一. 什么是Lambda
<s/<b*T
^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
W 9Vz[ 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,
pSQCT n<?SZ^X{,/ T+WZE 5BHOHw D{ class filler
W&e'3gk _ {
"65||[=8 public :
*:9 >W$0u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>H}jR[H' } ;
Ty3CBR{6 .3a:n\tY HX3D*2v": 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
],\sRQbv& wKk
3)@il hu P ^2*c >wKu6-
]a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eb!s'@ jQ_dw\
{0 q*[!>\Z8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
19F ;oFp RQ^m6)BTo PNbcy!\U }A1|jY)x 二. 战前分析
*#lBQBH|. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-".kH<SWv 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
mA(nyF LAv:+o(m/ "Su
b4F` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jVad)2D /* --------------------------------------------- */
E+}GxFG-: vector < int *> vp( 10 );
;GE26Ymqly transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
q]"2hLq /* --------------------------------------------- */
C}mYt/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<rX\LwR /* --------------------------------------------- */
=6cyE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*$i; o3 /* --------------------------------------------- */
HKTeqH_: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7q%|4Z-~ /* --------------------------------------------- */
J}Qs"+x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s~=KhP~ rH$eB/#F |*^8~u3J" uW}Hvj;0a* 看了之后,我们可以思考一些问题:
M=5d95*-} 1._1, _2是什么?
]?0{(\ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Nfv="t9e 2._1 = 1是在做什么?
+65oC x
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
%cH8;5U40 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|XKOXa3. ^I X%dzM _1>SG2h{fV 三. 动工
`d7gm;ykp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s0cs'Rg nJFk4v4:2 LH=d[3Y lSH ZV
Fd template < typename T >
(U|)xA]y! class assignment
XC|*A$x, {
vv+TKO T value;
^Xs%.`Gv/ public :
)|y#OZHR assignment( const T & v) : value(v) {}
HLjvKE=W template < typename T2 >
$!!R:Wn/R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
iv:,fkwG } ;
tm(v~L%$>] JY{X,?s 7:n?PN(p6a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
h&lyxYZ+T$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q_ctX|. :?HSZocf %'N$lF"] !*&4< _ class holder
,-@xq.D {
807al^s
x public :
0 _Q*E3 template < typename T >
JXH",""bq assignment < T > operator = ( const T & t) const
glv ;C/l {
}@d>, 1DU return assignment < T > (t);
pe|X@o }
'gCJ[ ce } ;
l+%Fl=Q2em 4~!Eje! LU%#mY 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
O?CdAnhQc` d]U`?A, static holder _1;
~?gzq~~t Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6`acg'sk> o`idg[l. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(Aorx #z 而不用手动写一个函数对象。
a$d:_,\" G.E[6G3 aX|g S\zx Y?<)Dg.[ 四. 问题分析
Gb;99mE 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。
z&O#v9.NE| 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。
\.o=icOx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)1WMlG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
".gNeY6)x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4Rx~s7l 6Lb{r4^ 五. 问题1:一致性
<PX.l% 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?|
z<!O!wX_aI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>Iuzk1'S {@3z\wMK$ struct holder
u$C\E<G^ {
h\(B#SN //
6
Ew@L<v template < typename T >
RT,:hH T & operator ()( const T & r) const
eH
%Ja[ {
GWhE8EDT return (T & )r;
?=<~^Lk }
]%
K'
fXj$ } ;
D&/I1=\( p!_[qs 这样的话assignment也必须相应改动:
\wYc1M@7V qe<Hfp/p template < typename Left, typename Right >
"Ht'{ & class assignment
ioxbf6{ {
3A_G=WaED Left l;
\^jjK,OK Right r;
?-f,8Z|h public :
/,!<Va;~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q^L)
Vp" template < typename T2 >
3f"C!l]Xu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O5zE {# } ;
H(b)aw^(% {?Od{d9 同时,holder的operator=也需要改动:
b]T@gJ4H= 9YD\~v;x template < typename T >
eeM?]J- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8] `Ru5nd {
\Wr,<Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
}9^@5!qX }
wjrG7*_Y4v M%I@<~wl 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。
Xwt`(h[u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yI&9\fn >{wuEPA return l(rhs) = r;
U6<M/>RG$ 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。
Huc|6~X 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&kzj?xK=(j A
(okv template < typename Tp >
c+g@Z"es class constant_t
Br!9x{q* {
k2r3dO@q const Tp t;
S( public :
!J3UqS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LBat:7aH> template < typename T >
~Wei|,w'< const Tp & operator ()( const T & r) const
/`3#4=5- {
FQk!d$BG return t;
?{6s58Q{ }
kJT+ } ;
i7 w(S3a H}/05e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
B2Z_]q$n* 下面就可以修改holder的operator=了
rOcg+5 Y]Vq\]m\ template < typename T >
,$N#Us(Wa assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?T!)X)A# {
ml0*1Dw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Z.1>
kZ }
6@V~0DG G69GoT 同时也要修改assignment的operator()
XogVpkA MjD75hIZ template < typename T2 >
l$XPIC~H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3TS_-l 现在代码看起来就很一致了。
XKS8K4" 2'] KTHm 六. 问题2:链式操作
/TV=$gB` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Dvc&RG 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e2cP
*J 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5)UQWnd5 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
;wHCj$q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l1'6cLT` e#S0Fk)z template < typename T >
Z"y=sDO{ struct result_1
bm#(? {
YlF%UPp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H,y4`p 0 } ;
tU:EN;H \+ 0k+B4a 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:
=5x&8i Lja 7 template < typename T >
!RH.|} struct ref
/.1.MssQM {
O9"/
kmB typedef T & reference;
{A:j[ } ;
[{
~TcT template < typename T >
NxA)@9Q struct ref < T &>
Hy_;nN+e {
4vWkT8HQ typedef T & reference;
.iHn5SGA } ;
>V$ Gx>I ])}]/Qw 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<hx+wrv t0)<$At6J template < typename T >
[p;E~-S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[eUftr9&0 {
S DLvi!y return l(t) = r(t);
B9,^mE# }
)]htm&q5 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j)C:$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XYrJ/!*. SF*n1V3hx 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
3W_PE+:Kr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2RM+W2!! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j+-P :xvP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,Lr<)p 最后的布局是:
.6f%?oo Add
S* *oA 6 / \
/JkC+7H4 Divide 5
U#&7p)4( / \
;j8)KC _1 3
3?n>yS 似乎一切都解决了?不。
oXXC@[??}N 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。
L+}n@B 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。
Iw<i@=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:
tptN6Isuh *%/~mSx template < typename Right >
^-z=`>SrS" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W ~f(:: Right & rt) const
H<EQu|f&x {
k%]=!5F return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GL{57 }
/3 B
$( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uocHa5J 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。
}a
AH 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。
ig}A9j?] 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{5D`HY 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。
\*f;X aa 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?
e[_m<e 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:
?L&|Uw+ $-}e; V Zb template < class Action >
*^%Q0mU[ class picker : public Action
I/gjenUK {
-!W<DJ* public :
9}a_:hAy/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
O3DmNq$dz // all the operator overloaded
%wcSM~w } ;
@c9^q>Uv `K~AhlJUQ 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。
xj5;: g#! 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:
?;/^Ya1;Z K*UgX(xu4P template < typename Right >
#jA[9gWI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.
8N.l^0, {
FIxFnh3~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B(xN Gs }
>{\7&}gz ./Q, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%NL^WG: 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。
;bHV _=CZR7:O template < typename T > struct picker_maker
!aO` AC=5u {
[(1c<b2r typedef picker < constant_t < T > > result;
9z)5Mdf1j } ;
w?kJ+lmOQy template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
U!U$x74D5 {
sBrI}[oyx typedef picker < T > result;
{ZY+L;eg1 } ;
ZaNQpH. U- )i+}Ng 下面总的结构就有了:
J{^RkGF functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Y%`xDI picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
b[V^86X^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
C4TE-OM8 至此链式操作完美实现。
s(X;Eha P(F+f`T p+)Y Tzzc 七. 问题3
3U_2! zF3_ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
a7N!B' y C8z{XSo template < typename T1, typename T2 >
da)NK! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-B86U6^s {
@v}/zS return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V5*OA??k< }
\=_{na_ B&D}F=U 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
6k#Jpmmr !%$`Eq)M^7 template < typename T1, typename T2 >
y!!2WHvE struct result_2
L:@7tc. {
S)DnPjN{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
pb~pN } ;
dAy?EO0\7 K tNY_&xd 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?
)7h$G-fe 这个差事就留给了holder自己。
rRFhGQq1m 6{txm+U itC-4^ template < int Order >
)"pF R4 class holder;
uu`G 2[t template <>
F_CYYGZ class holder < 1 >
72'5%*1 {
pR~U`r5z public :
iX)%Q template < typename T >
CHz+814 struct result_1
_4g.j {
ocs+d\ typedef T & result;
1dK*y'rx } ;
AM!G1^c template < typename T1, typename T2 >
=Q\r?(Iy struct result_2
rS;Dmm {
7Hs%Cc" typedef T1 & result;
EY tQw(!Q } ;
I'LnI* template < typename T >
1')%`~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'3g[]M@M {
"s{5O> return (T & )r;
WYr/oRO }
BqT y~{)+ template < typename T1, typename T2 >
*c2YRbU( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<~WsD)=$ {
H-
$)3"K return (T1 & )r1;
x9JD\vZ }
>D4#y } ;
=uS9JU^E ;n
7/O5M| template <>
w4gJoxY-` class holder < 2 >
/HaHH.e {
vd[0X; public :
4M2j!Sw template < typename T >
*6>.!& struct result_1
>G%o,9i {
dUhY\v oQ typedef T & result;
}9FSO9*&} } ;
3U0`,c\ao* template < typename T1, typename T2 >
[C'JH//q*t struct result_2
?U2< {
9?SZNL['V typedef T2 & result;
U[ 0=L`0e } ;
va0{>Dc+ template < typename T >
jEZMUqGY! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y2^Y/)
{
qHrc9fB return (T & )r;
+8Rg F }
p"KFJ template < typename T1, typename T2 >
T:=lz:}I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fSokm4]vg {
E
S // return (T2 & )r2;
!*7 vFl }
)84 ~ugs } ;
l`f/4vy N$U$5;r~` md"!33 @ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
c"B{/;A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G6$kv2(k`@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;5659!; .N
,3od@ return l(i, j) = r(i, j);
AT2n VakL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
75XJL;W # kH
G"XTL return ( int & )i;
d^{RQ return ( int & )j;
|Uc_G13Y{D 最后执行i = j;
(pv+c, 可见,参数被正确的选择了。
6G[4rD& *GL/aEI<$ ~T1XLu M`,)w i OCBgR4I 八. 中期总结
"eB$k40- 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:
uM_wjP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@`q:IIgW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h4T5+~rw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Bu#VMkchJ wAf\|{Vn qVH1}9_ .\)U@L~ &m-PC(W+ E87Ww,z8 九. 简化
tMf}
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。
3=aQG'B 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
MygfT[_ 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:
jIC_[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{>hC~L?6 +-*/&|^等
W3MJr&p 2. 返回引用。
xMTKf+7 =,各种复合赋值等
>7jbgHB 3. 返回固定类型。
r]:(Vk]|F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{zQ8)$CQ 4. 原样返回。
H4:`6 PSL operator,
|}=acc/ 5. 返回解引用的类型。
_Xk.p_uh operator*(单目)
-?V-*jI 6. 返回地址。
5Co operator&(单目)
F8jd'OR 7. 下表访问返回类型。
f4 P8Oz operator[]
I|gB@|_~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&$`P,i 1) operator<<和operator>>
F \KjEl0 2mVD_ s[` 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。
v0z5j6)-1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6-$jkto J;.wXS_U8 template < typename Left >
4|riKo) struct value_return
49GkPy#]L= {
.F
template < typename T >
"{@A5A struct result_1
9K{%vK {
47+&L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
JtYP E? } ;
IzikDc10 )dbB=OZ template < typename T1, typename T2 >
a{^m-fSaR" struct result_2
gQWa24 {
0D\#Pq
v typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}X)&zenz } ;
+ jc!5i . } ;
P5a4ze Mo?~_|} V58wU:li 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
JTO~9>$ B de.&`lPRf 下面我们来剥离functor中的operator()
Dz>^IMsY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)h"<\%LU 8!O5quEc return l(t) op r(t)
uwzvb gup? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[$0p+1 return op l(t)
~zCEpU|@N return op l(t1, t2)
-JMdE_h return l(t) op
{XR6>] return l(t1, t2) op
x+Ttl4 return l(t)[r(t)]
Q sZx)
bO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#hfXZVD \KMToN&2 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!=;+%C&8y 单目: return f(l(t), r(t));
@$S+ Ne[< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
be]bZ
1f 双目: return f(l(t));
& ?h#Z! return f(l(t1, t2));
s.bc>E0
下面就是f的实现,以operator/为例
27
]':A4_ TSTl+W struct meta_divide
]zj9A]i:a {
R "n5 template < typename T1, typename T2 >
^U
`[(kz= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ixb=L(V {
q)LMm7 return t1 / t2;
:o0JY= 5 }
;&<{ey } ;
"?]{%-u iHeN9 cl 这个工作可以让宏来做:
z:8eEq3w 3h;{!|-3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y2a5bc P template < typename T1, typename T2 > \
zKw`Md static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.aO,8M 以后可以直接用
u$DHVRrF< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Wvbf"hq 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
kpJ@M%46
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
UtPLI al !}YAdZJ %`>nS@1zp 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
?I6fye7 ?k]2*}bz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q$I;dOCJ, class unary_op : public Rettype
q*U*Fu+ {
K{&mI/; Left l;
nxUJN1b!N public :
_-q.Q^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
pWy=W&0~qf YLqGRE`W template < typename T >
$bW3_rl%X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L^E[J` {
Z,sv9{4r return FuncType::execute(l(t));
$+P>~X) }
?oVx2LdD| M2
,YsHt
template < typename T1, typename T2 >
%-)H^i~]% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)2Wi`ZT {
AJh w return FuncType::execute(l(t1, t2));
1n=lqn/ }
&~8oQC-eF } ;
N >FKy'.gk !TAlBkj f%SZg!+t 同样还可以申明一个binary_op
[b6R% 1pt%Kw*@j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_wTOmz%|R class binary_op : public Rettype
sPr~=,F {
C<NLE- Left l;
oC<.=2] Right r;
g<l1zo`_ public :
JSkLEa~< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K~c=M",mW O{QA template < typename T >
d;zai]] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`P@T$bC {
G/b^|;41 return FuncType::execute(l(t), r(t));
wG~`[>y ( }
3vuivU.3 "3Uv]F template < typename T1, typename T2 >
!Fca~31R' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M$y+q
^ {
FG%X~L<d,) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?ATOXy }
W}m)cn3@ } ;
Lhl]g^SN BUWqIdg 0+?7EL~ 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
OBMTgZHxv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
kO,zZF& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V}J)\VZ2# 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。
w1hPc!I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
kw#;w=\>R{ 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。。。
D>HOn^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
y+X2Pl 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)
M.x=<:upp 下面是修改过的unary_op
gnFr}L&j N/Z2hn/m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YUx.BZf7 class unary_op
419x+3>} {
9`1O"R/ Left l;
$CY~5A `l9 @aAW*D~-J public :
|%J {RA -7*ET3NSI/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v/](yT F<L
EQ7T
template < typename T >
brW :C?} struct result_1
d@ i}-; {
?\vh9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'm4W}F } ;
)Hpa}FGT Z)! qW? template < typename T1, typename T2 >
G!"YpYml struct result_2
d*jMZ%@uS {
wj,:"ESb4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@CTgT-0! } ;
Yn@lr6s :K-~fA%kt? template < typename T1, typename T2 >
Q?nN!eT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U*i{5/$ {
;*Ivn@L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~tBYIkvWT }
{l>yi B.dH(um template < typename T >
.ni_p 6! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4(|cG7>9- {
ba[1wFmcL return OpClass::execute(lt(t));
qHuZcht }
+?:7O=Y z`!XhU } ;
%K>,xiD) }])oM|fgO )\eI;8 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
%+j8["VEC 好啦,现在才真正完美了。
L W[9 现在在picker里面就可以这么添加了:
m;'6MHx; PK{acen template < typename Right >
jF0jkj1&/[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{)BTR %t {
UmKI1l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
iH/6M }
d{SG
Cr 9d 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。
Jth[DUH8H n@C[@?D pimtiQqC AyNI$Q6Z U^Q:Y}^ 十. bind
M-1ngI0H; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
fz\9 S 先来分析一下一段例子
t"=
E^r 2nSSFx r >33=<~#n int foo( int x, int y) { return x - y;}
|$vX<. S bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{[+mpKq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v hpNpgz 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。
]L9s%]o 我们来写个简单的。
VHCK2}ps 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~io szX 对于函数对象类的版本:
43mP]*=A te3}d'9&| template < typename Func >
y9x w
9l' struct functor_trait
`8AR_7i {
F<qz[,]|-j typedef typename Func::result_type result_type;
8n'B6hi } ;
(Tn- >).AO 对于无参数函数的版本:
do*EKo wN;^[F template < typename Ret >
.}O[dR struct functor_trait < Ret ( * )() >
_a6[{_Pc {
~yH?=:>U typedef Ret result_type;
swM*k;$q{ } ;
q(`/Vo4g( 对于单参数函数的版本:
^>jwh &3bx`C template < typename Ret, typename V1 >
jN[`L%Qm struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<eQj`HL {
\Ta"}TF8 typedef Ret result_type;
&Xf^Iu } ;
3BtaH#ZY 对于双参数函数的版本:
bn!HUM, l|kSsP:GO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FFu9&8Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,.kha8v {
{]:7bV#JP typedef Ret result_type;
U)E(`{p] } ;
>8k_n 等等。。。
GBRa.;Kk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/atW8 `& R)QC)U template < typename Func >
gP0LCK> struct func_return
S/9DtXQ {
,n3a
gkPO> template < typename T >
9%B\/&f struct result_1
0:9.;x9_ {
@GdbTd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
";3zXk[# } ;
Qa-K$dm% sj HrPs e template < typename T1, typename T2 >
I'uSp-Sfy struct result_2
mt,OniU= Q {
M<kj_.
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BT}!W`
} ;
3E!|<q$z } ;
1Cv- z([ v%zf 7f0lQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K`u(/kz/< `HZ;NRr template < typename Func, typename aPicker >
|}(`kW class binder_1
FaDjLo2'o {
mP0yk| Func fn;
m^ tFi7c aPicker pk;
y:~ZLTAv public :
C|}iCB -"=U?>( template < typename T >
`f*Q$Ulqx struct result_1
#a'Ex=%rM {
v(ZYS']d2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tjdaaN#,V } ;
L?WFmn gG*X^Uo template < typename T1, typename T2 >
ZWc]$H? struct result_2
ykV
5 {
05b_)&4R typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A v2 08}Y } ;
jRJn+ 0n;<
ge&~R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;" dV"W
]G5w6&d template < typename T >
$a
]_w.@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&jslyQ# {
mID"^NOi# return fn(pk(t));
3?V_BUoON }
c'%-jG)\ template < typename T1, typename T2 >
SYCEQ5
- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]:Nsf|C0 {
Yu)NO\3& return fn(pk(t1, t2));
f!I[>&n }
psg)*'r } ;
Fcd3H$Na; ST:A<Da" Ju96#v+: 一目了然不是么?
]rWgSID 最后实现bind
8FKXSqhVM zgNc4B zNxW'?0Z? template < typename Func, typename aPicker >
c:<005\Bg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
WST8SEzJ {
Jk7|{W\OA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{`LU+ }
Sjvdirr 1.D,W1s 2个以上参数的bind可以同理实现。
:N4t49i 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。
LBM ^9W :.Jf0 十一. phoenix
+av@$} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W6?pswQ v"b+$* for_each(v.begin(), v.end(),
}1Gv)l7 (
Cd,jDPrw do_
*>|gxM8 [
+
+M$#Er& cout << _1 << " , "
'ig&$fz b ]
#_6I w`0 .while_( -- _1),
/Z~<CbKKl cout << var( " \n " )
wy0tgy(' | )
8$6Y{$&C );
V@zg}C|e iBF|&h(\ 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:
%?}33yV
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
i~I%D%; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2NC.Z; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n>ULRgiT:o WY?[,_4U (.D~0a JU template < typename Cond, typename Actor >
Si8pzd class do_while
}uJu>'1[G {
*5%d XixN Cond cd;
=Je[c,&j$? Actor act;
s5CXwM6cx public :
p1Jh0o8 template < typename T >
b\yXbyjZ3. struct result_1
B8": 2HrW$ {
\NgYTZ typedef int result_type;
N5Q[n d } ;
c3jx+Q
s/$?^qtyC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qh9Z50E9 8K:y\1 template < typename T >
lAb*fafQy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2oVSn" {
O(fM?4w do
7gf05Z'= {
hQYL`Dni act(t);
D{GfLib"U }
\MyLc/Gh5 while (cd(t));
11o.c; return 0 ;
vdAr|4^qB }
#|L8tuWW } ;
+R3k-' > 39:bzUIF ?9e_gV{&; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
O_`VV* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}Yb[ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^E;kgED5 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
U#lCj0iUt, 下面就是产生这个functor的类:
A P)L:7w'e eD,.~Y#?= _zY#U9 template < typename Actor >
&dqLP95 class do_while_actor
C _'%NlJ' {
Of*Pw[vD Actor act;
&S~zNl^m public :
z* ^_)Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
tr<Nm6! Hx"ob_^'7 template < typename Cond >
nV"~-On picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CAfGH!l! } ;
((H^2KJn t<#TJ>Le th 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O#ai)e_uQk 最后,是那个do_
??^5;P{yx n&$j0k 6HT;#Znn class do_while_invoker
.YhA@8nc~l {
CDsSrKhx public :
J l(&!?j template < typename Actor >
LInz<bc<( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YWe{juXSw {
&5\iM^ return do_while_actor < Actor > (act);
dG@%jD) }
%RTBV9LIXr } do_;
Lt u'W22
?9!6%]2D 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,)0H3t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
95ZyP! 最后来说说怎么处理break和continue
ni.cTOSx 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。
9]k @Q_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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