 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。
=F@Wgn, 我们来写个简单的。
(JM5`XwM
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9o+)?1\ 对于函数对象类的版本:
QDhOhGK (_"*NY0 template < typename Func >
T7#W0^tj struct functor_trait
07[_.i.l {
o}$EG typedef typename Func::result_type result_type;
2* 2wY = } ;
Ba!J"b] 对于无参数函数的版本:
*3?'4"B{8 Dp':oJC template < typename Ret >
2n|K5FR() struct functor_trait < Ret ( * )() >
!Ze5)g%H {
'JRvP!] typedef Ret result_type;
`tn{ei } ;
D8xmE2% 对于单参数函数的版本:
hK_LEwd; <?@NRFTe template < typename Ret, typename V1 >
3h *!V6%q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@WVcY:1t# {
/@,j232 typedef Ret result_type;
]4pkcV
P } ;
EUxG Aj$- 对于双参数函数的版本:
@g&ct>@y 8/=L2fNN[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dzDqZQY$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v^1pN>#%g {
BDjn
!3 typedef Ret result_type;
r_-_a(1R: } ;
{PVW D7 等等。。。
4/wa+Y+=vt 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,d {"m)r< iy%ZQ[Un template < typename Func >
IkGfnXJ struct func_return
`a2n:F {
J{k79v template < typename T >
-$dXE+& struct result_1
GhIKvX_N {
SgS~ {4Zx* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Mw;sLsu } ;
2u5|8 i*@<y/&' template < typename T1, typename T2 >
iT%} $Lu~ struct result_2
yc?a=6q'm {
}#n;C{z2e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~1>.A(,=z } ;
PEc=\? } ;
ZR(x%ews ,.}]ut/Tm w.\&9]P3~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0Nnsjh 1q,{0s_kp template < typename Func, typename aPicker >
23DiW#o' class binder_1
OUhqMVX9C {
Kq;8=xP[ Func fn;
z}MP)|aH: aPicker pk;
/,g ,Ch<d public :
r(RKwr:m 6I4oi@hZz template < typename T >
'2[albxSc struct result_1
@
<
Q|5 {
n6BQk2l typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y\$ySvZ0 } ;
s=0BMPDgm
~Hr}] template < typename T1, typename T2 >
]hFW73FV struct result_2
}#^
B#?O {
TztAZ2C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/(.mp<s0 } ;
sXD1C2o d'G0m9u2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=*r])Vg^ RsY3V=u template < typename T >
'qOREN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z2'Bk2 L {
c'S,hCe* return fn(pk(t));
M!REygyx }
F!]lU`z)= template < typename T1, typename T2 >
=AEBeiz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?B}{GL2) {
$h*L=t( return fn(pk(t1, t2));
8n*.).33 }
<w)r`D6 } ;
U'<KC"f:'! /Sc l#4bW t+1 %RyKFB 一目了然不是么?
TjwBv6h 最后实现bind
^$'z!+QRM p IU&^yX> .ZJRO>S template < typename Func, typename aPicker >
7aQc=^vaZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+h r@#n4A {
no9;<]4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&GB:|I'%7 }
WRrd'{sB vJ-q*qM1 2个以上参数的bind可以同理实现。
k{Me[B 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。
>o7n+Rb: 29?,<bB) 十一. phoenix
3tZ]4ms} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
98uV6b~g 2gCX}4^3b for_each(v.begin(), v.end(),
'8{Ne!y (
-\
EP.Vtz do_
+/)#( j@ [
S|]X'f cout << _1 << " , "
4'!c*@Y
]
?C&z]f3(: .while_( -- _1),
K0}pi+= cout << var( " \n " )
cM$P`{QrM )
8>WC5%f* );
dAkgR~ @jsDq
Ln 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(?(zH3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=Q+=
f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/7t>TYip! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
](wvu(y\E eFL=G% xx{PespNt template < typename Cond, typename Actor >
O4^8jK} class do_while
t ]_VG {
2IKnhBSV3 Cond cd;
A .EbXo/ Actor act;
TiO"xMX public :
JAQb{KefdO template < typename T >
"6us#T struct result_1
FMClSeO7
{
p4-o/8rO typedef int result_type;
uoX:^'q
} ;
EB2!Hp uQ3 -wSg2'b4E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1>E<8&2[L ZRg;/sX] template < typename T >
RkBb$q9F] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V9dF1Hj {
R)RG[F# do
}5}.lJ: {
7,lq}a8z act(t);
.[3Z1v, }
zY('t!u8 while (cd(t));
2gq9k}38 return 0 ;
p|&Yku= }
G
%Q^o5m } ;
}7
c[Q($K t_qNq{ ]A<~XIu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fH> NJK; 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}Hxd*S 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4bn(zyP 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
HY%i`]4X 下面就是产生这个functor的类:
%
<qw t`,`6@d aW`Lec{. template < typename Actor >
c;n *AK class do_while_actor
'-"/ =j&d[ {
S7L=#+Z Actor act;
YtfVD7m public :
<F=xtyl7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Gch[Otq]% lo,$-bJ,<, template < typename Cond >
h_T7% #0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%]8qAtV^3j } ;
"0cID3A$ ek}a}.3 { Dqe^E%mc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:"IE 最后,是那个do_
\8 h;K>=h eK!V
); IuRmEL_Q_ class do_while_invoker
[ zEUH:9D {
)_i
qAqkS public :
?Vdia:
template < typename Actor >
52,m:EhL do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5wh|=**/ {
(C@~3!AVa return do_while_actor < Actor > (act);
,]cD }
Hqn#yInA7~ } do_;
~tR~?b T pD01,5/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_Gjk;|Sx<I 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
66I"=: 最后来说说怎么处理break和continue
9=V:&.L 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。
c(n&A~*AJ% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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