一. 什么是Lambda
I#S~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
cCh0?g7nV 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,
iVKbGgA QypiF*fSU *{.&R9#7U' loeLj4"" class filler
_)#=>$k\ {
W"-EC`nP public :
(I7&8$Zl void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
A&|Wvb= } ;
K/wiL69 r ,3Ww2X- Fp5NRM*-! 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:
@cu}3> \za5:?[xB ?Rt1CDu mo|PrLV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7~kpRa@\P 4>$
;gH ^p"4)6p-W 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h\=p=M h/1nm U] jMf 7J 'HQ7
|Je 二. 战前分析
+ q
#Xy0u 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。
GP{$v:RG 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
"rjv5*z^& |5O >>a() Et}C`vZ+Ve for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~mXZfG/D /* --------------------------------------------- */
l:zU_J6 vector < int *> vp( 10 );
(:.Q\!aZ1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
23}BW_m /* --------------------------------------------- */
@ate49W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<+?
Y
/* --------------------------------------------- */
2fkIdy#n@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z"6ZDC6 /* --------------------------------------------- */
(#j2P0B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4f4 i1i: /* --------------------------------------------- */
O1x0[sy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aCU7w5 ']d!?>C@o T6h;Y 4V u'r? 看了之后,我们可以思考一些问题:
3x"@**(Q 1._1, _2是什么?
fa!3/X+ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
lFp!XZ! 2._1 = 1是在做什么?
1u"R=D9p,= 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
).0V%}> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
* ?
K4!q' /S7+B] 1<LC8?wt 三. 动工
%_B:EMPd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
, @%C8Z vp\PYg;x !
Q|J']| JqI6k6~Q^ template < typename T >
c
}<*~w; class assignment
~vW)1XnK {
S|K|rDr0n T value;
6}VUD
-}B public :
oupJJDpP assignment( const T & v) : value(v) {}
B>~k).M&, template < typename T2 >
awj+#^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"n{9- VEmN } ;
./ "mn3U *Rz{44LP& ]j& FbP)3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+M44XhT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
eaV3)uP cT/3yf :D"@6PC] Ms.PO{wb class holder
P['X<Xt8 {
IXGW2z; public :
[ 3$.* template < typename T >
=E;=+eqt assignment < T > operator = ( const T & t) const
\e?.hmq {
w) =eMdj\o return assignment < T > (t);
uew0R;+oa }
;EK(b } ;
-L@]I$Yo +VSZhg,Np8 wENzlXeOP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
yJnPD/i ]UK`?J=t2g static holder _1;
:&Qb>PH[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^Vag1(hdq f"Ost;7zg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%lXbCE:[ 而不用手动写一个函数对象。
7<^'DOs n`P`yb\f$ Y{,2X~ 7 ?V#Gx>\ 四. 问题分析
'eqiYY| 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。
i4 hJE 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。
fucUwf\_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{UP'tXah 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aQ&uC )w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`koOp Xa4GqV9M/- 五. 问题1:一致性
FI\IY
R 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?|
'4$lL6ly> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R"NGJu9 >OT\~C struct holder
LRWOBD {
5!<o-{J[(= //
#-,g&)`] template < typename T >
%>i@F=O2< T & operator ()( const T & r) const
zCBplb {
>W'j9+Va return (T & )r;
GOGt?iw*< }
>&BrCu[u } ;
!~kEtC ?RDO] I> 这样的话assignment也必须相应改动:
Ru:n~77{ KL
"Y!PN: template < typename Left, typename Right >
1:_=g #WH class assignment
USprsaj {
~u!gUJ: Left l;
j5zFDh1( Right r;
Z)NrhJC public :
+i+tp8T+7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k,T_e6( template < typename T2 >
|H:<:*=6c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
s,w YlVYf! } ;
9GThyY 0Su_#".-* 同时,holder的operator=也需要改动:
N3ZiGD [6_"^jgH template < typename T >
Y:wF5pp; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!#. \QU| {
sv'
Gt1&"Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
i!L;? `F{ }
uMHRUi j$+gq*I&E 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。
ovz# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+I&J7ICV0 r]0(qg return l(rhs) = r;
`0?^[;[u[ 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。
9<v}LeX 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
sW?B7o? bjlkX[{}I template < typename Tp >
or7pJy%4" class constant_t
va^0JfQ {
A';n6ne%i const Tp t;
' X}7]y public :
@LcT-3 u constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qp\BV #E template < typename T >
[yC"el6PM const Tp & operator ()( const T & r) const
/tP7uVL
R {
qtzFg# return t;
?ZaD=nh$mK }
v`SY6;<2 } ;
C%]."R cMC E`tQe5K 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
p'80d: 下面就可以修改holder的operator=了
E3f9<hm AVv#\JrRW template < typename T >
TMww assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*="m3:c'J {
}'TTtV:Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\e|U9;Mf }
izf~w^/ 9Eg&CZ,9$D 同时也要修改assignment的operator()
JR)/c6j 7G"7wYc>R template < typename T2 >
,%Z&*n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SW#BZ3L 现在代码看起来就很一致了。
XIRR Al(, H*rx{ F? 六. 问题2:链式操作
gD6tHg>_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H<Hrwy~ 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。
Pcdf$a"` 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。
LEK/mCL 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。
5z~\5x 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\yG`Sfu2 <m0{'xw template < typename T >
]~8v^A7u struct result_1
U*qNix {
sMm/4AY] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TP{Gt.e } ;
T(V8;! (z2Z)_6L*L 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:
d=y0yq{L +zsZNJ(U template < typename T >
f>z`i\1oO struct ref
5oJ Dux } {
.LObOR5J7 typedef T & reference;
G?/c/r G } ;
4uUs7T template < typename T >
~ezCu_ struct ref < T &>
qm'b'!gq~ {
sT`^ljp4 typedef T & reference;
"yW&<7u1 } ;
SX+4HJB % $TEDr! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q{E"pyt36R `
8UWE { template < typename T >
`hzrfum4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?PH/?QP {
VFSz-<L return l(t) = r(t);
N_G4_12( }
e:OyjG5_ 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。
6/6Rah! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*b"CPg/\ A,BEKjR~J 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
-72j:nk _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Yj|]Uff8O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J &{xP8uq_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Obo _YE 最后的布局是:
J>%t<xYf4 Add
aD ESr? / \
Go <' Divide 5
7F(5)Utt / \
6Y7H|>g) _1 3
:6lwO%=F 似乎一切都解决了?不。
yU7I;]YP 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。
sx5r(0Z 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。
SY1GR n 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:
0^#DNq*NQ p7C!G1+z template < typename Right >
>vujZw_0> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jK3\K/ob( Right & rt) const
/\J|Uj {
*vnXlV4L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xmr|'}Pt[ }
[M:S`{SbY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:c7CiP 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。
?2ItB `<( 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。
ArzDI{1 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。
@B`Md3$7 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。
P^[/Qi}j 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?
tg 85: 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:
Nfw YDY OVR?*"N_ template < class Action >
mW4%2fD[ class picker : public Action
z(H?VfJo {
q4ipumy* public :
l}}UFEA^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
;S JF%@x // all the operator overloaded
vT7g< } ;
_]|Qec) <9ifPSvJ 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。
Np2ci~"<. 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:
)X5(#E EGS%C%>l/o template < typename Right >
XP?*=Z] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
</s,pe79B {
v <Hb-~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z[9UQU~x? }
\[#t<dD 6>DLp}d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2
9#]Vr 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。
?QpNjsF ;%zC@a~{ template < typename T > struct picker_maker
ZHkw6@| {
`Ko[r
R+
typedef picker < constant_t < T > > result;
% fhNxR } ;
K]fpGo template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
SDBt @=Nl {
zn)yFnB!TH typedef picker < T > result;
`;F2n2@ } ;
Fr5 Xp 7=k^M, a 下面总的结构就有了:
2z\;Q8g){r 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。
p=gX!4,9< 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。
S "
pI picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B?6QMC; 至此链式操作完美实现。
iiNSDc `.^ |]|u u) *Kws 七. 问题3
WRpyr 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。
.y): Rh^ AK2WN#u@Z template < typename T1, typename T2 >
yn~P{}68 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j*zD0I] {
q;A;H)?g return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lTz6"/ }
vV^dm)? nPA@h 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:
]b}B2F'n >eS$ template < typename T1, typename T2 >
}htPTOy5 struct result_2
MFwO9"<A {
7SS07$B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YD&_^3-XM } ;
KQmZ#W%2m #jS[ 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?
_H\<[-l 这个差事就留给了holder自己。
ebM{OI 3?E}t*/ dGkgaC+ template < int Order >
&Lt@} 7$8 class holder;
C2/}d? bki template <>
>Ko[Xb-8^_ class holder < 1 >
\=nrt? {
36$[ public :
J(iV0LAZb template < typename T >
"2hh-L7ql struct result_1
|4C^$ {
LE;g
0s typedef T & result;
'6S %9ahE } ;
+>YfRqz:KB template < typename T1, typename T2 >
~&g a1r2v? struct result_2
urZ8j?}c {
)2.)3w1_4 typedef T1 & result;
PC/!9s0W } ;
~UPZ< template < typename T >
g.C5r]=+& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}5b M1h#z {
+nU.p/cK+\ return (T & )r;
u#jC#u^M }
&u8z5pls8 template < typename T1, typename T2 >
{#hVD4$b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E%3TP_B3 {
wahZK~,EaY return (T1 & )r1;
rFu ez$ }
-s"0/)HD } ;
!7 _\P7M }[n5n template <>
/[pqI0sf<A class holder < 2 >
x$B&L`QV {
AH d- public :
WS,7dz template < typename T >
A 's-'8m struct result_1
nSS=%,? {
X")|Uw8Kl/ typedef T & result;
Y25uU%6t_ } ;
J8Z0D:5 template < typename T1, typename T2 >
D>kD1B1 struct result_2
(tCib 4 {
hbfq]v*X typedef T2 & result;
M_1;$fWq } ;
xRxy|x[
template < typename T >
Lj
8<'"U# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ISNcswN# {
^v:Z o return (T & )r;
:.nRN`e }
E zT`,#b template < typename T1, typename T2 >
Ly #_?\bn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
AsxD}Nw[Z* {
' [p)N, return (T2 & )r2;
2wlKBSON }
K&_Uk548 } ;
k<Sl1vK xJhU<q~? `;%Z N 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> >。
8<dOMp;}r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f_\_9o"l 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GP,<`l& I1=(. *B} return l(i, j) = r(i, j);
;=~Xr"(/z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k1}hIAk3u 2<r\/-#pU return ( int & )i;
#R5U
return ( int & )j;
,=PKd& 最后执行i = j;
6"QEJ 可见,参数被正确的选择了。
j1U 5~%^ u, kU$ erFv(eaDK tP(h9|[N bcz-$?] 八. 中期总结
]?<n#=eW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Y83GKh,* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s&tE_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0A[e sWmP 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#kcSQ' >k(MUmhX H^AE|U*-G S4A q' WES#ZYtT =r4!V> 九. 简化
8q^o.+9 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Uems\I0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sqO<J$tz 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:
7"2b H 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?M}S|dsmE +-*/&|^等
l-)Bivoi 2. 返回引用。
Q*ju
sm =,各种复合赋值等
_8fA?q= 3. 返回固定类型。
JK)qZ= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b{cU<;G)y. 4. 原样返回。
0b-?q&*_ operator,
(q;bg1\UK 5. 返回解引用的类型。
;hDa@3|]34 operator*(单目)
<+U|dX 6. 返回地址。
_D;@v?n6!O operator&(单目)
*@S@x{{s 7. 下表访问返回类型。
^vni&sJ operator[]
}DjYGMrTB 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0^l%j 8/ operator<<和operator>>
L^0v\ +t!S'|C 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。
0kDBE3i# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QU5Sy oL[ >fs2kha template < typename Left >
iEHh{H( struct value_return
f~h~5 {
(-^bj template < typename T >
gS9>N/b| struct result_1
WZewPn>#q {
f`$Gz typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ZI13 } ;
P,z:Z|}8 VLvS$0(}Z template < typename T1, typename T2 >
\
v2H^j/ struct result_2
{6,|IGAq
V {
+RDJY(Y$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tw K^I6@ } ;
^twivNB } ;
+wfVL|.Wq /b[2lTC-e !{UTD+|=N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*b|NjwmB Te-Amu 下面我们来剥离functor中的operator()
uofr8oL~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0!GAk Jfhk@27T return l(t) op r(t)
b>=_*nw9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~^US/" return op l(t)
&"E
lm return op l(t1, t2)
DSyXr~p8 return l(t) op
X_ TiqV return l(t1, t2) op
>FF5x#^&c return l(t)[r(t)]
i'HQQWd return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QWO]`q`| w4};q%OBj 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:
1,t)3;o$ 单目: return f(l(t), r(t));
_M5%V>HO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R= 5** 双目: return f(l(t));
J7$_VP return f(l(t1, t2));
n! h7 下面就是f的实现,以operator/为例
[xlIG}e9 1y"3 struct meta_divide
h0 |}TV^UJ {
@4GA^h template < typename T1, typename T2 >
][@F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5er@)p_ {
bud&R4+ return t1 / t2;
vfc[p ^ }
@w9{5D4 } ;
FQsUm?ac: vzo4g,Bj 这个工作可以让宏来做:
&Z^(y}jPr -*ELLY[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#%,RJMv template < typename T1, typename T2 > \
G=/k>@Di static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gwB\<rzG 以后可以直接用
msx-O=4g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+Ic ~ f1zh 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
k5BXirB (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
3'I^lc PGn);Baq lU4}B`#"v 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
PS>x,T [ AzO:A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
> 0> class unary_op : public Rettype
W<b-r^9?s {
]ya; v ' Left l;
RrV>r<Z"Q public :
'S4)?Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'0aG
N<c }d
Ad$^ template < typename T >
K?.e| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hvV_xD8| {
c-1q2y return FuncType::execute(l(t));
Xq#Y*lKVD }
2)0b2QbQ |`rJJFA template < typename T1, typename T2 >
M4f;/ `w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U.0kR/>Z= {
MN8H;0g- return FuncType::execute(l(t1, t2));
S/A1RUt }
k[|~NLB8 } ;
>4i>C 1}m3; IVvtX} 同样还可以申明一个binary_op
l&(l$@t 3c'#6virz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8;gXg class binary_op : public Rettype
8F5|EpB9M {
B{6<;u)[ Left l;
Q(7ob}+jQ Right r;
@E9" Zv-$ public :
PO-"M)M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5p"BD'^: B|=|.qp$) template < typename T >
0"WDH)7hJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7
h=QW5 {
#(;<-7M2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
v1G"3fy9 }
$9!D\N,}]C rfcN/:k template < typename T1, typename T2 >
k-LEI}h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|}&RXD {
K7TzF& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j f~wBmd7 }
lTRl"`@S } ;
,I.WX,OR ?,knit2x e)^j+ l 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
}%!tT\8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^V*-1r1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w|Cx>8P8@ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
"?}uQ5f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_
Y2
U7W 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
`u'bRp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]c)_&{:V 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
MHj,<|8Q 下面是修改过的unary_op
|pZUlQbb m"2d$vro" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(K..k-o`. class unary_op
afEF]i {
1`bl&}6l|E Left l;
I s57F4[} IND ]j72 public :
\[:/CxP m}j:nk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dR^"X3$ I~*
? d template < typename T >
(<*e struct result_1
El2e~l9 {
M" lg%j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3.Gj4/f } ;
F_3:bX ?Ke
eHMu template < typename T1, typename T2 >
wEW4gz{s struct result_2
csZc|kDI {
Qeq5 gN] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x *XH]&V } ;
&}6KPA; ksR1kvTm template < typename T1, typename T2 >
eet Q}] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q4* -wF-P {
(7FW9X; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LtgXShp_! }
,,L2(N
Y k7-` template < typename T >
tB7}|jC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d(`AXyw {
'])2k@o@ return OpClass::execute(lt(t));
O\KQl0*l\\ }
vdDludEv sJx+8
- } ;
&[mZD, ./6<r OW 0C%W&;r0 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
eJCjJ) 好啦,现在才真正完美了。
6vKS".4C 现在在picker里面就可以这么添加了:
o]n!(f<(* g| <wyt[ template < typename Right >
Fm_y&7._ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FCj{AD {
&;TJ~r#K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
u6u=2 }
w~R`D 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。
07g':QU@ [4&#*@ eW'2AT?2H% B?rSjdY4 qml2XJ> 十. bind
BQ</g* $; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
D('2p8;2"7 先来分析一下一段例子
`?(Bt|<> G2{O9 SzDKByi int foo( int x, int y) { return x - y;}
s)
O[t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#EGA#SKoq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,B}I?vN. 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
t>)45<PEw 我们来写个简单的。
"L&'Fd@ZU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:wqC8&V 对于函数对象类的版本:
F|bYWYED; ikB Yd
}5 template < typename Func >
G$zL)R8GE| struct functor_trait
f$HH:^# {
2I1uX&g typedef typename Func::result_type result_type;
NG&_?|OmV } ;
2Se?J)MN 对于无参数函数的版本:
7IlOG~DC T^<>Xiam template < typename Ret >
%?C8mA'w struct functor_trait < Ret ( * )() >
3Ug {
69y;`15 typedef Ret result_type;
ZSy?T } ;
9Mp$8-=>7 对于单参数函数的版本:
g.JN_t5 x"P);su template < typename Ret, typename V1 >
?rX]x8iP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T=a=B( {
d@0Kr5_ typedef Ret result_type;
H1"q } ;
DciwQcG 对于双参数函数的版本:
_M[,!{ C {%v-( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
OYC_;CP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m9}AG Rj {
]j~"mFAP
typedef Ret result_type;
3l<S}k@M) } ;
22P$ ~ch 等等。。。
B\*@krI@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sAJ7R(p spofLu. template < typename Func >
]&~]#vB# struct func_return
{4aWR>< {
l%R50aL template < typename T >
x_!0.SU struct result_1
Nr<`Z {
@.$Xv>Jt$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{ x0 t } ;
X;F?:Iw \ `cQo0{xK template < typename T1, typename T2 >
F
09DV<j struct result_2
\o-&f: {
ZR v"h/~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RC|!+TD } ;
IPSF]"}~ } ;
w=h1pwY f~OU*P>V@ Xb
!MaNm) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
kPBV6+d~ {K{EOB_u template < typename Func, typename aPicker >
Xd E`d. class binder_1
Rd7_~.Bo {
d%I"/8-J Func fn;
C9DJO:f.2y aPicker pk;
H2xeP%;$ public :
0n ~ Zz h0oMTiA template < typename T >
LLWB struct result_1
AB Xl {
x6afI<dm typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UX<Qcjm$e } ;
+bK.NcS SjjIr ^ template < typename T1, typename T2 >
*{undZ?(> struct result_2
`u!l3VZ/4 {
,
$Qo = typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{ wF&+kH3 } ;
V~ ~=Qp+. Ogt]_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uV-'~8 a9zw)A template < typename T >
w:Jrmx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I]Tsz'T!9 {
``,k5!a66\ return fn(pk(t));
3lLMu B+ }
BYW^/B Y) template < typename T1, typename T2 >
._wkj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Fvm 7V {
H_!4>G@ return fn(pk(t1, t2));
<D&)OxEn\ }
=z?%;4'| } ;
$I#q 8;y&Pb~) rV({4cIe9R 一目了然不是么?
f\;65k_jq 最后实现bind
G1t\Q-|l0 p_ Fy>j ]Q
"p\@\! template < typename Func, typename aPicker >
wi8Yl1p]!z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}~h'FHCC+ {
6~#Ih)K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
HIGq%m=-x }
q1y/x@ 3'c\;1lhT 2个以上参数的bind可以同理实现。
M@P1, Y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
gx03xPeu Z=4{Vv* 十一. phoenix
k+V6,V)my Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
FLoNE>q /!}'t for_each(v.begin(), v.end(),
>U1R.B7f (
2#X4G~>#h do_
n\I#CH0V [
"M|P+A cout << _1 << " , "
#U=X NU}k ]
}7{t^>;D .while_( -- _1),
+6smsL~<#v cout << var( " \n " )
k"kJ_( )
d_S*#/k );
bW#@OrsS wiOgyMdx 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
|8%m.fY` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
wn>edn operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^ yh'lh/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
AeIrr*~]B &)i|$J 2. H9 C9P17 template < typename Cond, typename Actor >
+,:^5{9{ class do_while
Rj~ {
TUT][
=.= Cond cd;
^1:U'jIXO Actor act;
oIGrA-T} public :
~zm7?_"@] template < typename T >
jUj<~:Q}3o struct result_1
#{r#;+ {
e@@?AB$n( typedef int result_type;
,=(Z00#( } ;
M >:]lpRK x\?;=@AW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|o'Q62`%} KPSh#x&I template < typename T >
oHM
] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*O:r7_ Y0 {
&"_u}I&\ do
ERUt'1F?] {
kE.x+2 act(t);
I O%6 O }
0.r4f'vk while (cd(t));
#8{F9w<Rf return 0 ;
!>x|7
}
7;.xc{ } ;
-Z4{;I[Q@ +u@aJ_^ X.ONa_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2c<&eX8" 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。
$=sXAK9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
IUGz =%[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
z
sQo$p 下面就是产生这个functor的类:
i$^)UZJ&0 [=uo1% DfJ2PX}q template < typename Actor >
d#:3be{|&q class do_while_actor
%zC[KE*~ {
SgMrce<; Actor act;
HQ9f ,< public :
F Kc;W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E}CiQUx bLz*A- template < typename Cond >
kH*P n' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3`hUo5K } ;
>idBS ezhDcI_T KDi|( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|(
(zTf 最后,是那个do_
[#" =yzR<3 *y`%]Hy< j^`X~gE class do_while_invoker
/|{,sWf2 {
AJt!!crs public :
`\=Gp'&Q+ template < typename Actor >
r#WT`pav do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
va/m~k|i {
HLQ"?OFlz return do_while_actor < Actor > (act);
w&Dv8Wv+Oq }
?&WYjTU]H } do_;
`T/~.`R LW#M@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
SEQ%'E5-' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
aRj>iQaddx 最后来说说怎么处理break和continue
ZWc+),X 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。
s30
O@M)) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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