一. 什么是Lambda
xdZ<|
vMR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0oSQY[ht/ 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,
}#6xFTH Q4?EZ_O GF'f[F6oI ? Vp%=E class filler
)Q]w6he3 {
[(ygisqt public :
H-,TS^W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
cvfUyp;P } ;
IE;\7r+h Qs l80~n_7 |n`PESf_ 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:
8}BS2C%P 2bLI%gg3 r+S;B[Vd @}DFp`~5| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WL
U } PO o%^'( rP'AJDuq 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
O9^T3~x[V Qdu$Os |9IC/C!HC [jrqzB 二. 战前分析
T@P!L 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6{=_718l` 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vk'rA{x MDHb'<o?y Y5Z!og for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#!})3_Qc(y /* --------------------------------------------- */
9i=B vector < int *> vp( 10 );
? %(spV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}G'XkoI& /* --------------------------------------------- */
k!3 cq) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
GoIQ>n /* --------------------------------------------- */
O~PChUU*Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
. I==-| /* --------------------------------------------- */
Vb!O8xV4;+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f*m[|0qI<X /* --------------------------------------------- */
/e1(?
20 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oa`#RC8N ar$*a>'? ?pG/m%[ =45W\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
.'T 40=7 1._1, _2是什么?
{kL&Rv%' 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。
3-|3`( 2._1 = 1是在做什么?
GeV+/^u 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。
.z-UOyer 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。
UpfZi9v?W g_aCHEFBv x[X`a 三. 动工
vHcqEV|P/n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`PlOwj@u0` |m;L?)F< ER^QV(IvP8 >o/95xk2 template < typename T >
n]y EdL/1 class assignment
ashar&' {
x[i `S8D T value;
;:]\KJm}? public :
cyQBqG assignment( const T & v) : value(v) {}
Ew$I\j* template < typename T2 >
h@1!T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a]B[`^`z } ;
U| 5-0 u5 ,_ .v_ S3Y2O
x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
P@0Y./Ds 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|"]PCb)! I=Ijdwb H tR)H~l7q )D/ 6%]O class holder
2@khSWV {
4kl Ao$ public :
X`JVR"=4 template < typename T >
[4Q"#[V&9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
:O-1rD {
+L%IG return assignment < T > (t);
ub K7B |p }
rv7{Ow_Y } ;
z|N3G E(.@ 3BQ!qO17^d Q5a)}6-5 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:
?LP9iY${ u:dx;* static holder _1;
d@ Ja}` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A''pS :/N+;- 18 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/*rhtrS) 而不用手动写一个函数对象。
'V&Y[7Aeq 09h.1/ _[h8P9YI4 o:p
*_>& 四. 问题分析
szmmu*F,U: 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。
dl~|Izm 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。
cg{AMeW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Log|%P\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w_wslN,) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
iG<Som l"+Jc1\ X 五. 问题1:一致性
SA"8!soY3 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?|
p $`92Be/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*>[3I}mM (u1m]WYL struct holder
~nY]o"8D {
}q[Bd //
bPbb\|u0d template < typename T >
'{b1!nC; T & operator ()( const T & r) const
3V<&| {
>I"V],d!6 return (T & )r;
q_[G1&MC }
5&!c7$K0 } ;
{XCf-{a]~ gm)@c2?. 这样的话assignment也必须相应改动:
G}nO@ #0Ds'pE- template < typename Left, typename Right >
9Ul(GI( class assignment
jN*:QI {
4JyM7ePND} Left l;
%;"@Ah Right r;
{*m ?Kc7k public :
SPkn3D6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OFU/gaO~ template < typename T2 >
{KL5GowH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K9Hqq7"% } ;
/j2H A^GT #q\x$ 同时,holder的operator=也需要改动:
na+d;h*~y 9i q"" template < typename T >
#]Y>KX2HG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mN_Z7n;^eh {
ca<" return assignment < holder, T > ( * this , t);
/e@H^Cgo }
5@~|*g[ <n"C, 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。
Nf41ZT~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
""iaGH+Cxw 5\fCd| return l(rhs) = r;
zg)sd1@ 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。
x2Lq=zwJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eOT+'[3" s%4M$e template < typename Tp >
qQ]]~F class constant_t
C#0Qd% {
Ah69
_>N`S const Tp t;
xg@NQI@7 public :
),}AI/j;zY constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rVnd0K template < typename T >
yR5XJ;Tct const Tp & operator ()( const T & r) const
ne}+E {
oXsL9, return t;
J9~i%hzr }
i]{1^pKq } ;
bC!`@/ I^\&y(LJF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O`1! 下面就可以修改holder的operator=了
w4,Ag{t> o`S? template < typename T >
OWq'[T4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\c,pEXG {
DL^o_61 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"UFs~S|e }
0pb'\lA qy1F*kY 同时也要修改assignment的operator()
&<TzGB* OWp%v_y] template < typename T2 >
B5%n(,Lx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
72uz<i!&$ 现在代码看起来就很一致了。
{V19Zv"j #SVNHpx 六. 问题2:链式操作
[(kB
5 a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
yM.IxpT#$ 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。
ZFm`UXS 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。
w8Q<r. 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。
)::>q5c 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9# 4Y1L S) ?tdd3ai> template < typename T >
BimjQ;jtI struct result_1
a3SlxsWW {
F'}'(t+oAm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eYUr-rN+)z } ;
`$LWmm# _9H*agRe 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
J@pb[O L, ( lm&*tKm template < typename T >
sb_oD{+gW struct ref
_Q%vK*n {
^g1f X1 typedef T & reference;
S{]7C?4` } ;
0-Y:v(|. template < typename T >
+yob)% struct ref < T &>
%sBAl.!BN {
&.13dq typedef T & reference;
MB
ju![n } ;
j1 q[2' s.Y4pWd5@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cLa]D[H pL=d% m.W template < typename T >
5wao1sd# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)4U>!KrY {
w.\w1:d return l(t) = r(t);
[S]S^ej*8 }
tY${M^^<J 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。
`vG,}Pt] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8b.u'r174 WW2Ob* 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
<:FP4e
"( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
u=F+(NE" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\6?A!w~6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#o/H~Iv 最后的布局是:
5Z/GK2[HL Add
hRI"y":zD / \
>7`<!YJkK Divide 5
=o}"jVE / \
nMfFH[I4 _1 3
/v|"0 似乎一切都解决了?不。
UUKP" 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。
LH 3}d<{ 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。
p9U?!L!y 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:
3nZ9m jCAC
` template < typename Right >
AsS$C&^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r)9Dy, Right & rt) const
unJid8Lo {
87%*+n:?* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YIt& > }
Md6]R-l@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{Sl57!U5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
OdWou|Gz 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
OH^N" L 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
<e]Oa$ 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。
do-ahl, 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?
R3)57OyV 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:
2$_9cF Wm "\Egs)\ template < class Action >
c^rOImZ class picker : public Action
"'8KV\/D {
n?\ nn3 public :
""Zp:8o picker( const Action & act) : Action(act) {}
&1l=X]% // all the operator overloaded
>&g}7d% } ;
nVu&/ ,:~0F^z Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
B/5=]R 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
!3iGz_y 6C>_a*w template < typename Right >
FJ*i\Q/D picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4L-:*b_v\ {
+$xeoxU>; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Uie?9&3 }
n .!Ym
X4 a $"ib Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a9n^WOJ6 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+jg9$e " AC
O)Dt(Y template < typename T > struct picker_maker
N=:5eAza {
,D\GGRw typedef picker < constant_t < T > > result;
ve
~05mg } ;
B!gGK|8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)
\Y7& {
|K?#$~ typedef picker < T > result;
^qCkt1C-M } ;
w;Q;[:y S$f6a' 下面总的结构就有了:
k5kdCC0FCk 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。
*A}cL 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。
Qn ^bVhG+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7nbB^2 至此链式操作完美实现。
zkTp`>9R T!wo2EzE pLMRwgzr 七. 问题3
>7!6nF3x, 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。
^xf<nNF:p *. 3N=EO template < typename T1, typename T2 >
k{gLMl ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q'k\8'x {
@&D?e:|!U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`@i5i(( }
"cTncL "NRDNqj( 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:
zEZLKWm9- 3E
f1bhi template < typename T1, typename T2 >
{0! ~C=P struct result_2
DzQ1%! {
@/r^%G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
I@Xn3oN } ;
b3wM;jv nhG
J 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?
OMwsbp& 这个差事就留给了holder自己。
Hi_G E~<`/s 0A{/B/r template < int Order >
X0-IRJ[ class holder;
8q`$y$06Dk template <>
-@>BHC class holder < 1 >
&C>/L; {
X7L8h'(@ public :
Y!6/[<r$~k template < typename T >
9dMrgz&' struct result_1
_LwOOZj {
l"n{.aL typedef T & result;
,ZblIOWb } ;
[sW.CK=3 template < typename T1, typename T2 >
IlX$YOf4 struct result_2
yfU<UQ!1 {
50dGBF typedef T1 & result;
%!ebO*8q } ;
K^r)CCO template < typename T >
&rDM<pO #- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lyCW=nc {
>zkRcm return (T & )r;
oJKa"H-jL }
::n;VY2& template < typename T1, typename T2 >
K;7f?52 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nr2 C@FU:0 {
Gu=STb return (T1 & )r1;
Ax oD8| }
B=
keBO](@ } ;
?=GXqbS" ]*O/+ template <>
6.t',LTB class holder < 2 >
tweY'x.{ {
UN"(5a8. public :
4`#F^2r! template < typename T >
_ >`X]I; struct result_1
kF7(f|* {
*%Qn{x typedef T & result;
,2oF:H } ;
b'zR 9V template < typename T1, typename T2 >
y80ykGPT\& struct result_2
`ovtHl3Q {
iAY!oZR(WT typedef T2 & result;
{f9{8-W<u } ;
zb6ju]2 template < typename T >
Ba\6?K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ch5s<x#CE {
.@iFa3 return (T & )r;
pIWI }
TEUY3z[g template < typename T1, typename T2 >
8#R?]Uwq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L.6WiVP) {
WS& kx~oQ return (T2 & )r2;
DN4#H` }
9Pd*z>s } ;
4LI0SwD#^/ wx=0'T-[ I[o*RKT'" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
A5#y?Aq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_eLWQ|6Fx 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
elJ)4Em o/[ return l(i, j) = r(i, j);
!BU)K'mj 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3*DXE9gA9 `,wu}F85 return ( int & )i;
F{k+7Ftc return ( int & )j;
m}VM+= 最后执行i = j;
Fb2%!0i 可见,参数被正确的选择了。
WUAJjds <<MjC5 JM0I(% Z% >KGE-Yzj JU0]Wq <^[ 八. 中期总结
[n,?WwC 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oFg5aey4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
t$^l<ppQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
? y},, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
pw>m.=9|y eR']#Q46{T Z\X'd_1! ~4.r^)\ (J:dK=O@Z {I%y;Aab8 九. 简化
s #:%x# 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。
L^9HH)Jc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!7H6i#g* 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:
2x$x;
\*j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.I?@o8'x +-*/&|^等
U+]Jw\\l
2. 返回引用。
<FFJzNc+ =,各种复合赋值等
ateUpGM QU 3. 返回固定类型。
ru.5fQU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sB}]yw 4. 原样返回。
;M
v~yb3v operator,
y<r}"TAf- 5. 返回解引用的类型。
H^c0Kh+ operator*(单目)
$&-5;4R'0 6. 返回地址。
C;1PsSE+A operator&(单目)
Yt1mB[&f^ 7. 下表访问返回类型。
)@QJ operator[]
H9"= p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QrjDF> operator<<和operator>>
i1*C{Lf;%) #0y<a:}R 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。
a#(U2OP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=DgCC|p G\Hq/4 template < typename Left >
2YQ#-M struct value_return
-Q[g/% {
2RNrIU I2 template < typename T >
XSD%t8<LO struct result_1
N_' +B+U? {
[STje8+V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DnyYMe!r } ;
a+(j?_FyI xEoip?O?7F template < typename T1, typename T2 >
8GB]95JWwp struct result_2
2;(W-]V? {
]6~k4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.j 'wQ+_ } ;
aPBX=;( } ;
>q|Q-I~gs 'C]jwxy h%b hrkD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;~ee[W$1 26nBBS,; 下面我们来剥离functor中的operator()
9+VF<;Xw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<q6`~F~| uB+9dQ return l(t) op r(t)
BR3mAF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{visv{R< return op l(t)
O)<r>vqe} return op l(t1, t2)
Uz>Yn&{y6 return l(t) op
F ?mA1T>x return l(t1, t2) op
/#\?1)jCK return l(t)[r(t)]
ABiC9[Q0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$MT}l
GMb!Q0I8 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7 6*hc 单目: return f(l(t), r(t));
32KR--mn% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3;D?|E]1 双目: return f(l(t));
=tq7z =k return f(l(t1, t2));
'}zT1F*
p= 下面就是f的实现,以operator/为例
}~GV'7d1 p2a?9R struct meta_divide
>C^/,/%v {
0#
UAjT3 template < typename T1, typename T2 >
P%jkKE?B4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[Yoa"K {
3GINv3_ return t1 / t2;
x 8M#t(hw }
`vH&K{ } ;
h9Z[z73_a |+mOH#Aty 这个工作可以让宏来做:
5:_~mlfi bXm:]? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|$ w0+bV* template < typename T1, typename T2 > \
0$?qoS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6m\*]nOy4 以后可以直接用
<[FS%2,0mb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$l43>e{E 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
v['AB4 (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。。。)
lYdQB[l :7k`R62{ &08Tns" 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
*|CLO|B) &0i71!Oy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
* T\> class unary_op : public Rettype
$uTlbAuv {
h+
TB] Left l;
K9}jR@jy$ public :
6i^0T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{'&8`d _32/WQF6 template < typename T >
LNbx3W
oC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|oFI[PE {
2}>go^#O/w return FuncType::execute(l(t));
5bF5~D(E }
JN)"2}SE L&rO6 template < typename T1, typename T2 >
zo87^y5?G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FqL`Kt {
6O]Xhe0d@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
k\%,xf; x }
&7lk2Q\ } ;
{MA@A5 =cknE= m_~y 同样还可以申明一个binary_op
)m)h/_ vr<)Ay template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W3aXW,P. V class binary_op : public Rettype
7kOE/>P? {
$kM' Left l;
s%hU*^ 8 Right r;
&~42T}GTWG public :
=CGD
~p` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
EOofa6f&l {W]bU{%. template < typename T >
o<~-k,{5P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m*OLoZVy {
"@aq@mY@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
8x`Kl( }
]kzv8# ;}n|,g> template < typename T1, typename T2 >
,K`E&hS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aGdpecv {
/
O|Td'Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<e$5~Spc }
;,()wH } ;
5XhK#X%:A i#Ne'q;T ll 6]W~[ZC 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
q+r `e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(ej:_w1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M
,Zm|3L 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
5~v(AB(x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.ou!g&xu 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
8 /5sv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#_?426Wfs 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
EKV+?jj$ 下面是修改过的unary_op
^cfkP(Y3kx z(c@(UD-_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tCd{G
c class unary_op
5@GD} oAn6 {
3w[<cq.! Left l;
wpAw/-/ LuQ"E4;nY% public :
pE$|2v >_|Z{:z]d. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q$/V) 0 +9Xu"OFm template < typename T >
ey'pm\Z struct result_1
a3b2nAI l {
u^j8
XOT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V:nMo2'hb } ;
H={O13 n1fEdaa7g template < typename T1, typename T2 >
{QIS411 struct result_2
D!l [3 {
wrZ7Sr!/V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e|2vb
GQ } ;
yEMX ` ZX~>uf\n template < typename T1, typename T2 >
[q0_7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l Q=&jkw {
+#de8/x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8MYLXW6 }
e;&{50VY CVyx lc> template < typename T >
=F",D= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+0oyt? {
BLl%D return OpClass::execute(lt(t));
_QC?:mv6- }
7/5NaUmPTt 0~PXa(!^K } ;
I?^Q084 3D 4]yR5 _WRR
3 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
4Zv.[V]iOO 好啦,现在才真正完美了。
kxr6sO~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
=8$(i[;6w gQ[] template < typename Right >
97:t29N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c<JM1 {
J_y<0zF** return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CrRQPgl+u }
60U{ e}Mkb 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。
!0!P.Q8>& i/C
-{+}U <wd4^Vr!2 m2-fi*Mgg K4h-4Qbn 十. bind
SG(%d^x`R 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。
fY)4]= L 先来分析一下一段例子
$DABR qb>|n1F_ rE
bx%u7Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
hB2s$QS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iECC@g@a bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q>D4ma^ 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<J#cfe8 我们来写个简单的。
\
pe[V~F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
36x5 q 1 对于函数对象类的版本:
.dg 4gr\D xy-$v template < typename Func >
#G[
*2h~99 struct functor_trait
s&_IWala {
Hz!U_? typedef typename Func::result_type result_type;
qJbhPY8Ak } ;
hX'z]Am< 对于无参数函数的版本:
_4XoUE\\ `ohF?5J, template < typename Ret >
do?S,'(g struct functor_trait < Ret ( * )() >
(:j+[3Ht {
+_-)0[+p typedef Ret result_type;
BW;=i. } ;
w>9H"Q[ 对于单参数函数的版本:
l7D4`i<F j"D0nG, template < typename Ret, typename V1 >
Mi%1+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mhJOR'2 {
@y;tk$e typedef Ret result_type;
Y|x6g(b } ;
WW8YB" 对于双参数函数的版本:
6/V{>MTZg bz}AO))Hk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xRTg
[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vBCZ/F[ {
p)[BB6E typedef Ret result_type;
"$,}|T?Y` } ;
NBbY## w0 等等。。。
@tjZvRtZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%xbz&'W, &ls!IN template < typename Func >
=?I1V#. struct func_return
Z|cTzunp {
a dz;N;rIY template < typename T >
gqHH Hh struct result_1
&]"_pc/>m {
go%X%Os] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nkCRe } ;
q=E}#[EgY [V #&sAe template < typename T1, typename T2 >
u{E^<fW] struct result_2
*"wD&E? {
f-f\}G&G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#(7RX} } ;
U7f&N } ;
NkjQyMF |V~(mS747: 7,&]1+n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.>gU
9A(Nk fXXm@tMx> template < typename Func, typename aPicker >
Cn./N aq class binder_1
YRM6\S)py {
g8iB;%6
Func fn;
/kviO@jm4( aPicker pk;
$Zu4tuXA public :
ezq
q@t9 N:gstp template < typename T >
]TTJr C: struct result_1
[(e`b {
Jk6/i;4| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$nD k
mKl } ;
dPdHY` I!0 $%
]F template < typename T1, typename T2 >
yQA"T? struct result_2
enD C# {
DRBYH( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Kjca>/id } ;
gQ+_&'C I+4qu|0lA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
E/ed0'|m XGrxzO|{ template < typename T >
/*R' xBr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@1qUC"Mg {
t"74HZO> return fn(pk(t));
MT#[ -M\ }
7zkm template < typename T1, typename T2 >
K?9H.#( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$m%/veD k {
G}hkr return fn(pk(t1, t2));
B8#f^}8 }
7_'k`J@_ } ;
DkMC!Q\ @SVEhk# CYic_rF$ 一目了然不是么?
\?mU$,voI 最后实现bind
NN pa69U >, Swk3 T.Y4L template < typename Func, typename aPicker >
Yr(f iI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+WEO]q?K {
+VI0 oo {Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M+&eh*:z: }
apWrcaj @Oc}\Rg 2个以上参数的bind可以同理实现。
j~j
V`>A 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。
ne~#{q GH)+yD[o 十一. phoenix
~|d?o5W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[`nyq ) 5>k~yaju/ for_each(v.begin(), v.end(),
<HX-qNA? (
[(^''*7r+T do_
HBkQ`T [
GISI8W^ cout << _1 << " , "
6 VJj(9% ]
,4I6Rw B. .while_( -- _1),
l[j0(T cout << var( " \n " )
Y?SJQhN6W )
oTa+E'q );
NZ? =pfK\s RoXOGVo 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:
;0}"2aGY 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
.;sPG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
k/rkJ|i+p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{}gk4xr :QY 9p T Qz90 mb template < typename Cond, typename Actor >
!{=%l+^. class do_while
rlh6\Fa {
g<jK^\eW Cond cd;
-Y,Ibq Actor act;
5UD;ZV% public :
[
^ \) template < typename T >
nQ*oOxe|X struct result_1
CMf~Yv {
"+"dALX{3K typedef int result_type;
H_$f
v_ } ;
;@\JscNJ| x~,?Zj)n?C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ll^O+>1dO e/I{N0SR template < typename T >
o~N-x* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`-e}:9~q {
IaqN@IlWb do
Z
s!q#qM {
#Y b9w3N act(t);
*wl_8Sis} }
E$fy*enON while (cd(t));
{.'g!{SHp return 0 ;
E*]L]vR }
:EAfD(D{) } ;
BiAcjN:Z
]@
0V xGQ:7g+qu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C
5!6k1TcE 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。
3]82gZGG 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。
,=yIfbFQ 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。
_'v )Fy 下面就是产生这个functor的类:
V^H47O;VC T>?1+mruM Xq$0% WjG template < typename Actor >
:7]R2JP class do_while_actor
BU .G~0 {
qoq<dCt3 Actor act;
R5~m"bE public :
1KEPD@0oxx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[_GR'x'0x n m$G4Q template < typename Cond >
6/C picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z.19v>-c } ;
SaScP rV{e[fGd N1+]3kt ~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G4]`` 最后,是那个do_
?["ZEa Tdp$laPO' Q 7?4GxMj class do_while_invoker
0;`PHNBq {
Fsdn2{g8U public :
v:ZD}Q_ template < typename Actor >
<0MUn#7' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$a]dxRkz {
X> KsbOZ return do_while_actor < Actor > (act);
=swcmab; }
=z dti'2{4 } do_;
7tnzgtal [C#pMLp,~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7~f l4* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F:U_gW? 最后来说说怎么处理break和continue
n[7zK'%Dxg 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。
ot6Pq} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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