一. 什么是Lambda
v_7?Zik8E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^/H9`z; 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,
Y<"BhE ;B,6v P# n*Q~<`T 2c
Pd$j class filler
}\s\fNSQ/ {
h:J0d~u public :
hyPVt6Gkj void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v *pN~}5 } ;
&ml7368@ +Ui @3Q fC \Cx;q- 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
\N[Z58R !z N"+o=nS bu
j}pEI 4~bbng for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|lnMT)^D orGkS<P ks}J
ke> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
d5hYOhO[ 6BnP"R. [#}0) G1vg2'A 二. 战前分析
)$.::[pNA 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。
3)bC, 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
,?OWwm&J O:'ENoQ:& gHB*u!w7Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pr;z>|FgA> /* --------------------------------------------- */
&N`s@Ka vector < int *> vp( 10 );
a___SYl
'K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mw[T[ /* --------------------------------------------- */
HVq02 Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6G^x%s /* --------------------------------------------- */
Q|gRBu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O>h,u[0 /* --------------------------------------------- */
3[RP:W@% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8c6dTT4 /* --------------------------------------------- */
qir/Sa'[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4IT`8n~ OrZ =-9" 0G=bu5 uaX#nn?ws 看了之后,我们可以思考一些问题:
7;wx,7CUq 1._1, _2是什么?
OIqisQ7ZB 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。
eLvbPE_ 2._1 = 1是在做什么?
)37 .H^7 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。
['*{f(AI 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。
sv g`s,g 3>+9Rru r&MHww1i 三. 动工
Q7~9~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
swfcA\7R 3Y
L ;?*`WB lU}y%J@ template < typename T >
QO-R> class assignment
>R9_; {
Zs(I]^w;d T value;
6rx%>\UkS public :
`2B,+ytW8 assignment( const T & v) : value(v) {}
QXQ'QEG template < typename T2 >
e1EFZ,EcaO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
kPt] [1jo } ;
y,i ~w |4 5
aT>8@$Z^ o`]o(OP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZSBa+3;z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,D6hJ_: Ez= Q{g e13{G@ Zgw;AY.R> class holder
7eM:YqT/# {
T~238C{vh public :
o9j*Yz template < typename T >
[\Ks+S assignment < T > operator = ( const T & t) const
&yQilyU{V {
pZYcCc>6& return assignment < T > (t);
&sbKN[x M }
M<A jtDF% } ;
=&5^[:ksB 7jj.maK h6yXW!8 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:
`.Oj^H6 n%SR5+N" static holder _1;
6 aE:vR2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
udEJo~u wc&`/'<p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M;96Wm 而不用手动写一个函数对象。
rzR=% > z vM=k-Ec \NiW(!Z} @scy v@5)F 四. 问题分析
e(5:XHe 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。
h.QsI`@f 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。
TL29{'4V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!4"!PrZDB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q{fgsc8v\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ZQ%4]=w g!#M0 五. 问题1:一致性
(O&R-5m 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?|
ut<0- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%![%wI? V!|:rwG2 struct holder
i;CVgdQ8 {
CTNeh%K; //
L.E6~Rv template < typename T >
9AA_e
~y T & operator ()( const T & r) const
BA5b;+o- {
8zOoVO return (T & )r;
$jc&Tk# }
cE|Z=}4I7 } ;
jMpV c
E# U= Gw( 这样的话assignment也必须相应改动:
0LjF$3GpZ <\9M+ template < typename Left, typename Right >
ytWTJ>L class assignment
qwERy{]Sp; {
:4 &q2- Left l;
'l&),]|$) Right r;
&e-MOM2& public :
#Yqj27& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<r8sZrY template < typename T2 >
e
hgUp = T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Fm| h3.`V } ;
l2&s4ERqSm VJ8"Q 同时,holder的operator=也需要改动:
wa)E.(x &ody[k?' template < typename T >
+s`HTf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t&oNC6 {
w@jC#E\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
J%:D%=9 ) }
gf&\)" ik;S!S\v 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。
, sOdc!![ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;b-d2R 0-=PP@W return l(rhs) = r;
6AA"JX 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。
"u H VX|` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Uyuvmt> .?Pghqq. template < typename Tp >
e2}5<
7 class constant_t
4GL-3e {
Y*KP1=Md const Tp t;
>U.f`24 public :
w]%|^: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/'ukeK+' template < typename T >
Jtv~n const Tp & operator ()( const T & r) const
g]ct6-m {
a%IJ8t+mn return t;
]46-TuH }
}OJ,<!v2pc } ;
2`]`nTz, ##+f/Fxym 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ag7(nn0! 下面就可以修改holder的operator=了
#guq/g$ $#HPwmd template < typename T >
N!TC}#}l assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
gQ0W>\xz {
O 8\wH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l>J>?b=x"[ }
Q|CLis- uQ_s$@brI 同时也要修改assignment的operator()
_'.YC<; *oW^P~m/ template < typename T2 >
s (hJ * T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'1Z3MjX 现在代码看起来就很一致了。
S{l
>|N2q `
&E- 六. 问题2:链式操作
1c2zFBl.& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
SXJ]()L?[v 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。
(c'kZ9& 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。
T``O!>J 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。
v=Y)
A ? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5>nbA8 `\]gNn'Q template < typename T >
L+]|-L`S struct result_1
6z-&Zu7@ {
"L)=Y7Dx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kuZs30^ } ;
]6*+i $ ,5
A& 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:
-!s?d5k") +J+[fbqX template < typename T >
(TF;+FRW struct ref
PIthv[F {
$.g)%#h: typedef T & reference;
+Y9n@` } ;
#6'+e35^ 8 template < typename T >
;"1 struct ref < T &>
br[n5 {
~t,-y*= typedef T & reference;
g3h:oQCS } ;
]CnqPLqL -:P`Rln 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E979qKl $YPQi. template < typename T >
x392uS$# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jWX^h^n7K {
:8CYTEc return l(t) = r(t);
Ev)aXP }
{T=rsPp<@ 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。
l(fStpP 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hj*Fn J=OWXL!<a 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
yClbM5, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;'fn{j6C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@:M?Re`L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|E7)s;}D 最后的布局是:
nWzGb2Y Add
~=#jr0IZ / \
Qk_Mx" Divide 5
|Ox!tvyr / \
"KhVS _1 3
c8=@s# 似乎一切都解决了?不。
=I6u*$9< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
M?FbBJ`sF 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
`BGU OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
a=%QckR* n~e#Y<IP\1 template < typename Right >
,iYKtS3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;A3aUN;"I Right & rt) const
Cjn)`Q8 {
M%#H>X\/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|TE\ ] }
6Y-sc*5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SaA9)s XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
LqOjVQxz 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
rjJ-ZRs\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
v."0igMO 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
KJ]ejb$ 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?
DP-euz 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}j>A I8]q~Q<-P template < class Action >
P-*=e8z{ class picker : public Action
Ou'<9m!9 {
9>1
$Jv3 public :
`tjH#W` picker( const Action & act) : Action(act) {}
xSal=a;k // all the operator overloaded
:87HXz6]jS } ;
rQ!X p#T^o]+ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"v9i;Ba>+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
YJ[Jo3M@j0 Ac@zTK6> template < typename Right >
7lJs{$
P picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
} F; Nh7? {
~H+W[r} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S}T*g UO }
OlJkyL8| zV<vwIUrr Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
oP 0ZJK&; 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。
-?K?P=B;X ?{bAyh/ template < typename T > struct picker_maker
*wY { ~zh {
e52y}'L typedef picker < constant_t < T > > result;
$sTvXf:g } ;
kl90w template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5 Y|(i1 {
Ksu_4dE typedef picker < T > result;
/t<C_lLM } ;
9}TQu0 a!?&8$^< 下面总的结构就有了:
}s7ibm' 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。
-Jj"JN. 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。
ji~P?5(: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?7:?OX 至此链式操作完美实现。
#FHyP1uyc
?V>\9?zb Wz^M*=, 七. 问题3
\a|bx4M 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。
O(Tdn;1 =yZiBJ template < typename T1, typename T2 >
01-n_ $b ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nnm9pnx {
Oy `2ccQ# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(fYrb#]!y }
a=!I(50 n~wNee 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
R
Wd#)3 J|Xu]fg0 template < typename T1, typename T2 >
\B<A.,i4 struct result_2
U'8ub(:& {
\1p_6U7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V L&5TZtz } ;
,PyA$Z \EC=#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?
pSLv1d"9{ 这个差事就留给了holder自己。
D#~S<>u@ <g^!xX<r?
Owa]ax5 template < int Order >
o9Z!Z^ class holder;
f/&k$,w template <>
\~YyY'J class holder < 1 >
mu!hD^fw {
NSPa3NE public :
b[MdA|C%j template < typename T >
tl:+wp7P` struct result_1
KP[H&4eoC {
#Ang8O@y typedef T & result;
#O
|Z\|n } ;
H3?HQ>&O7 template < typename T1, typename T2 >
=R>%}5
struct result_2
bLHj<AX#>| {
#{t?[JUn typedef T1 & result;
;AwQpq>dy } ;
oo:(GfO} template < typename T >
d/Z258 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8w[nY.#T {
_Q:739& return (T & )r;
q hPvU(
, }
LD~s@}yH> template < typename T1, typename T2 >
--~m{qmy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ly{Q>MBM {
NB z3j return (T1 & )r1;
P0En&g+~ }
x*9CK8o= } ;
ZL-YoMHc+_ '|\et aD template <>
R`RLq1WA class holder < 2 >
{c3u!}mW {
YJ&K0%R public :
bYKyR}e template < typename T >
W:8*Z8?7 struct result_1
{\?zqIM {
B~0L'8WzW typedef T & result;
4+V+SD } ;
%>cl0W3x template < typename T1, typename T2 >
B~/LAD_ struct result_2
_V9 O,"DDc {
tkG0xRH typedef T2 & result;
bs%lMa.o } ;
q]\bJV^/U template < typename T >
2g6G\F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fCMH<}w {
.=VtMi$n return (T & )r;
fDn| o" }
o*_O1P template < typename T1, typename T2 >
CZ/bO#~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S[b)`Wi D {
)m-l&UK return (T2 & )r2;
>t/P^fr_F }
JYbE(&l%de } ;
0RLyAC| Rv)!p~V8 3q>6gaTv 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> >。
5K;vdwSB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L29,Y=n@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Vs1j9P|G [\M=w7 return l(i, j) = r(i, j);
y1JxAj 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$>3/6(bW #nE%.k|R~ return ( int & )i;
P}%0YJ$6 return ( int & )j;
5pBQ~m3 最后执行i = j;
(O
N
\-* 可见,参数被正确的选择了。
LiyEF&_u yn0OPjH eB:OvOol*^ >A$J5B>d W |]24 八. 中期总结
!OJ@
=y`i 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:
T4dYC'z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
S^@I4Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
mGjxc} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~HwY?[}!m rx*1S/\PPc 8+&] q#W3 C^@.GA h^P>,dy0 cJ
G><' 九. 简化
g<[_h(xDeG 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。
G\\zk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}mjJglK!N 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:
OE!:`Bo3T 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GfAt-huL( +-*/&|^等
T,72I 2. 返回引用。
~-,P1u! =,各种复合赋值等
+e0]Y8J{ 3. 返回固定类型。
8@)/a 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Hp_3BulS< 4. 原样返回。
,`/J1(\nd operator,
O[3AI^2 5. 返回解引用的类型。
27-<q5q operator*(单目)
um@RaU 6. 返回地址。
zaX!f~;" operator&(单目)
A#W%ud4 7. 下表访问返回类型。
71+J{XOC operator[]
H( `^1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,w|f*L$ operator<<和operator>>
-{>Nrx| [=Wn7cr 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。
p6(n\eg R 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
% Ke:%##Y "HW~|M7>( template < typename Left >
pa&*n=&cL struct value_return
Aa;R_Jz {
D-.XSIEMu template < typename T >
4WnB{9
i`I struct result_1
?aInn:FE {
;p"G<n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Z8$@}|jN } ;
rN)T xH&*p pR8]HNY0 template < typename T1, typename T2 >
:K& struct result_2
,jyNV<dI {
YMG{xGPtM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
22L#\qVkl } ;
XF1x*zc } ;
0X\,!FL &oevgG 8jxgSB", 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dOq*W<% w\pD'1e 下面我们来剥离functor中的operator()
QQKvy0?1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Cw]Q)rX{ E9 QA<w return l(t) op r(t)
\%9,<-~[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@b2{'#9]} return op l(t)
-OZRSjmY return op l(t1, t2)
5gg_c?Vh/ return l(t) op
v709#/cR return l(t1, t2) op
TL+a_]3@ return l(t)[r(t)]
EI2V<v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t#kR@t+6$\ ?Zu=UVb 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:
u0h {bu 单目: return f(l(t), r(t));
2RKI M(~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CD(2A,u)/ 双目: return f(l(t));
6OMywGI[Z return f(l(t1, t2));
$=n|MbFl 下面就是f的实现,以operator/为例
w}<BO>
z \LRno3 struct meta_divide
A>^\jIB> {
i% k`/X; template < typename T1, typename T2 >
3|%Q{U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tv)x(MX {
s4lkhoN\t return t1 / t2;
\;p5Pagx0- }
St/Hv[H'[E } ;
q@P5c I ms?^`N
这个工作可以让宏来做:
ghJ81 o"t+G/M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w:Fes template < typename T1, typename T2 > \
m2%uGqz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N(Us 9 以后可以直接用
5xP\6Nx6&5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*G$tfb( 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
dc_^ (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。。。)
M cE$=Vv k( 1rp|qf ="3Hc=1?R 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
BOn2`|oLuF [#n~ L6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2(LS<HqP[ class unary_op : public Rettype
NFPW#-TF {
@!^c@ Left l;
{AqN@i public :
B[ooT3V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R>[2}R30 o87. ( template < typename T >
o`\l&jUNe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^V v7u@y {
Afo(! v return FuncType::execute(l(t));
|h(!CFR }
7Q} P}9n #\iQ`Q<B template < typename T1, typename T2 >
u&".kk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|vA3+kG {
T5,/;e return FuncType::execute(l(t1, t2));
<r.f ?chf }
iSo+6gu } ;
e2;19bj& Ua\g*Cxh 2pH2s\r<UJ 同样还可以申明一个binary_op
3Z NYR' ):jKsP
, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GIsXv 2 class binary_op : public Rettype
e`'O! {
}8GCOY Left l;
j"HB[N Right r;
ry3;60E\) public :
j% !
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wqyx{W`~w ,g@U*06 template < typename T >
%Y:'5\^lC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yC4JYF]JN {
I,QJ/sI return FuncType::execute(l(t), r(t));
@~'c(+<3 }
8263
A!H6$-W|p template < typename T1, typename T2 >
KWCA9.w4q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i0Qg[%{9# {
I<z
/Y? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v-Ggf0RF }
\06fP4? } ;
}3j/%oN.( ]IXKoJUf PDvqA{ 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
2sjV*\Udf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'y}l9alF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xKEHNgen 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。
tn+i5Eso 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A5z`_b4f 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。。。
K=M5d^K<E 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NtkEb : 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)
.<^dv?@ 下面是修改过的unary_op
l~AmHw
e ,*?bET
$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k]`I3>/L class unary_op
Sb> ;k(;`: {
.1.n{4z>: Left l;
0vQ@n7 fOm=#:O public :
&9, 6<bToP {$bAs9L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(ScL C rr'RX template < typename T >
pq#Hca[ struct result_1
> YKvwbCf8 {
fI`6]?W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ti#2D3 } ;
}N:0%Gk[; E).Nu template < typename T1, typename T2 >
L,p5:EW8. struct result_2
{tk42}8k {
[m?eSq6e2b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{[61LQ6V9 } ;
UMpC2)5 :R{Xd{? template < typename T1, typename T2 >
;t:B:4r(j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"639oB {
?lnX."eAdB return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#n]js7 }
Q*ZqY M['8zN template < typename T >
`]#D dJ_| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(WCpaC {
K:c5Yq^ return OpClass::execute(lt(t));
lV]hjt-L
2 }
8GN0487H gnlGL[r| } ;
A/lxXy}D [53rSr 4M*UVdJ; 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
5Z]`n 好啦,现在才真正完美了。
d2'9C6t 现在在picker里面就可以这么添加了:
~#h@.yW^JN 8h=H\v^f template < typename Right >
CA7tI >y_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}N#jA yp! {
s7tNAj bgD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
15x~[?! }
d2&sl(O 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ba1zu|@w ah>;wW!6/
,u-i9`B D*|h
c Mou>|U1e" 十. bind
|#^u%#'[2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
"KcSOjvJ 先来分析一下一段例子
Z=|:D,& LUna stA^ Vx;f/CH3! int foo( int x, int y) { return x - y;}
Bbz#$M!: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&q#$SU,$( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sHm|&
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。
*P 5Xy@: 我们来写个简单的。
%E3|b6k\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Yn+/yz5k_ 对于函数对象类的版本:
_Xlf}BE xop9*Z$ template < typename Func >
&dp(CH<De struct functor_trait
B#&U5fSw+0 {
q@~N?$> typedef typename Func::result_type result_type;
-A(]",*J } ;
1 9$ufod 对于无参数函数的版本:
puG$\D-[ ^6Q(he template < typename Ret >
/FJAI struct functor_trait < Ret ( * )() >
KXL]Qw FN {
#*BcO-N typedef Ret result_type;
QKL5!
L9` } ;
#[vmS 对于单参数函数的版本:
r50}j >k<.bEx(A template < typename Ret, typename V1 >
?5K.#>{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
FTI[YR8?Y {
nmn$$=~) typedef Ret result_type;
w}zl=w{G } ;
KV k
36;$ 对于双参数函数的版本:
ld-c? PPU,o8E+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
kG[u$[B struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yBXdj`bV {
^:5;H=. typedef Ret result_type;
oZHsCQ % } ;
sw6]Bc 等等。。。
A-aukJg9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,)hUL/r6 \9geDX9A template < typename Func >
J
[J, struct func_return
)TnxsFC {
0$b)@ template < typename T >
{-2I^Ym 5i struct result_1
1/c7((]7(, {
mg[=~&J^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PEW^Vl-6q } ;
W&q]bi@C Qv(}*iq] template < typename T1, typename T2 >
}o0R`15dA struct result_2
i64a]= {
*F1!=:&s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tH,}_Bp } ;
v
T2YX5k&, } ;
*.K+"WS% KFCrJ) oJK1~;: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v3x_8n$C9 dqwAQ-x template < typename Func, typename aPicker >
Z)<ljW class binder_1
%Ui&SZ\ {
'e_^s+l)a Func fn;
{" S"V aPicker pk;
&Ey5 H?U! public :
-'QvUHL| Ac0C,*|^ template < typename T >
?wt%e; struct result_1
@(Wx(3JR?} {
@G+Hrd6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<f%JZ4p* } ;
xPWzm
hF |'9%vtbM template < typename T1, typename T2 >
"toyfZq@ struct result_2
Q#Q]xJH {
N`1:U
4} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2>p K } ;
-D?T0> xQ\/6| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kE;h[No&K
89*CoQ template < typename T >
?lW-NPr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~KHGh29 {
,#hS#?t return fn(pk(t));
ZgQ4~s }
+kP)T(6 template < typename T1, typename T2 >
#|k;nFJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qL.1N~$2 {
JV(qTb W return fn(pk(t1, t2));
De%WT:v }
`[3Iz$K= } ;
_U( b 3TVp
oB` B38_1X7 一目了然不是么?
EtvZk9d6h* 最后实现bind
vM!lL6T: #_0OYL`(mE (JHzwI8+ template < typename Func, typename aPicker >
=>#
S7= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
f2ygN6(> {
6SI`c+'@5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{XH!`\ }
@8E mY,{; 8z0j}xY% 2个以上参数的bind可以同理实现。
smvIU0:K 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。
Tj7OV}: 649{\;*4 十一. phoenix
LsH&`G^< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^
cpQ*Fz s kC* for_each(v.begin(), v.end(),
#Jp_y| (
!2R~/Rg do_
Ss6mN;&D [
I4{uw ge cout << _1 << " , "
yqR2^wZ%r ]
c]LE9<G .while_( -- _1),
<wWZ]P2] cout << var( " \n " )
qp3J/(F )
1Z%^U ? );
6$$4!R- c<- F_+[ 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:
11t+
a,fM 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
.RFijr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Gx/sJ( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_^K)> IaMZPl XgL-t~_ template < typename Cond, typename Actor >
jkCa2!WQ'i class do_while
C^9G \s' {
v zgR3r Cond cd;
Afa|6zZ> Actor act;
2L"$p? public :
u`?MV2jU2 template < typename T >
:EJ8^'0Q struct result_1
-kFEVJbUyc {
WO$9Svh8 typedef int result_type;
VqGmZ|+8 } ;
[&12`!;j j#L"fW^GM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
s|B eGcc' LBr; template < typename T >
F]o&m::/K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SNqw2f5 {
;[@);-9q do
Age {
XTboFrf act(t);
E_sKD ybj }
7|Z=#3INw while (cd(t));
_+Tq&,_:o return 0 ;
^ [FK<9 }
lh^-L+G:Ok } ;
L3}n(KAJj 6r );EW(7KeL
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XG_h\NIL 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
%]NaHf 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
yKupPp); 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
pFE&`T@ < 下面就是产生这个functor的类:
r\nKJdh;ka }nh!dVA8lh UQ]WBS\ template < typename Actor >
C>l{_J)n class do_while_actor
' cM2]< {
Nl"Xl?y} Actor act;
;MRK*sfw{ public :
=AEl:SY+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V9aGo# iA*^`NMaT template < typename Cond >
^na8d's: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]?KTw8j} } ;
lO^Ly27 y[QQopy4: NQBa+N 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W)F<<B, 最后,是那个do_
JF{yhx,+p U~9Y9qzy, dL{zU4iUR class do_while_invoker
7b>FqW)% {
aC$-riP,?' public :
Y]>!uwn template < typename Actor >
4}0DEH.Vx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U|tUX)9O {
aqL#g18 return do_while_actor < Actor > (act);
9Q\CJ9 }
4wLN#dpeEy } do_;
iYbp^iVg NMaZ+g!t( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
tc-pVw:TV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t<8vgdD 最后来说说怎么处理break和continue
Oz8"s4Y7 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。
Z8vMVo 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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