一. 什么是Lambda
Op/79]$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/q"d`!h)w 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,
teOBsFy/I (4/]dTb W93JY0Ls9| &I}T<v{f class filler
Q),3&4pM {
NB
W%.z public :
[cQ<dVaTX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g#'fd/?Q } ;
x*R8^BA]pR "h;;.Y8e ( ztim 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:
=2nn "YVP n,?IcDU~m OSa}8rlr' 4Ay`rG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j.; ^#BGA|j % L ># 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"0'*q<8 \>Ga-gv6/ 5@UC c uh5Pn#da^ 二. 战前分析
K(Q]&&< 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。
<K,%
y(] 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
O@r.> ckf<N9 RrO0uadmn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q$3\ /mz /* --------------------------------------------- */
4z9#M;qT vector < int *> vp( 10 );
o=-Vt,2{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
p2Dh3)& /* --------------------------------------------- */
YA"Ti9-EV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.|-l+ /* --------------------------------------------- */
5oU`[&=Ob int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9|N"@0<B /* --------------------------------------------- */
R81{<q'%X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5@+4 /* --------------------------------------------- */
=& q-[JW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FJ{,=@ n^iNo N p|'7D W,HH *! 看了之后,我们可以思考一些问题:
\K?( 1._1, _2是什么?
cPq Dsl3 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。
80?6I%UB< 2._1 = 1是在做什么?
.:{h{@a 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。
r=~WMDCz@ 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。
4{;8:ax&w ([,vX"4 {Ax)[<i 三. 动工
^)f{q)to 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;-KAUgL2 >d8x<|D Uvjdx(fY[a \~@[QGKN template < typename T >
*xE"8pN/ class assignment
c=A(o {
9Fy\t{ks T value;
""1#bs{n public :
bBUbw *DF) assignment( const T & v) : value(v) {}
lAdDu template < typename T2 >
1B)Y;hg6& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7P<r`,~k- } ;
w]>"'o{{ 8K\'Z tZaD ${ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{ OB-J\7Y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+}_Pf{MW ,vPe}OKj m:)Z6 4S,. R class holder
nu&_gF,{ {
1t/dxB; public :
W@I
02n2H template < typename T >
q>_vE{UB assignment < T > operator = ( const T & t) const
=n@F$/h {
0a"igH} return assignment < T > (t);
D
JLi ZS }
vkd[:CC } ;
B4]AFRI ,CJAzGBS 4. 1rJa 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:
[YC=d1F5 9$7&URwSDI static holder _1;
Ts|--, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+kjzn]}f ]g{hhP3> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}JRP,YNh 而不用手动写一个函数对象。
ecr886 Ua):y) A _&8O~8tW &qJPwO 四. 问题分析
;~W8v.EW 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。
Zimh_ 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。
Dt.0YKF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CF]i}xpWV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kf<c,3A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
exfmq hf;S]8|F 五. 问题1:一致性
}10\K 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?|
<&4nOt 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
p6`Pp"J_tr `/z_rqJ0CL struct holder
'eDJ@4Xm {
_eGT2,D5r //
$:Rn; template < typename T >
2ck4C/ h T & operator ()( const T & r) const
>D 97c|?c {
rJ'/\Hh5P return (T & )r;
puOC60zI }
K*~]fy } ;
_@Y"$V]=Vt MR`:5e 这样的话assignment也必须相应改动:
1%%'6cWWu WzjL-a( template < typename Left, typename Right >
mw_ E&v class assignment
VZ$=6CavH {
^$!987" Left l;
W4(v6>5l Right r;
sONBQ9 public :
Bs[nV}c>> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wu A^'T template < typename T2 >
)l_@t(_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$f#agq_ } ;
~4Pc_%&i Ht#@'x 同时,holder的operator=也需要改动:
Cezh l oK2pM18 template < typename T >
&uv0G'"\ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
U[R@x` {
2R]&v;A return assignment < holder, T > ( * this , t);
J{`eLmTu }
!22yvT.;[ SyO79e*t 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。
h35Hu_c& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
77V
.["=7 9}5K6aQ return l(rhs) = r;
bLqy!QE 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。
(zG.aaz*C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.-0%6]
cFD $6T3y8 template < typename Tp >
'_dzcN,z class constant_t
3J{vt"dS {
JWROYED const Tp t;
{^5?)/< public :
#]9hTa IR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9AHSs,.t template < typename T >
- hzjV| const Tp & operator ()( const T & r) const
f6!D L< {
6 {}JbRNf return t;
MxOD8TDF4 }
Tv5g`/e=Ej } ;
mf' ]O, ;
dd Q/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Gs
dnf 7 下面就可以修改holder的operator=了
oE?QnH3R EVt?C+ template < typename T >
jTb-;4N' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w\w(U {
)4R:)-"f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k6"KB }
[BM*oEFPB* \'Z<P,8~ 同时也要修改assignment的operator()
)zq.4 $Z?\>K0i template < typename T2 >
#?[.JD51l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W2Luz;(U 现在代码看起来就很一致了。
{f/ ]5x(_ w~Ff%p@9 六. 问题2:链式操作
5Y\!pf7SQ| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f[sF:f(zI 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Kmz7c| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
DNkWOY#{ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
eKN$jlg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
J:j<"uPm F7MzCZvu template < typename T >
PUdM[-zjh struct result_1
3= -pG {
^j )BKD- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^YvB9XN } ;
Vp}^NNYf &v!WVa? 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:
pV(lhDNoQ KCuGu} template < typename T >
B*1W`f struct ref
ZJ,cQ+fn {
xSK~s typedef T & reference;
|o<8}Nja6 } ;
al&(-#1 template < typename T >
_qXa=|}V. struct ref < T &>
q<#>HjC {
vuQ%dDxI typedef T & reference;
m~#%Q?_ % } ;
&o3K%M;C? BxK^?b[E8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N#C1-*[C Q@@v1G\ template < typename T >
_7T@5\b:; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
H ?M/mGP {
o*g|m.SjL return l(t) = r(t);
}!>=|1fY }
&PWB,BXv 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。
<plC_{Y:wu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D]s]"QQ8 M$Zo.Bl$( 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
U`|0 jJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v%{.A) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%wptZ"2M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k0-G$|QgIp 最后的布局是:
cLY c6 Add
qU6nJi+-I / \
9Z5D\yv?H Divide 5
3q:n'PC)C / \
'CZa3ux _1 3
+>~?m*$ 似乎一切都解决了?不。
YW\0k5[ 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。
R%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。
U$dh1; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4)>FS'= KInk^`C/H template < typename Right >
R9rj/Co assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jjM\. KL] Right & rt) const
kql0J|P? {
YXurYwV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E m
6Qe }
NcPgq?3p 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Wo~vhv$E 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。
ig LMv+{ 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`Oh<={b 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。
ph>7?3;t 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。
Cxod[$8 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?
"P-lSF?T 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:
@H>@[+S# ml|W~-6l template < class Action >
>odbOi+X class picker : public Action
me6OPc;:! {
G0O#/%% public :
Vm}%ttTC picker( const Action & act) : Action(act) {}
mI*[>#q> // all the operator overloaded
oh"O07 } ;
h7*W*Bd `Q3s4VEC 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。
|tR
OL9b 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:
v:Tzv^ U7uKRv9 template < typename Right >
=0;}K@(J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4'4\,o {
iy.2A!f^. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I+>%uShm }
$N:Vo(* !zj0/Q G\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/xGmg`g<# 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0;4t&v7 @_:]J1jw7 template < typename T > struct picker_maker
~_s?k3cd {
u]u[(K5F typedef picker < constant_t < T > > result;
OouPj@r } ;
ac kqH+' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P`s {
"s!7dKXI" typedef picker < T > result;
kr$b^"Ku } ;
K7Rpr.p >9RD_QG7 下面总的结构就有了:
bY}eUL2i4 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。
'XY`(3q 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。
YEkh3FrbwH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.<tquswg 至此链式操作完美实现。
{ -|{xBd SS`qJZ|w
F:y[@Yn 七. 问题3
2C{H$
A,pW 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。
\AL
f$88>@ h~{aGo template < typename T1, typename T2 >
N]KxAttt ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OGl$W>w1 {
yaq'Lt` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A)%A!
}
[,2|Flf
e { hln?' 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:
AU-n&uX "qc6=:y} template < typename T1, typename T2 >
.9md~j:o^s struct result_2
3}|'0(hYL {
Og=*R6i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
z1^gDjkZ } ;
8
k3S '*\|;l#1 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?
zC_<(4$-" 这个差事就留给了holder自己。
TuW %zF/ ^Y-]*8;] *tm0R> ?! template < int Order >
JXyM\}9-X class holder;
Qne/g}PD` template <>
~"UV]Udn class holder < 1 >
gTA%uRBa {
3%.#}O,( public :
It2" x; template < typename T >
)M__
t5L struct result_1
\:'%9 x {
dCj,b$ typedef T & result;
uV 7BK+[O } ;
H[DUZ,J template < typename T1, typename T2 >
7 ^w >Rj struct result_2
NPFpq,P> {
vN3Zr34 typedef T1 & result;
wdUBg*X8 } ;
,t\* ZTt$ template < typename T >
S"Zp D.XX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pp7$J2s+j {
5]M>8ll return (T & )r;
*N{emwIq }
H\XP\4#u template < typename T1, typename T2 >
x3PD1JUf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
YZ%Hu) {
J>u
7, return (T1 & )r1;
{uGP&cS~( }
6oF7:lt } ;
2Ry1b+\ Ur*6Gi6 template <>
=0;^(/1Mc class holder < 2 >
IpP~Uz {
^h{)Gf,+\ public :
q$aaA`E% template < typename T >
4wrk2x[ struct result_1
XoA+MuDzpo {
sg+uBCGB typedef T & result;
tU_y6 } ;
irN6g#B?
template < typename T1, typename T2 >
<!pY$ struct result_2
!qX_I db\ {
,\qs4& typedef T2 & result;
;]_o4e6\p } ;
?. D3'qv template < typename T >
=zyC-;r! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5Kkdo!z {
V*W;OiE_3 return (T & )r;
3> Y6) }
gks{\ H] template < typename T1, typename T2 >
o1<_fI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$z+8<?YD {
cK 06]-Y return (T2 & )r2;
`F/Tv 5@L }
yz0zFfiX } ;
A<W6=5h ?2>FdtH B, 9w0 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
\?je Wyo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
WD1G&5XP 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,Jd
',>3 W^s
;Bi+Nw return l(i, j) = r(i, j);
zA[0mkC?$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e*L.U~ZR .w]GWL return ( int & )i;
XP@1~$ return ( int & )j;
8stwg' 最后执行i = j;
=9j8cC5y 可见,参数被正确的选择了。
4fe7U=# ;Y Fy.\7CL> 9~ l
hsH _U/!4A EOm:!D\ 八. 中期总结
Ox@sI:CT 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:
1bH;!J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D:Zy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vBog0KD);s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
z`\F@pX%wC $ibuWb"a mQY_`&Jq d'Zqaaf k% NOp609\^ V
=-WYu 九. 简化
aJcf`<p 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
95z]9UL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{Lm~r+
U 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
D_x+:1( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4T=u`3pD7l +-*/&|^等
kV38`s>+ 2. 返回引用。
eGX%KT"O =,各种复合赋值等
.j-IX1Sa 3. 返回固定类型。
{6}eN|4~# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?]x|Zy 4. 原样返回。
k2AJXw operator,
lIProF0 5. 返回解引用的类型。
Jej` ;I operator*(单目)
W16,Alf: 6. 返回地址。
Qm/u h operator&(单目)
DoeiW= 7. 下表访问返回类型。
0fYj4`4=n operator[]
46 PoM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d$
^ ,bL2p operator<<和operator>>
gmm|A9+tv >Bgw}PI 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。
VP6ZiQ| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2"B _At nH<eR)0 template < typename Left >
'z[Sp~I\ struct value_return
SGe^ogO"v {
3Oi
nK[' template < typename T >
VhNz8) struct result_1
Iyyh!MVF {
EbdfV-E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TsGE cxIg } ;
3%E74 mOcD (x3.poSt template < typename T1, typename T2 >
pbU!dOU~e struct result_2
Q*b]_0Rb {
w.0qp)} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<^lRUw } ;
-k"^o!p } ;
}|XtypbL Q^#;WASi u5Ftu?t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V?=8".GiX 9F*+YG! 下面我们来剥离functor中的operator()
ETXZ?\<a5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`3hSLR |0%+wB return l(t) op r(t)
X3V'Cy/sy return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fF V!)Zj return op l(t)
OdB?_.+$ return op l(t1, t2)
f4PIoZ e return l(t) op
_C`K*u
6Z< return l(t1, t2) op
sUU{fNC6| return l(t)[r(t)]
x(eb5YS return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[!U?}1YQ >b]S3[Q( 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:
nTz6LVF 单目: return f(l(t), r(t));
Qu]z)";7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mD/MJt5 双目: return f(l(t));
6CMub0 return f(l(t1, t2));
=-}[^u1 下面就是f的实现,以operator/为例
1Q.\s_2 XGkkB struct meta_divide
cwL1/DGDB {
!ki.t template < typename T1, typename T2 >
%C=]1Q=T) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|e2be1LD {
}eRD|1 return t1 / t2;
WuZ/C_ }
w18y}mS"H } ;
.k0~Vh2u A21N|$[ 这个工作可以让宏来做:
YR;^hs? Ix(><#P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6O}`i>/6M template < typename T1, typename T2 > \
J|w)&bV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m:/wG&
! 以后可以直接用
MC{
2X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
44F`$.v96 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
Rh>}rGvCUN (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。。。)
Ey4z.s'-l qvv2O1c"A r{rQu-|. 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
Uv4`6>Ix
Qx'`PNU9\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y]3>7q% class unary_op : public Rettype
al[n,u {
X 51Yfr Left l;
iT)z_ public :
T0]*{k(FR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xSBc-u#< G eVM/uDD template < typename T >
dF~8XYo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>~Qr {
/mK?E5H'r1 return FuncType::execute(l(t));
kGN+rHo }
+a*^{l}AST -k7X:!>QHC template < typename T1, typename T2 >
+
Q6l*:<|c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zw~+Pb {
uy}%0vLo return FuncType::execute(l(t1, t2));
:,DM*zBVp }
Q
pmsOp| } ;
E=#0I]v[ %bdjBa} "1-}A(X 同样还可以申明一个binary_op
4DOK4{4?5 |#*'H*W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o#hjvg class binary_op : public Rettype
L*x[?x;)@ {
\2vg{ Left l;
nO)X!dp}J Right r;
=k oSUVO0 public :
A<B=f<N3gV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A|@_}h"WG t&(PN%icD template < typename T >
gy;+_'.j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:Pv*,qHE {
+d%L\^?F return FuncType::execute(l(t), r(t));
oy;K_9\ }
=2
*rA'im V$uk6# template < typename T1, typename T2 >
W
mm4hkf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%.z,+Zz? {
A?@@*$& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
WsDM{1c }
CQpCS_M } ;
,do58i
K HyR!O> #-GJ&m8 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
o^V(U~m] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LB.co4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
EFc-foN 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。
g9Yz*Nee< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
f
+hjC 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。。。
JXj8Br?Z@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"{D|@Bc 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)
h48SItY 下面是修改过的unary_op
E!O\87[ {$1J=JbE template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>G 'SbQ8 class unary_op
jU5 }\oP@ {
Q(o!iI:Gts Left l;
g38&P3/ ,p9i% i public :
I=!rbF;Z l]]l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+GAf O0 "rAY.E] template < typename T >
oY=q4D struct result_1
s<]&*e&}? {
-uH#VP{0M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8x[YZ@iM- } ;
7jJbo]& \))=gu)I template < typename T1, typename T2 >
vhb)2n struct result_2
1HPx|nmE] {
leCVK. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@;?T~^nGj } ;
dHk{.n^p GT J{h template < typename T1, typename T2 >
Gx
72 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WW@d:R {
rP(eva return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ou>vX[{ }
)}L??|# BJS-Jy$- template < typename T >
~j'l.gQb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^bLRVp1 {
8_!.!Kde | return OpClass::execute(lt(t));
I_q~*/<h }
c)7j QA :h1pBEiH } ;
zW8*E E+, Hp|}~xjn v0 Ir#B,[H 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
]p!Gt,rYq 好啦,现在才真正完美了。
-TV?E%r 现在在picker里面就可以这么添加了:
cc44R|Kr$$ cUO<. template < typename Right >
zT ZVehEe picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<A.W 8b7D {
="d*E/## return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j:bgR8%e }
_Zc%z@} 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。
vEG'HOP fKtV'/X;Q c={Ft*N HWm#t./ syzdd
an 十. bind
4"=Vq5 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。
_3Cn{{ A0 先来分析一下一段例子
U,Mx@KdV D?M!ra xE-7P|2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
*XWq?hi bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\VSATL:] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>b.^kc 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。
[\Qr. 2 我们来写个简单的。
<:|3rfm# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~LQ[4h<J ! 对于函数对象类的版本:
voe7l+Xk m%#`y\]I template < typename Func >
yA[({2% struct functor_trait
x&A vUJ {
`)4a[thp typedef typename Func::result_type result_type;
n,O5".aa< } ;
H@uE> 对于无参数函数的版本:
\.gEh1HW 3I 0eW%, template < typename Ret >
4@;-%H&7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
@$eT~ C {
_KD5T4FZR typedef Ret result_type;
4l8BQz}sb } ;
Vc3mp;6" 对于单参数函数的版本:
m?[5J)eR z{]?h cY template < typename Ret, typename V1 >
n+1y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Qju`e Eo {
V^il$' typedef Ret result_type;
-p-0;Hy } ;
->lu#;A5 对于双参数函数的版本:
W0cgI9=9 %}>dqUyQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/Y^8SO4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|vFj*XU {
`3q;~ 9 typedef Ret result_type;
DW(~Qdk } ;
0F;,O3Q 等等。。。
D';eTy Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#:ns64| G"y.Z2$ template < typename Func >
PKq-@F%X struct func_return
8X&Ya = {
"?.~/@ template < typename T >
<1~^C struct result_1
%"A_!<n@*` {
[{&jr]w`| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q\9d6u=Gm } ;
I]}>| o'%eI template < typename T1, typename T2 >
}PeZO!K struct result_2
mW`oq {
g2p"LWex- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T,JA#Rk|1N } ;
=fyyqb4 } ;
eR!G[C w- qS8B##x+= ZYtiMBJ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
DHfB@/q# t0m*PJcF template < typename Func, typename aPicker >
W$?e<@ class binder_1
'qv;sB. {
k<4P6? Func fn;
19d6]pJ5 aPicker pk;
:]eb<J
public :
Bo\D.a(T 2>hz_o{5', template < typename T >
mgkyC5)d struct result_1
pvXcLR)L+3 {
^i_Iqph= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=7ydk"xM* } ;
0-2"FdeQU hRTMFgO template < typename T1, typename T2 >
yFpySvj} struct result_2
E(L<L1:" {
Ttv9"z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;rBp1[qVe } ;
LAZVW</ [>w%CY<Fd binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[6gO t%+$"nP template < typename T >
&2.+Igo|G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6f]r Q9 {
LD55n%|0`H return fn(pk(t));
FrZ]=: }
d(L{!mm template < typename T1, typename T2 >
@"1}16b#f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d#T?Q_3b {
D[>W{g
$ return fn(pk(t1, t2));
^9ng) }
2@MN]Low } ;
J gi
Iq
(@]tG?I= ,d
7Z 一目了然不是么?
+8^_D?*\n 最后实现bind
^g!B.ll` vg^Myn
O{n<WQd{CY template < typename Func, typename aPicker >
5N1 K~". picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=s[&;B`s {
eoJ]4-WFq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
cgyo_
k
}
4 iH&:Al v.`+I-\.z) 2个以上参数的bind可以同理实现。
.s};F/(diD 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。
/PC` 0/b * bZ\@Qm 十一. phoenix
F 1} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'TX M{RGw *]{=8zc2 for_each(v.begin(), v.end(),
EUwQIA2c8N (
r'd/qnd do_
}[,3yfiX [
~n]NyVFP cout << _1 << " , "
?'2 v.5TQt ]
c)3O/` .while_( -- _1),
ahp1!=Z-= cout << var( " \n " )
u33zceE8 )
UB&2f> );
J~dTVBx o>!JrH 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:
N5\{yV21", 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
#Wx=v$" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OROqT~6G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ylkqhs& 2nx9#B*/T vPsq<l} template < typename Cond, typename Actor >
X,Zd= class do_while
#{w5)|S#JD {
g8Aj `O Cond cd;
D -iUN Actor act;
lJj&kVHb public :
0pNo`Bm template < typename T >
#HDesen struct result_1
!Mil?^ {
yiO31uQt typedef int result_type;
M c@GH } ;
)l{A{f6O 2[BA(B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uRGB/ju^E Ps 7_-cH template < typename T >
@Mr}6x* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5Jw"{V?Ak {
fKYKW?g;)Z do
H PTHF {
"GLYyC act(t);
\^m.dIPdO }
LT(?#)D
while (cd(t));
TMY{OI8 a return 0 ;
>D3zV.R }
Hir(6Bt } ;
(uT^Nn9L= 4ac1m,Jlt ^yD"d =z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&vkp?UH 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
f MzYFM'i 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
y&3TQ]f\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%/md"S 下面就是产生这个functor的类:
kdd7Xbw- )(.%QSA\C X}?ESjZJ template < typename Actor >
R
^^1/% class do_while_actor
I1~G$)w# {
%Il ;B~t Actor act;
tgfM:kzw public :
{a@hRY_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$~TfL{$ `~|DoSi^d template < typename Cond >
}JH`'&3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*XOS. $zGz } ;
B%y! aQep >eu
`!8 8k%H[Smn: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Yd.02 7 最后,是那个do_
.&L^J&V ^^'[%ok 9Yd-m class do_while_invoker
UXQb={ {
}`4K)(>4nG public :
SCI1bMf template < typename Actor >
rQ
&S< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H}(=?}+ {
dJaEoF return do_while_actor < Actor > (act);
I=K[SY,]9 }
4%%B0[Wo_O } do_;
<gR`)YF7 :(+]b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C*$|#.l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s7vPI 最后来说说怎么处理break和continue
q?1yE@th 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。
:"y0oCu7`W 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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