一. 什么是Lambda
gb}ov** 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*=Ma5J. 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,
:z\||f lQ4$d{m` 8<J3Xe PeSTUR& class filler
-<tTT {
!P6?nS public :
>xXq:4l>} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ym$`EN } ;
\7e4t =!/T4Oo 7>EMr}f C 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:
:]LW,Eql g9IIC5 iL~(BnsF N1U.1~U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lGJ&\Lv: <Rz[G+0S= oq(W| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
X3y28 %R &0{&4, 8A'SMJi `u8(qGg7GF 二. 战前分析
ghk"XJ| 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。
<irr.O 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
Iomx"y]9 WWLf'89It P75@Yu( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A>*#Nw5L /* --------------------------------------------- */
VY@`) vector < int *> vp( 10 );
WISK-z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9|K:\!7 /* --------------------------------------------- */
I~-sBMm(w sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U?EXPi6 1Z /* --------------------------------------------- */
-y/Y%]%0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r]S"i$ /* --------------------------------------------- */
xg;F};}5$
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7bR[.|T /* --------------------------------------------- */
Q=epUHFs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q%XjJ -s: A'*#UYn( <4I`|D3@ p;mV?B?oAQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
.AF\[IQ 1._1, _2是什么?
^vI`#}? 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。
#5X+.!L 2._1 = 1是在做什么?
2TQ<XHA\ 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。
31p7oRzr 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。
fyq%-Tj 3RI%OCGF c2PBYFCyC 三. 动工
;NGSJfn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:GM3n$ ) LohB,? Zb+n\sv4 - P4X@s_; template < typename T >
;20sh^~ class assignment
UxnZA5Lk* {
GvL\%0Ibx T value;
S AKIFNE public :
GwmYhG<{ assignment( const T & v) : value(v) {}
WKq{g+a template < typename T2 >
gi8f)MNP?~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:T#f&|Gg; } ;
:]8!G- Z ~;oaW<" MO|8A18B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hE +M|#o 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
| |doG}C 9]|C$;kw@ rW*[sLl3 class holder
5$*=;ls>J {
zSBR_N51 public :
f~f)6XU| template < typename T >
<
WQ
~X<1D assignment < T > operator = ( const T & t) const
w%%*3[--X {
u_Xp\RJ return assignment < T > (t);
zTw<9 Nf }
w`F'loUEt } ;
(?[%u0%_ :VX2&*
wKbU}29c 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:
v
`;Hd8 ;/!o0:m^I static holder _1;
].@8/. rg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
GFvLd:p` [ HgTBON( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZSLvr-,D 而不用手动写一个函数对象。
s6Il3Kf SgQ(#y|vV 3s#/d,+ j/1f|x 四. 问题分析
1 ;Uc-< 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。
X#ud_+6x 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。
(Y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Pje1,B q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`6v24?z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m:cWnG C-&s$5MzGb 五. 问题1:一致性
af&P;#U 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?|
+9.GNu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?v&2^d4C*F )Dyyb1\) struct holder
88l{M[B2 {
Sd\oL*lN //
)!'7!" $ template < typename T >
pbGv\SF T & operator ()( const T & r) const
Xvxrz{ {
[=>[ 2Ty return (T & )r;
r>t|.=! }
]G,BSttD } ;
|A2o$H ]!2[k A- 这样的话assignment也必须相应改动:
Ib"fHLWA^! Sre:l'. template < typename Left, typename Right >
A9z3SJ\vXl class assignment
fH%C&xj'& {
+;
=XiB5R Left l;
[>lQiX Right r;
%:7/ym[ public :
DKG;up0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DK|/|C}6 template < typename T2 >
BipD8`a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
tZ:fh p } ;
<4N E)!# wIF)(t-): 同时,holder的operator=也需要改动:
(i-L: _$KkSMA~_ template < typename T >
^CB@4$! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
sAjN<P {
aUKa+"`S return assignment < holder, T > ( * this , t);
fF.+{-. }
H`7T;`Yb ?]>;Wr 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9/O\769"' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/km0[M 1(jx.W3 return l(rhs) = r;
1JZhcfG 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
0VIR=Pbp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!iUT Re 5E2T*EXSh template < typename Tp >
I3 YSW class constant_t
\$,8aRT>#U {
hjp,v)# const Tp t;
cZAf?,>u public :
\_/dfmlIZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#W/ATsDt template < typename T >
ZJHaY09N const Tp & operator ()( const T & r) const
m2Wi "X(I_ {
ephvvj~zW4 return t;
I %CrsEo }
|43Oc:Ah+ } ;
Y7 e1%,$v yRt7&,}zL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
y.::d9v 下面就可以修改holder的operator=了
;6*$!^*w _hEr,IX=J template < typename T >
^-(DokdBn assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aX.//T:':? {
LPkl16yZ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:71St' }
5]2 p>%G ]vH:@%3U 同时也要修改assignment的operator()
I\|.WrMNi mH )i template < typename T2 >
Zl?9ibm;@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Uf~5Fc1d = 现在代码看起来就很一致了。
i\kDb= }`]Et99Q5 六. 问题2:链式操作
d/\ajQ1:: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0m4'm<2m 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5e&;f 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
wM!dz& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
dAi.^! ! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YAd%d|Q [ic%ZoZ_ template < typename T >
'AZxR4W struct result_1
&a'LOq+r' {
]6,D9^{; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
NdC5w-WY } ;
mcxD#+H 3 =sk#`,,: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
f0*_& rP xxOhGA) template < typename T >
L),bPfz struct ref
'Qg.D88 {
Op hD_^ typedef T & reference;
FhQb9\g } ;
4K,S5^`Gx template < typename T >
o+Q2lO5 struct ref < T &>
\ZBz]rh* {
3!i{4/ typedef T & reference;
mv(/M
t } ;
SME]C ')7 j3j^cO[ 8v 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4|DN^F~iut }$s QmRR template < typename T >
;Pvnhy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[C@Ro,mI {
{a(<E8-^ return l(t) = r(t);
\8USFN~(Y }
ypx`!2Q$ 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>< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)/Oldyp 15MKV=?oY 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
n%!50E6*: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=>7czw:S1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/f hS#+V* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k7M{+X6[ 最后的布局是:
o5G]|JM_ Add
J!}R>mR / \
!e('T@^u6u Divide 5
M{p9b E[j / \
#;UoZJ B _1 3
P@Vs\wAT 似乎一切都解决了?不。
KVoM\ttP 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。
TJuS)AZ
C 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。
]-l4 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:
ACF_;4%& GE\({V.W template < typename Right >
<80M$a
g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Pt'=_^Io Right & rt) const
}MtORqK {
^ tVIPH.R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lE3&8~2 }
o_ r{cnu 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
01IfvK XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Vc+~yh.) 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
1"T&B0G3l 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
VYrs4IFT$ 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。
3w! NTvp 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?
NU[Wj uLG 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:
8an_s%,AW >Fc=F#tA9 template < class Action >
<lWBhrz class picker : public Action
y/+y |.Xg {
='(;!3ZH public :
,u14R] picker( const Action & act) : Action(act) {}
9W j9= // all the operator overloaded
~-~iCIaTb } ;
u2*."W\ 2gnz= 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。
\]Rmq_O 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:
|2I
p* O\ w-hk template < typename Right >
e{.P2rnh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
s2K8|q= {
~:-V<r,pe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&pAmFe }
y <P1VES <p[RhP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8vUq8[[ 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。
DhG{hQ[[ DMT2~mh template < typename T > struct picker_maker
b =:%*gq, {
P}-S[[b73s typedef picker < constant_t < T > > result;
x^
sTGd } ;
dz?Ey~;M template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wT:mfS09N {
^0/!:*? typedef picker < T > result;
5NMju!/ } ;
&lW~ot1, |tO.@+[uqP 下面总的结构就有了:
M
U2]; 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。
i.+#a2 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。
r7v1q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
j g_;pn 至此链式操作完美实现。
_Tf0L<A'R z!^3%kJJ> 9bD ER 七. 问题3
;*e$k7}F 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
cA`X(Am6]g QC+BEN$ template < typename T1, typename T2 >
*w1R> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OI)/J;[-e {
+4K'KpFzZ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!(qaudX{>k }
e'dZ2;X$zo \eS-wO7% 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
1!2,K ot @|9V]bk template < typename T1, typename T2 >
y;tX`5(fe struct result_2
-}Gk@=$G {
)n$RHt+:> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5~xv"S(E} } ;
iR4!X() Ga$EM 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?
M"z3F!-j 这个差事就留给了holder自己。
CGCSfoS9f s#V:!
7 fvw&y+|y! template < int Order >
gz`P~7-w: class holder;
)cxML<j'
template <>
qISzn04 class holder < 1 >
{@3p^b*E)1 {
i^6g1"h public :
Rs1JCP=d8 template < typename T >
qeoj struct result_1
_iW-i {
2ee((vO& typedef T & result;
!\N|$-M } ;
YBY!!qjPx template < typename T1, typename T2 >
(ysDs[?\ struct result_2
HXRK<6k$
{
gX*i"Y# typedef T1 & result;
^[-3qi } ;
-$5nqaK? template < typename T >
jRo4+8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FR 1se {
\J3n[6; return (T & )r;
rJ_fg$.< }
wUbLw template < typename T1, typename T2 >
gIaPS0Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p+d?k"WN? {
:ODG]-QF return (T1 & )r1;
A;#GU` }
%4HpTx } ;
fW.)!EPO @mrGG F template <>
4?9cyv4H class holder < 2 >
Na2n4x! {
G/5]0]SO public :
^J$?[@qD template < typename T >
>\c"U1%E struct result_1
yu]nK-Y7S {
7e
D<( typedef T & result;
^zVBS7`J } ;
oN6 '% template < typename T1, typename T2 >
EkE U}2 struct result_2
9Wi+7_) {
~g[<A?0=y typedef T2 & result;
nPS:T|*G } ;
F),wj8#~>- template < typename T >
pJ 7="n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*wetPt)~v_ {
=jN9PzLk return (T & )r;
EzDQoN7Em }
T1Y_Jf*KJ template < typename T1, typename T2 >
5Myp#!|x: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k+FiW3- {
H%AC *, return (T2 & )r2;
A#P]|i }
^|0>&sTHOH } ;
>m;*Zk` #+,O f.&((z?rC 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^sA"&Vdr^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}yW*vy6` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(jY -MF3 QirS=H+~ return l(i, j) = r(i, j);
^E3 i]Oem 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+P?^Yx0d >^fkHbgNQ return ( int & )i;
,m-/R return ( int & )j;
)HN,A z" 最后执行i = j;
~HH6=qjU) 可见,参数被正确的选择了。
v!EE[[ lZa L=HS#L J_=42aHO ucVn ` ]7ZY|fP2 八. 中期总结
4pfv?!Oj 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Fl'+ C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\-?@
&' : 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f4TNy^- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Kq*D_Rh2 psHW(Z8G 3Y}X7-|)Z M!e$h?vB c5t],P 3:;2Av2(X. 九. 简化
UmRI! WQl 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。
U[Pll~m2b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Alsr6uLT1 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:
B.-1wZl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pg.z `k +-*/&|^等
Ew|VDD(. 2. 返回引用。
#l!Sz247 =,各种复合赋值等
'L"dM9#> 3. 返回固定类型。
'<35XjW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^mu?V-4 4. 原样返回。
p+;[i%` operator,
6] ~g*]T 5. 返回解引用的类型。
BWbM$@'x operator*(单目)
W\tSXM-Hg 6. 返回地址。
S]7RGzFe operator&(单目)
}BpCa6SAs 7. 下表访问返回类型。
) DzbJ} operator[]
UoLvc~n7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
IfH*saN7 operator<<和operator>>
)4hb% U MMpGI^x!-X OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
L%[om c? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CCp8, ]&')#YO template < typename Left >
lJfn3 struct value_return
m{/?6h 1 {
SYPG.O?I template < typename T >
d{UyiZm\ struct result_1
|g3a1El {
JY+ N+c\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~"E@do(" } ;
Wgt[ACioN F9sVMV template < typename T1, typename T2 >
'\$2+* struct result_2
liW0v!jBo {
!);kjXQS? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3aL8 gE } ;
XNwZSW } ;
hcvWf\4'#q Z\{"/( Hi 1N#KVvK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{ XN"L3A q1Ja*=r 下面我们来剥离functor中的operator()
i )Hjmf3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
JsfX&dX0 L#Mul&r3x0 return l(t) op r(t)
cr{;gP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
d]JiJgfa% return op l(t)
0-ISOA& return op l(t1, t2)
e12.suv return l(t) op
,\y)k}0lH return l(t1, t2) op
^Z:oCTOP return l(t)[r(t)]
|U*wMYC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`u%`Nj oT5N_\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
^f:oKKaAW; 单目: return f(l(t), r(t));
9o|=n'o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l-Hp^|3Wq 双目: return f(l(t));
\/3Xb return f(l(t1, t2));
n+db#qAj5 下面就是f的实现,以operator/为例
#K8kz vJ__jO"Sq struct meta_divide
orB8q(( {
_5F8F4QY` template < typename T1, typename T2 >
l.ri]e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UenB4 {
D<=:9 return t1 / t2;
c$.h]&~dN }
A.aUWh } ;
VCzmTnD 86c@Kk7z 这个工作可以让宏来做:
n\f8%z a?4'',~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{&_1/ template < typename T1, typename T2 > \
C]ev"Am_)
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Y#9dVUS 以后可以直接用
mM| 313 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bLrC_ 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
*U vh;d{ (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。。。)
x7qVLpcL3z w)A@ PNwXZ/N% 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
dg9
DBn# }P8@\2@=T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g4(vgWOW` class unary_op : public Rettype
a}~Xns {
U$;FOl Left l;
DH(Qmd public :
fAHK<G4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
][ri
A o"5Bg%H template < typename T >
L0\97AF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bo]xah|."j {
os|Y=a return FuncType::execute(l(t));
}cov"o }
~f/nq/8 RP}.Ei template < typename T1, typename T2 >
k 7 !{p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rj&V~or {
9,h'cf`F return FuncType::execute(l(t1, t2));
mTG v*=l }
*XRAM. } ;
FBn`sS8hH gv7(-I DOi\DJV! 同样还可以申明一个binary_op
]s3U +t? _wa1R+`_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,uEi*s> class binary_op : public Rettype
^rz8c+ly {
{VWX?Mm Left l;
?k$3( - Right r;
2rS|V|d public :
JGS4r+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!{@!:m3w |Gc2w]\3 template < typename T >
F8(6P1}E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-p|@En n {
P
I gbeP return FuncType::execute(l(t), r(t));
2Z3c` /k }
F-MN%WD~ :Oz! M&Ov template < typename T1, typename T2 >
(+'*_
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mz}yf5{f {
<VB;J5Rv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bL`O k }
VGLE5lP X } ;
a8K"Z-LlQ ;U6z|O7L >3HLm3 T 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
Z!Y ^iN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
RIXUzKLO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_KSYt32N 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。
=;(w Bj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!(=bH"P 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。。。
0)}bJ,5/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8 Zy`Z 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)
86J7%;^Xa 下面是修改过的unary_op
$xT'cl/IH <&3qFK*9r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ve.rpF\ class unary_op
qV57P6< {
qp>V\h\ Left l;
>mzK96 KD]8n]c public :
wpw~[xd m09
Bds unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!Kv.v7'N/k !Fa2F~#h template < typename T >
ax7]>Z=%d" struct result_1
zItf>j7|Z {
D0(QZrVa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1-C 2Y` } ;
p;av63i A!}Wpw%(/ template < typename T1, typename T2 >
|1`|E-S= struct result_2
<'H^}gQow {
^7Q}W#jy typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j>s>i } ;
3{o5AsVv =VkbymIZ4y template < typename T1, typename T2 >
ZgCG'SU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V6'"J {
mq@2zE`.( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y2i:ZP }
09y%FzV E )D*~2o/ template < typename T >
3P C'P2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:AYp{"{ {
a5o&6 _ return OpClass::execute(lt(t));
X-Y:)UT }
1MI/:vy- (C/2shr 8 } ;
xMI4*4y( [@MV[$W5 M{$EJS\d= 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
X
$LX;Lv 好啦,现在才真正完美了。
d0YN:lJc 现在在picker里面就可以这么添加了:
0?525^ ia!t~~f template < typename Right >
LU5e!bP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ikf6Y$nWfF {
4bD^Kc4\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a[iuE` }
Wi_5.= 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。
uev$5jlX v5U\E`)s &U:bRzD 24Lo. 4;@|tC|u 十. bind
-miWXEe@l 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z+h^ ie"g 先来分析一下一段例子
kW>Q9Nc=V lquY_lrri T4n.C~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
CYA#: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
L<bZVocOb_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'6Dt@^-PZ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
N8.K[ m 我们来写个简单的。
Eyu]0+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6@kKr 对于函数对象类的版本:
dj,7lJy >}{'{
Z
& template < typename Func >
\ZiZX$ struct functor_trait
X^mvsY {
(.TkvUj` typedef typename Func::result_type result_type;
Zp~2WJQ } ;
&>kklP 对于无参数函数的版本:
/MHqt=jP6 N\XZ=t^h( template < typename Ret >
i-oi?x<u&( struct functor_trait < Ret ( * )() >
Bs2.$~ {
1{\{'EP{ typedef Ret result_type;
$r%m<Uc;}O } ;
F#S^Q` 对于单参数函数的版本:
K$_ Rno" Rt!G:hy7 template < typename Ret, typename V1 >
Qp8.D4^@3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Fhw:@@= {
7MIu-x| typedef Ret result_type;
c`~aiC`l } ;
~@=:I 对于双参数函数的版本:
[OJ@{{U% oL0Q%_9hW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pVe@HJy6G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z#*M}RR {
F,{M!dL typedef Ret result_type;
3f9J!B`n } ;
[AE-~+m)^ 等等。。。
.QX|:]|n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sOA!Sl q)R&npP7 template < typename Func >
l{wHu(1 struct func_return
/zZ$<mVG {
Sd?:+\bS; template < typename T >
TA; struct result_1
^SnGcr|a' {
v
P8.{$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+T:F :X` } ;
@2Xw17[f35 `btw*{ .[ template < typename T1, typename T2 >
+jD?h-] struct result_2
I12WOL q {
ws9F~LmLbr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C!xq p
} ;
b,kXV<KtU } ;
:3F&NsgHH 8v)pPJr "e62g 最后一个单参数binder就很容易写出来了
INrl^P* {IEc{y7?gO template < typename Func, typename aPicker >
[?uiM^& class binder_1
v>zeK {
cA%70Y:AV Func fn;
N@J "~9T aPicker pk;
3~H_UGw public :
k&|L"N|w L?!*HS7m template < typename T >
n%PHHu
struct result_1
;taTdzR_ {
ywj'O
e41 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CYdYa| } ;
s0'6r$xj p3qKtMs0! template < typename T1, typename T2 >
bp'\nso/ struct result_2
<m*j1|^{t {
HE-ErEtGB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>gDKkeLD } ;
f.:0T&%G n`D-?]* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>vDi,qmZ lr=quWDY template < typename T >
[f?x,W~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OG^#e+ {
~JB4s%& return fn(pk(t));
VqS1n }
A`V:r2hnb template < typename T1, typename T2 >
{w]L'0ES[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Zj3#l:rK {
N~DO_^ return fn(pk(t1, t2));
X]s="^ }
rEjEz+wu } ;
n66b(6"mO2 1%7zCM0s gH0Rd
WX 一目了然不是么?
>1q:-^ 最后实现bind
K*5Ij]j& BX2}ar `m\ ?gsw7 template < typename Func, typename aPicker >
ygxaT"3"= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`&J=3x {
C^!~WFy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uExYgI`<%& }
q5.5%W
CL5t6D9Qi 2个以上参数的bind可以同理实现。
@"afEMd 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
! ~+mf^D E :UJ"6 十一. phoenix
l?KP/0` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hn e}G._b zI_pP?4;.q for_each(v.begin(), v.end(),
Pk^V6- (
<H|]^An!H do_
rrl{3
? [
o'ZW cout << _1 << " , "
87hU#nVYh ]
C`\yc_b9Pf .while_( -- _1),
"SpsSQ cout << var( " \n " )
"gt*k# )
lht :%Ts$ );
(!T\[6 LF!S`|FF 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:
i7`/"5I 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
^F-AZP
/5F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Jg@eGs\* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sfC/Q"Zs PBAQ
KQ dEfP272M template < typename Cond, typename Actor >
<'O|7.
^^ class do_while
t=n@<1d {
2&:nHZ) Cond cd;
E>kgEfzxP Actor act;
`%=!_| public :
5-"aK~@+ template < typename T >
5,du2 struct result_1
1P/4,D@ {
\5F
{MBx ! typedef int result_type;
W<H<~wf# } ;
O_Z :BUr8%l do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f:h<tlob YF13&E2`\ template < typename T >
I0OfK3!^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8o,"G}Hjk {
cnM`ywKW do
Yu|L6#[E {
BtKbX)R$J act(t);
\`YV)"y" ~ }
8-q4'@( while (cd(t));
;})so return 0 ;
|$c~Jq }
&=laZxe } ;
%>,Kd6bdg
ljjnqQ% LS4E.Xdn 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B k~% 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。
oY7 eVu z 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。
2$?j'i! 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。
),f d, 下面就是产生这个functor的类:
x$24Nc1a' T :X A pAc "Wo(Q template < typename Actor >
W.
p'T}2 class do_while_actor
9C\@10 D {
xMo'SpVz: Actor act;
xu*dPG)v public :
d]Mjr2h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~9dAoILrl Z_[jah template < typename Cond >
1#^r5E4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b "5WsJ:'# } ;
]nQ(|$rW
GsC4ty }B2qtb3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G:{\-R' 最后,是那个do_
XB\n4|4 $rz'Ybs rqYx\i? class do_while_invoker
IP l]$j>N {
- x]gp5 public :
y7Y g$)sL template < typename Actor >
=j
S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T'e
p&tNY {
/&G )IY]g return do_while_actor < Actor > (act);
XGMO~8 3 }
doV+u(J~ } do_;
2~2j?\AEd. Y!lc/[8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
J1{ucFa 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{-)*.l= 最后来说说怎么处理break和continue
-87]$ ax 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。
XpibI3:< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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