一. 什么是Lambda
jKZt~I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\@}#Gez 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,
:K?0e` Z?J:$of* y fSM WZ!WxX>zO class filler
-
O"i3>C {
]O{u tm public :
"+?Cz!i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fWF|,A>>b } ;
^). ) g\GdkiIj H0a/(4/xg 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
CzV(cSS9- {FN;'Uc Jti(b*~ :Vg}V"QR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
d bS
+ /D_+{dtE 0W`LVue 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_{jP;W sA9&/p/ ^MD;"A< 8hA^`Y 二. 战前分析
uhV0J97 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
XYx6V 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
gPzL*6OSA NZu)j[" 44\>gI< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7@a 0$coP /* --------------------------------------------- */
`>D9P_Y"jI vector < int *> vp( 10 );
ni transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
aFY_:.o2k` /* --------------------------------------------- */
O3n_N6| q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#JA}3] /* --------------------------------------------- */
`\<37E\N} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,jy*1Hjd /* --------------------------------------------- */
%o?IsIys for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Pw@olG'Ah /* --------------------------------------------- */
5&CDHc7Oj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
rZ_>`}O2 i.iio- kllQca|$4 oKFT?"[X 看了之后,我们可以思考一些问题:
JO@Bf 1._1, _2是什么?
O`cu_ 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。
W[NEe,.> 2._1 = 1是在做什么?
RV-h IdAU 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。
? 81X 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。
'?o9VrO Wv!<bT8r 1 7hTr 三. 动工
d~ng6pA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,`td@Y g"Qh]: 5;)*T6Y %Hi~aRz template < typename T >
|!d"*.Q@F class assignment
v|
z08\a[ {
%K 4
T value;
2
Tvvq(?T public :
h5|.Et assignment( const T & v) : value(v) {}
2aNT#J"_ template < typename T2 >
TrE3S'EU#R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
YpdNX.P, } ;
FM^9}* HTz+K6& c\cZ]RZ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
MM{_Ur7Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]*%+H|l f?Bj _z =lr) gj U[_8WJ7+ class holder
]!YtH]} {
sCH)gr@gJ^ public :
h.
hjz? template < typename T >
H D/5!d assignment < T > operator = ( const T & t) const
FQeYx-7 {
Sn3:x5H,l return assignment < T > (t);
^9"KTZc-* }
E\)eu1Hw4B } ;
7CvD'QW / UWG+#,1J.\ Kf7WcJ4b 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:
=N.!k Vkl sDiHXDI_m static holder _1;
(!K+P[g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NVIWWX9? >`V}U*}*H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e`UQz$4! 而不用手动写一个函数对象。
Ef7:y|? |qjZ38;6 #I\Y=XCY 1]4^V7y 四. 问题分析
|ek
ak{js 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k1N$+h
;\ 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。
:iY$82wQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b^V'BC3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
PjqeE,5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@Gjny BJ X,fu! 五. 问题1:一致性
A[/I#Im7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
):6- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A! 6r/
E[Bo4?s&^ struct holder
k&s; {|! {
P{oAObP% //
~a+NJ6e1 template < typename T >
IS_Su;w>4 T & operator ()( const T & r) const
8:g!w:$x {
-wr(vE, return (T & )r;
)&1!xF }
delf
] } ;
r4knN
2: VQ
|^
这样的话assignment也必须相应改动:
M'jXve(=yF Q</h-skLZ template < typename Left, typename Right >
T |"`8mG class assignment
r?p{LF {
9Vh_[^bR Left l;
a1x7~)z>zi Right r;
K;kM_%9u public :
T)\NkM& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`1'5j "v template < typename T2 >
Lar r}o= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^Vo"fI`=C } ;
12gw#J/)9h fD6GQ* 同时,holder的operator=也需要改动:
emWGIo .LE+/n template < typename T >
.H;B=nd* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c4] u&tvjJ {
J|j;g!fK return assignment < holder, T > ( * this , t);
jXcNAl }
B?(4f2yE ,{<Fz% 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。
ToU.mM?f^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#8?^C]*{0 !t-K<' return l(rhs) = r;
vl5){@
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。
sd!sus|( R 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"3y} F k,_i#9X template < typename Tp >
YN#XmX% class constant_t
:WX0,-Gn {
WN0c%kz= const Tp t;
;QPy:x3 public :
nPf'ee constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,f<B}O template < typename T >
euZ(}+N& const Tp & operator ()( const T & r) const
?`. XK} {
M_&4]\PkCy return t;
VD;j[~/Z }
n6cq\@~A } ;
&>=#w"skb6 ZLJNw0!=|t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qY}Cg0[@g 下面就可以修改holder的operator=了
W78o*z[O Kq7C0)23 template < typename T >
$^$ECDOTB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WZ"W]Jyy{ {
l\aUresm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
d pn3 ( }
.eTk=i[N- okDJ(AIV+ 同时也要修改assignment的operator()
[Yvsa,2 !aeNq82 template < typename T2 >
PW^ 8;[\QP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Z3`2-r_= 现在代码看起来就很一致了。
9HKf^+';n 3kw}CaZ6 六. 问题2:链式操作
xMsGs 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\^s2W:c 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。
]wf|PU~nr 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。
u:5IjOb2^ 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。
$3:X+X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\_>?V5( @LC~*_y template < typename T >
UT;4U;a,m struct result_1
}} # be {
dJE`9$jN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%yhI;M^ } ;
>;}]pI0T |D(&w+( 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:
*[
#*n n ^Y<M~K972 template < typename T >
?%;B`2 nDR struct ref
cuMc*i$w! {
&CO|Y(+ typedef T & reference;
}{=8&gA0 } ;
` U#Po_hq template < typename T >
x_|>n<Z struct ref < T &>
id4]|jb {
bQV("~# typedef T & reference;
2$)mC9 } ;
1gk0l'.z X#7}c5^Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
PvuAg(? *k[kV template < typename T >
19w_tSg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c.-cpFk^L& {
N*':U^/t4J return l(t) = r(t);
\
%_)_"Q }
4JSZ0:O 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。
Ff&R0v 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F7V6-V{_ 8.-S$^hj~6 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
nHVPMi> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h,.fM}=H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
? KF=W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;,v.(Z ic 最后的布局是:
^f6
{0 Add
<L2GUX36# / \
-O /T?H Divide 5
"W hwc / \
~R$[n.Vpk _1 3
XK3!V|y` 似乎一切都解决了?不。
>*{:l,LH 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。
|yU3Kt 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。
+/(|?7i@ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
A{M+vsL IuDT=A template < typename Right >
&p)@8HY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iA&oLu[y3 Right & rt) const
qz87iJp& {
IY03" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9D%qXU }
q$|0)} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'#KA+?@ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
7\f{'KL 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
gINwvzW{ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"B~WcC 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
|FjBKj 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
sl% #u9r= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
zF=#6 +*: }p template < class Action >
L2<+#O# class picker : public Action
Mc!2mE%47m {
),MU+*` public :
9n-T5WP picker( const Action & act) : Action(act) {}
t z"5+uuu // all the operator overloaded
(;C$gnr.C } ;
2c"/QT '1Y<RD>x 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。
T<XfZZ)l<` 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:
8B_0!U&] m'3OGvd template < typename Right >
[#7D~Lx/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BB0g}6M {
:&qC <UD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I7A7X* }
Kq8(d`g} sC!1B6: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>,kL p|gA 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。
bG"6pU dZ.}j&ZH' template < typename T > struct picker_maker
LgO i3 {
J1nXAh)J typedef picker < constant_t < T > > result;
'w'Dwqhmr } ;
U
7EHBW template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Bl=nj.g {
fYb KmB typedef picker < T > result;
<=$rU232} } ;
SgyqmYTvZw VtD@&N 下面总的结构就有了:
D7EXqo 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。
~Ry
$>n*/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
0BT;"B1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)o86lH"z 至此链式操作完美实现。
P_kaIPP f%vHx, =_K%$y* 七. 问题3
IES41y< 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。
0W;q!H[G *iPs4Es- template < typename T1, typename T2 >
,:c:6Y^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6.k^m&-A {
-6AOK<kfI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9cl{hdP{ }
^xzE^"G6 an-\k*w 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:
n'! -Pv O)Xd3w' template < typename T1, typename T2 >
d]^\w'w$ struct result_2
Lr K9F^c {
"1_{c *ck typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q2[+-B)m } ;
BT&rp%NO6l Up_>y>x 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?
Ngn\nkf 这个差事就留给了holder自己。
;Gjv9:hUn #Y/97_2 xa 2qt=jz\s template < int Order >
qPp1:a" class holder;
0Ei\VVK> template <>
LBW.*PHW class holder < 1 >
z~GVvgd {
tVC@6Z$ public :
^nG1/} template < typename T >
Vww@eK%5Q struct result_1
;+S2h-4 {
plzE typedef T & result;
pA*D/P- } ;
zfk'>_' template < typename T1, typename T2 >
=4YbVA+( struct result_2
i)A`Vpn {
_Cu[s?,kS typedef T1 & result;
R1]v}f_I" } ;
3N(8|wh template < typename T >
0SAG6k~x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!O 0ZD4/{4 {
34"{rMbQ return (T & )r;
?q+8 /2 }
0L3Bo3:k template < typename T1, typename T2 >
gubb .EY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=YS!soO {
]hCWe0F return (T1 & )r1;
s98: *o3 }
D<+ bzC } ;
E#yCcC!wMY g
@c=Bt$ template <>
&.|;yt%v class holder < 2 >
BsoFQw4$9 {
Y2RxD\!Z public :
'DaNR`9 template < typename T >
WyKUvVi struct result_1
H}u)%qY+~ {
F?yh23&_4 typedef T & result;
e["Z!D_H } ;
GE/IaLo template < typename T1, typename T2 >
KUl
Zk^a struct result_2
, V0iMq {
K8yWg\K typedef T2 & result;
GV `idFd } ;
&-EyM*:u! template < typename T >
B`'}&6jr. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T>AI0R3 {
m)tI return (T & )r;
`R4W4h'I }
Y{x[N}h template < typename T1, typename T2 >
{,nd_3"Vq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|THkS@Br {
~FK+bF?% return (T2 & )r2;
rRF+\cP?. }
$g}/T_26 } ;
Mt7X<?GZm #R"9)vHp ]5qjK~,4b 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
brpN>\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[A.eVuV;+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Rx_,J%0Fq QjW~6Z.tI return l(i, j) = r(i, j);
*YiD B?Si 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
H4K(SGx S[\cT:{OE return ( int & )i;
8ESkG return ( int & )j;
_BeX7 最后执行i = j;
gn;nS{A 可见,参数被正确的选择了。
,=XS%g}l4 (
SC7m/ X:zyzEhS /_ hfjCE ul5:: 八. 中期总结
A_X^k|)T 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
IArpCF/"8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O(c4iWm 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{<Xo,U7y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{kY`X[fvZ z~A(IQO 1*eWvYo1 A-@-?AR 6832N3= u:{.
Hn` 九. 简化
t`&s 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.n^O)|Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`gA5P % 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
R, (+NT$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;r2b@x:<_ +-*/&|^等
CM@"lV_ 2. 返回引用。
0lJBtk9wn =,各种复合赋值等
N|^!"/ 3. 返回固定类型。
5u=U-- 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1nX68fS.9 4. 原样返回。
SquqaX+< operator,
Z)Xq!]~/g 5. 返回解引用的类型。
pqNoL*
H operator*(单目)
Di5Op(S(( 6. 返回地址。
B=nx8s operator&(单目)
/fcwz5~ 7. 下表访问返回类型。
#!F8n` C- operator[]
s3fGX|; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@%5F^Vbd operator<<和operator>>
@)M.u3{\ %Tm'aY" 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。
X~/9Vd g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
YRT}fd>R& sjVl/t`l template < typename Left >
07HX5 Hd struct value_return
=,}!Ns{k {
2[bR6 T89 template < typename T >
hF{mm(qyv struct result_1
L52z {
EzY
scX.[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
fh5^Gd~ } ;
s*A|9uf5 jak|LOp template < typename T1, typename T2 >
h^3Vd K, struct result_2
E'6z7m. {
|Y,X=Ed typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
XQ?) } ;
W1M/Z[h6)5 } ;
KTS7)2ci 4 9+}OIX c+
H)1Dfq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
n*]x02:LjZ A5J#x6@ 下面我们来剥离functor中的operator()
:d/:Ga5v! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<i`K%+<WO #IciNCIrG return l(t) op r(t)
Yv|bUZ@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rBL_]\$7} return op l(t)
)7 BNzj"~ return op l(t1, t2)
i\c^h;wX return l(t) op
]`+"o[ return l(t1, t2) op
?2
O-EiWjZ return l(t)[r(t)]
J5r
L7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,HjHt\!~< TuT= 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,sO =p)Yg 单目: return f(l(t), r(t));
_KlPbyLU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~o\]K 双目: return f(l(t));
WW
Kr & ) return f(l(t1, t2));
"Mu$3w 下面就是f的实现,以operator/为例
.cnw?EI E"vi+'(v struct meta_divide
8CHf. SXh {
'J<zVD}0 template < typename T1, typename T2 >
"\P~Re"EH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Lw78v@dY {
dYttse' return t1 / t2;
<
oG\)!O }
3jQ$72_ } ;
.M#>@~XR &qj&WfrB, 这个工作可以让宏来做:
E!]rh,mYK :j!_XMyT: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wz2)seZY template < typename T1, typename T2 > \
Lzb [%? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pl? J<48 以后可以直接用
SF}L3/C&h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kA$;vbm 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
>w'?DV>u| (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。。。)
[}B{e=`! {`SGB;ho
zj0pP{y 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
?>Ci`XlLr w2_I/s6B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>5Rw~ class unary_op : public Rettype
nT6iS}h {
"MKsSty Left l;
~<Qxw>S# public :
EwJn1Mvq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;
yC`5 aIyY%QT template < typename T >
t@mw f3, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5+PBS)pJ]% {
/VOST^z! return FuncType::execute(l(t));
RAJ|#I1 }
Kwmo)|7uPU ;bu;t# template < typename T1, typename T2 >
'48|f`8$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8YkH {
i7E7%~S return FuncType::execute(l(t1, t2));
i}12mjF }
rs)aEmvC } ;
xH.q krT!AfeV dtXJ<1: 同样还可以申明一个binary_op
dEl3?~ gf8U &; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PbC>v class binary_op : public Rettype
}Z%{QJ$z {
YV+dUvz Left l;
s%re>)=| Right r;
UmMYe4LQR public :
g0U\AN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X_yU"U :BiR6>1: template < typename T >
ymJw{&^am typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B~?Q. <M {
U0=zuRr n return FuncType::execute(l(t), r(t));
E<[
bgL }
Hm[!R:HW,S 3^Q U4 template < typename T1, typename T2 >
1T^L) %&p_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Al;oI3 {
G~j<I/)" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
omU)hFvyS }
6>^k9cJp } ;
m.X+sP-e H%jIjf 4E94W,1%,Y 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
L PgI"6cP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.EELR]`y7I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+m},c-,=$w 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。
>dH*FZ:c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Uv$u\D+@[ 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。。。
Oc3%pb; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{:j!@w 3 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)
d|HM 下面是修改过的unary_op
f@X*Tlx^| eNskuG|1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;'+cT.cmH class unary_op
z-E4-\a
{
^vz@d+\Kd Left l;
\d`Sz
* ~&jCz4M public :
-v2q:x'G# ZOsn,nF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ml/O J<O_N~$$* template < typename T >
DN_C7\CoA struct result_1
Gi2Ey37]O {
O/~^}8TLL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.OUE'5e p } ;
)eyxAg >gl <$LQ?X template < typename T1, typename T2 >
n#,l&Bx struct result_2
CplRnKra {
CR=MjmH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%P6!vx:&^b } ;
_ h-X-s Y HK.J/Zr template < typename T1, typename T2 >
H!=BjU1Pmg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jg/<"/E {
.k(_j.v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
md
s\~l73 }
`v
er "s; 9D21e(7X template < typename T >
qa?y lR"kA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gWPa8q<b {
2J;CiEB return OpClass::execute(lt(t));
+.uk#K0o }
' 1nU[,Wj |Q;1;QXd } ;
bS6Yi)p s]>%_(5 TD9`SSpP
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
M] *pBc(o0 好啦,现在才真正完美了。
GjG3aqP&! 现在在picker里面就可以这么添加了:
(o\~2e: )T_#X! template < typename Right >
A4x3TW? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)UUe5H6Hd0 {
r/ f;\w7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*RM'0[1F4 }
Uc2#so$9 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Z;s-t\C g&wQ^ v,B\+q/ _Y=yR2O mAa]Et. 十. bind
ARo5 Ss{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
q"oNB-bz 先来分析一下一段例子
]^<~[QK_C W@=ilW3RD tT:yvU@a int foo( int x, int y) { return x - y;}
U @|_5[nl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.|-y+9IP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.IU+4ENSy4 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
]={Hq9d@ 我们来写个简单的。
cGKk2'v? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4N&}hOM'S 对于函数对象类的版本:
2D"/k'iA O/nS,Ux template < typename Func >
nt6"}vO struct functor_trait
@d|9(,Q {
m6D4J=59 typedef typename Func::result_type result_type;
x
,W+:l9~s } ;
sn%fE 对于无参数函数的版本:
kF .b) dPId=
w) template < typename Ret >
7(Kc9sJC%% struct functor_trait < Ret ( * )() >
%|>i2 {
`314.a6S typedef Ret result_type;
7&1: ]{_
} ;
EK_^#b 对于单参数函数的版本:
sP%.o7&n >rubMGb template < typename Ret, typename V1 >
+l(}5(wc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3OlY Ml {
.MlE1n' typedef Ret result_type;
w0iEx1i } ;
rB]/N,R 对于双参数函数的版本:
u.6%n.g FReK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T*m_rDDt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9`AQsZ2 {
U^D7T|P$V typedef Ret result_type;
b8&9pLl } ;
6s;x@g] 等等。。。
}=gGs 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<*P1Sd. O/Vue template < typename Func >
"/5b3^a struct func_return
.anL}OA_q {
,U}8(D~: template < typename T >
75y#^pD?c struct result_1
b%(0AL {
<>TBM^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KMV!Hqkk } ;
O9Aooe4W= \=)h6AG template < typename T1, typename T2 >
r+Y1m\ struct result_2
uY,FugWbl {
x/~M=][tN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3-'|hb } ;
gK /K Z8 } ;
4)_ [)MZ\j OuoZd!"qf $)3/N&GXR 最后一个单参数binder就很容易写出来了
?9:\1)] ?jbam!A template < typename Func, typename aPicker >
W2RS G~| class binder_1
kVY@q&p {
C;` fOCz^ Func fn;
jolCR-FDu aPicker pk;
n !QjptQ public :
N@}U ;x} >:=TS"}yS} template < typename T >
2r,fF<WQ struct result_1
15COwc*k {
1K>4i. X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rjf| } ;
?k#%AM qF?S[Z; template < typename T1, typename T2 >
<qBPN{'a" struct result_2
\xt!b^d0 {
'py
k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#!2gxm;g } ;
(w*$~p ?~!h
N,h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&m` =GF+hM/~ template < typename T >
wZ^/- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
99 ["I: {
<:?&}'aA return fn(pk(t));
X*T9`]l6 }
&("?6%GC template < typename T1, typename T2 >
&7 ,wdG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T*oH tpFj# {
3]'3{@{}H return fn(pk(t1, t2));
#xmUND`@ }
*jYwcW"R{z } ;
-&c@c@dC {PU[MHZF ]n{2cPx5d 一目了然不是么?
xsfq[}eH< 最后实现bind
.D :v0Zm}m tQ/U'Ap& er53?z7zP. template < typename Func, typename aPicker >
t/3veDh@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Z"n]y4h {
4AGc2e'u return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<,m}TTq }
f:TW< o` e~1 2个以上参数的bind可以同理实现。
}Eav@3h6 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。
P5N"7/PfW DT*/2TH*l 十一. phoenix
*
08LW|:, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/F\7_ p'H5yg3h for_each(v.begin(), v.end(),
8w{V[@QLn (
sIyLW do_
U}UIbJD*= [
? f%@8%px cout << _1 << " , "
(k[<>$hL* ]
eN/Jb;W .while_( -- _1),
@-hy:th# cout << var( " \n " )
Ss8`;> )
ag3T[}L
z );
wtZe\h F*a+&% Q 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:
t<e?f{Q5 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
s#4
"f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2W}RXqV< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z.QW*rW9 }%VHBkuc 1Ao"DxZHy7 template < typename Cond, typename Actor >
"MyYu}AD class do_while
C}M0KDF {
lY6U $*9c Cond cd;
j*CnnM#n Actor act;
#oHHKl=M public :
*bR _
C"- template < typename T >
FCg,p2 struct result_1
W7.]V)$wM {
aUd633 typedef int result_type;
h322^24-2 } ;
il:+O08_ _3)~{dQ+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g
>X!Q F.JE$)B2EX template < typename T >
nF7Ozxm# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_Wgg=A"G {
jML}{>Gy8S do
-`rz[";n {
](%-5G1< act(t);
r1,RloyZS }
,#s}nJ4 while (cd(t));
9D&ocV3QV return 0 ;
grv 3aa@ }
xNT[(( } ;
$[IuEdc/ _v_ak4m> +|^rz#X 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
P}cGWfj 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。
d~qDQ6! 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。
m,-:(82 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。
vh((HS-) 下面就是产生这个functor的类:
H=B8'N X.g1
312~ 0'a.Ypf template < typename Actor >
{AJspLcG class do_while_actor
L>cTI2NB. {
x H\5T! Actor act;
!)ee{CwNc public :
d6wsT\S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[03Aej 1XwbsKQ} template < typename Cond >
,b2Cl[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FLi)EgZXt } ;
=EFF2M`F xqIt?v2c SeKU?\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!5pnl0D K* 最后,是那个do_
O"^KX5 gR%fv =p$1v{L8 class do_while_invoker
-fYgTst2 {
I9H+ $Wjd public :
=!
/S | template < typename Actor >
Ow<=K:^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xoPpu
{
%b0..Zz return do_while_actor < Actor > (act);
98G>I(Cw% }
:+; UW
\ } do_;
/z`LB N _Yop 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
sFMSH:5z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Wcw$
Zv 最后来说说怎么处理break和continue
/qEoiL### 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。
A@+pvC& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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