一. 什么是Lambda
Y2d(HD@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h6;vOd~% 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,
nmWo:ox4;( u.rFZu?E\ 0U&@;/? iyJx~: class filler
X4dxH_@ {
^hRx{A public :
8~j1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k}hTSL } ;
G<W;HM j2 m'PU0x ]y\Wc0q 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:
_L%
=Q ulu h]>7Dl] Rc2JgV *o}7&Hw#9f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r~YxtBZH+ xtFGj,N W!o|0u!D 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3k# h!Z SSn{,H8/j )N3XbbV t b>At*tO 二. 战前分析
'B9q&k%< 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。
nw,XA0M3 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
P<C=9@`! 1a79]-j N!%[.3o\K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n`.JI(| /* --------------------------------------------- */
^Rh`XE vector < int *> vp( 10 );
=Q~@dP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
SQ
la]% /* --------------------------------------------- */
Id^)WEK4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,(;]8G-Yj /* --------------------------------------------- */
|
{Tq/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
W4p4[&c| /* --------------------------------------------- */
IBYSI0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a98J_^ n /* --------------------------------------------- */
TOw;P:- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{wh, "Ok_ GQ\;f jT*?Z:U 7-VP)|L#G 看了之后,我们可以思考一些问题:
NiBly 1._1, _2是什么?
0q o]nw 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。
;iO5
8S3 2._1 = 1是在做什么?
k*K.ZS688 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。
JXQh$hs Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
HlOn=>)< U(:Di]>{ 1b,MJ~g$ 三. 动工
w&x$RP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
NCivh&HR dZ|x `bIgs $&X-ay o L>&9+<-B template < typename T >
(>C$8)v class assignment
N
oRPvFv {
fL~@v-l#~ T value;
Sb.%B^O public :
0b}.!k9 assignment( const T & v) : value(v) {}
*h
M5pw template < typename T2 >
PVaqKCj:6W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5S
4Bz } ;
88On{Kk.v 9xOTR#B:_V }v6@yU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,t
+sw4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0]xp"xOwW MW|R)gt f~:wI9 c2wgJH!g class holder
`+!F#. {
|3G;Rh9w, public :
vg8Yc template < typename T >
}"M5"? assignment < T > operator = ( const T & t) const
]cM,m2^2 {
r2m&z%N& return assignment < T > (t);
[LM9^*sG2V }
1#KBf[0 } ;
^&KpvQNW_ C."\ a_p ;:
0<(!^* 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:
}H:wgy` RT<HiVr` static holder _1;
>%LY0(hY3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rgF4 W8 h_5CWQSi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O!P7Wu 而不用手动写一个函数对象。
oQ}K_}{> 9qvl9,*g 8cGoo u6 M9~6ry-_ 四. 问题分析
1s.>_ 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。
(0["|h32, 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。
JHa\"h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:,V&P_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Jwpc8MQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|t~*!0>3 \. a 7F4h 五. 问题1:一致性
$f=6>Kn|^] 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?|
~l}\K10L* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!8&EkXTw, >qZl
s' struct holder
gxmY^"Jy {
/[A#iTe //
K[S)e!\. template < typename T >
9.B gsV . T & operator ()( const T & r) const
R>B6@|}? {
kK:U+`+ return (T & )r;
e~geBlLar }
o4jh n[Fx } ;
5?m4B:W EHK+qrym 这样的话assignment也必须相应改动:
W;?e @} PMT}fg template < typename Left, typename Right >
9"zp>VR class assignment
$b)t`r+ {
(4|R}jv Left l;
n`V? n Right r;
qRHT~ta-? public :
2I283%xr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QD-`jV3 template < typename T2 >
Lngf,Of.e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
dDa&:L } ;
QH_Ds,oH= 10xza=a 同时,holder的operator=也需要改动:
a(LtiO
,(&Fb~r] template < typename T >
M 5$JB nN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
13pu{Xak {
i,t!17M: return assignment < holder, T > ( * this , t);
`g<0FQA }
frc9 v3{%U1>}v 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。
\VWgF)_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\/b[V3<" F"1tPWn return l(rhs) = r;
rBOH9L 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。
Z5
7.+z< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YFDOp* DTa!vg template < typename Tp >
11c\C Iu class constant_t
>!Xj%RW {
_mJhY0Oc const Tp t;
6s'n
r7'0 public :
]E)\>Jb constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'bsHoO template < typename T >
=
5[%%Lf const Tp & operator ()( const T & r) const
nw_s: {
L4Kg%icz l return t;
4sW'pH }
u%lUi2P2E } ;
kP'm$+1or UD.ZnE{" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
efE=5%O 下面就可以修改holder的operator=了
O3mw5<%15 T8&eaAoo template < typename T >
97~>gFU77# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
OZC
yg/K {
jFip-=T{4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e<(6x[_ }
jGT|Xo>t hA;Ai:8 同时也要修改assignment的operator()
%hlgLM sVGQSJJ5 template < typename T2 >
y0-UO+; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}Q@~_3,UJ 现在代码看起来就很一致了。
__zHe-.m _#MKp H 六. 问题2:链式操作
yPY{ZADkQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g*`xEb=' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
O /:FY1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\w"~DuA 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
*K|ah:(r1\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BO7XN; JVxja<43 template < typename T >
q"oNFHYPDs struct result_1
luyu7` {
,p /{!BX typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|,~
)/o_R } ;
z'Z[mrLq :KR
KD 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&W c$VDC !|j|rYi- template < typename T >
E m^Dg9 struct ref
\ q3ui}-9 {
*A4eYHn@ typedef T & reference;
~I9o* cq } ;
"RM\<)IF template < typename T >
7=5eLc^ struct ref < T &>
0igB pHS {
@rAV;D% typedef T & reference;
=9W\;xE S } ;
rV4K@)~ t72rCq QC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KU*aJl_n, 4=EA3`l template < typename T >
7S^G]g!x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8qaU[u&$ {
$d!Vx m return l(t) = r(t);
H5 &._ }
bM5o-U#^ C 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。
(xoYYO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
uubIL+
mQR9Pn}H 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
D6|-nl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
F#M(#!)Y" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^sFO[cYo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+
d 3 最后的布局是:
pT3icy!A= Add
$45.*>, / \
k3nvML,bv Divide 5
.Gvk5Wn / \
, ,ng]&%i _1 3
U djYRfk 似乎一切都解决了?不。
("r:L<xe& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Ir5|H|b< 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Jj\lF*B OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
awvP;F?q| @6UZC-M0 template < typename Right >
\v5;t9uBZ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c#"t.j<E} Right & rt) const
zH6@v+gb {
;,e16^\' & return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B /w&Lo }
F?05+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t*-cX XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
x#N_h0[i 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yjMN>L' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
-`eB4j'7 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
kd\Hj~* 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
l'aCpzf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
;^0rY )& 4#7*B yvf template < class Action >
QIlZZ class picker : public Action
"}`)s_rt {
S4[#[w`= public :
EwU)(UK picker( const Action & act) : Action(act) {}
k.K#i /t // all the operator overloaded
P\<:.8@$S } ;
3)6- S S*|/txE'~Y 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。
"y&`,s5} 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:
.UNV &R0 !U>WAD9 template < typename Right >
/*k_`3L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jl&Nphp {
wT6zeEV~* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<F;+A{M) }
uOJqj{k_." Iv*\8?07) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_oCNrjt9 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。
{\%I;2X XD|g G template < typename T > struct picker_maker
~6@`;s`[Y {
k4dC typedef picker < constant_t < T > > result;
B(94; ,( } ;
mfaU_Vo& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
uf9&o# {
b=_k)h+l typedef picker < T > result;
eh `%E0b} } ;
%K-8DL8|( rzn,NFI 下面总的结构就有了:
\yFUQq: 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。
wW1\{<hgr 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。
4C%pKV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<Nqbp 至此链式操作完美实现。
Es)|#0m\x@ Y$\|rD^f \#t)B
J2 七. 问题3
X(MS!R V 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'!8-/nlv1 3]*1%=~X/ template < typename T1, typename T2 >
I4?oBq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/\h*v!: {
?_^{9q%9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZIc.MNq }
_UPfqC ? Ec3tfcNhR 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
""a$[[ %WC
9Pe$}N template < typename T1, typename T2 >
G%t>Ll``C struct result_2
4fC:8\A {
?SElJ?Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qJrKt=CE } ;
$=N?[h&4 ceJi|`F 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
?X6}+ 这个差事就留给了holder自己。
?zm]KxIC aE9Y
|6 oq+w2yR template < int Order >
3cL
iZ%6^ class holder;
#IM.7`I template <>
,:A;4 class holder < 1 >
1VlU'qY {
fM4B.45j public :
I*3}erT template < typename T >
y"q>}5 struct result_1
_7<{+Zzm {
jxkjPf? typedef T & result;
SnmUh~`L~ } ;
a~$Y;C_#< template < typename T1, typename T2 >
3S7"P$q struct result_2
!LwHKCj {
@e
GBF
Ns typedef T1 & result;
>VkBQM-% } ;
3}8o 9 template < typename T >
poxF`a6e+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G_S>{<[ {
G#7(6:=;,` return (T & )r;
t'Wv?, }
7
s5(eQI template < typename T1, typename T2 >
ufL<L;Z\; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/z*Z+OT2 {
</`\3t return (T1 & )r1;
?}4,s7PR }
ebQgk
Y= } ;
kt978qfk W
H/.h$ template <>
7<]
EH:9 class holder < 2 >
p|ink): {
Pa{ public :
f(Of+> template < typename T >
'1gfXC struct result_1
Wq1 jTIQ {
R/ZScOW[ typedef T & result;
%ERcFI]G } ;
JN|6+.GG template < typename T1, typename T2 >
kY~4AH struct result_2
j/*1zu8Y {
*b.
> typedef T2 & result;
nJ2x;';lA } ;
P U/<7P* template < typename T >
96(Mu% l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6^[4.D {
|2u=3#Jp return (T & )r;
?!U[~Gq }
aLGq<6Ja template < typename T1, typename T2 >
*kl :/# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$}gMJG {
K%? g6j return (T2 & )r2;
jfY7ich }
Ey|_e3Lf[ } ;
Qw}1q!89 TB!I -$Hu$Y}> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'|zrzU= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rTIu' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r[a7">n LZRg%3.E return l(i, j) = r(i, j);
Zp9.
~&4o- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w#|L8VAh U\Wo&giP[ return ( int & )i;
DVL-qt\;n return ( int & )j;
05`"U#`: 最后执行i = j;
|h\7Q1,1~2 可见,参数被正确的选择了。
+nDy b :hX[8u Icnhet4 FQDf?d5 VI&x1C 八. 中期总结
3 !@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_F;v3|`D@< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J+u}uN@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
v _MQ]X 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
esqmj#G Fz%;_%j e"nm< & FPDTw8" B; CI'RuR3y]Z iAwEnQ3h 九. 简化
^a4z*#IOr 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
p+h$]CH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D(AH3`*|# 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:
`<C<[JP:o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}X&rJV +-*/&|^等
6Yj{%
G 2. 返回引用。
uZ!YGv0^ =,各种复合赋值等
YX0ysE*V:& 3. 返回固定类型。
;.A}c)b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#X}HF $t{= 4. 原样返回。
sS>b}u+v#! operator,
P=QxfX0B 5. 返回解引用的类型。
9r!8BjA operator*(单目)
%=`JWLLG 6. 返回地址。
kJWg},-\ operator&(单目)
Hc)z:x;Sj 7. 下表访问返回类型。
{{?g%mQ6 operator[]
)(G9[DG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HC%Hbc~S_Q operator<<和operator>>
.A2$C|a* =&WIa#!= 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。
Ttluh
* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8D='N`cN+ Jj"{C] template < typename Left >
k6(7G@@} struct value_return
E(jZ Do {
ZEP?~zV\A template < typename T >
HL38iXQ(
3 struct result_1
h:
' |)O {
VfX^iG r typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g4IF~\QRVi } ;
lB,1dw2(T w&p+mJL. template < typename T1, typename T2 >
;w7 mr1 struct result_2
y6XOq> {
WAa45G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B*(]T|ff< } ;
utlr|m Xc } ;
53HA6:Q[ [FO4x` ~||0lj.D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6hxZ5&;(* a+w2cN' 下面我们来剥离functor中的operator()
QNj]wm=mp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Re$h6sh G;Li!H return l(t) op r(t)
Nd~B$venh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
s2;~FK#/ return op l(t)
uoS:-v}/Y~ return op l(t1, t2)
A~?M`L>B return l(t) op
`JySuP2~/ return l(t1, t2) op
[jMN*p? return l(t)[r(t)]
cb}"giXQTB return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(Xd8'-G$m ujU,O%.n 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Fc~G*Gz~Z| 单目: return f(l(t), r(t));
QJ|@Y(KV0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M3(N!xT 双目: return f(l(t));
ON :t"z5 return f(l(t1, t2));
Bn}woyJdx 下面就是f的实现,以operator/为例
IPQRdBQ a>wCBkD struct meta_divide
Ep7MU&O0iK {
6 d-\+t8 template < typename T1, typename T2 >
ov6xa*'a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
sy: xA w {
4Yj1Etq.E return t1 / t2;
n5:uG'L\ }
5S~ H[>A" } ;
z$~x 2< F9K%f&0 a 这个工作可以让宏来做:
$R9D
L^iD
gjS|3ED #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'!HTE`Aj template < typename T1, typename T2 > \
po| Ux`u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K@JZ$ 以后可以直接用
n6/Ous DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
WyN
;lId 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
0dchOUj (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。。。)
Z(mUU] >Bt82ibN XkaREE 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
1[FN: hm bZqTT~'T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J=g)rd[` class unary_op : public Rettype
O2w-nd74U {
zF1!a Left l;
pv_o4qEN public :
3:J>-MO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AGlBvRX7e VD;*UkapZx template < typename T >
^HKXm#vAB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oaIk1U;g {
$J[( 3 return FuncType::execute(l(t));
iC"iR\Qu }
YF%gs{ T &ZQie/ template < typename T1, typename T2 >
dWAt#xII typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kf,
&t {
CIudtY(: return FuncType::execute(l(t1, t2));
NR4+&d }
8wU$kK } ;
JJ: ku&Mb h4Crq Yxa_ ?uWUs )9 同样还可以申明一个binary_op
Obs#2>h wlS/(:02 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{,>G 1>Yv class binary_op : public Rettype
\DB-2*a" {
C:QB=?%; Left l;
nm^HL| Right r;
(b&g4$!x&5 public :
=sJ?]U binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R\j~X@vI &K ~k'P~m template < typename T >
M0V<Ay\%O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y|Iq~Qy~ {
]aX@(3G1s return FuncType::execute(l(t), r(t));
$:9t(X)H }
Ak'=l; _imuyt".+ template < typename T1, typename T2 >
{bj!]j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#<{v~sVp& {
EVmBLH-a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6^`iuC5 }
X\^nV } ;
[doEArwn s68(jYC7[ X\^V{v^- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
wJp<ZL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_CwTe=K} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X8C7d6ca 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
I)HO/i6>3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c -w #` 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<BR^Dv07U 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.. `I<2 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
}(EH5jZ' 下面是修改过的unary_op
e3I""D{)[= /jv/qk3i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5.rAxdP class unary_op
D|uvgu2 {
GppCrQ%Ra| Left l;
c_8&4 ;ALWL~Xm public :
[WwoGg*)mn dN8Mfa) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H& |/|\8F \ .xS template < typename T >
v~$V struct result_1
(W1$+X {
1@]&iZ] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)[rVg/m } ;
vsGKCrLwh '$ei3 template < typename T1, typename T2 >
YxF@1_g struct result_2
sd%j&Su#4 {
(7 I|lf
e typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xSY"Ru } ;
t G_4>-Y#w ASqYA1p. template < typename T1, typename T2 >
U1\7Hcs$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4 m:h&^`N {
Wjb_H
(D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R)NSJ-A!2 }
!%>RHh[ h"FI]jK|} template < typename T >
$1f2'_`8~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BgQEd@cN {
g'.OzD return OpClass::execute(lt(t));
;1k&}v& }
E&U_1D9=L< >kXscbRL7 } ;
7;jD>wp9D "O34 E?ql. \|=6<ZY: 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
oe<i\uX8z 好啦,现在才真正完美了。
u\\t~<8 现在在picker里面就可以这么添加了:
HP# SR';E t3<MoDe7`r template < typename Right >
[ZWAXl
$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'D\X$^J^ {
I&-r^6Yx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xf,[F8 2y }
]?^V xB7L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
adLL7 z33UER" CG1MT(V7? }g bLWx'iG hGtz[u#p 十. bind
PR8nJts W5 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Xf
u0d1b 先来分析一下一段例子
Q-7?'\h *b{IWOSe^ \<{a=@_k9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
aTcz5g0" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3FBL CD3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!se1W5ke# 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
ucN'
zq 我们来写个简单的。
;cMQ0e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Oeh A3$|# 对于函数对象类的版本:
7FC!^)x1 ,Lig6Z` template < typename Func >
ddQ+EY@! struct functor_trait
wJC[[_"3 I {
D$l!lRu8+L typedef typename Func::result_type result_type;
jVff@)_S } ;
Kg%9&l 对于无参数函数的版本:
P:{Aqn~zR JduO^Fit template < typename Ret >
J"aw 1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
ZHTi4JY {
1T!o`* typedef Ret result_type;
.S//T/3O]Q } ;
s"jvO>[ 对于单参数函数的版本:
M}8P _<, #9,8{ O" template < typename Ret, typename V1 >
g+#<;Gbpe struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h>pu^ `hk {
Xg dBLb typedef Ret result_type;
/4x\}qvU } ;
Q yqOtRk 对于双参数函数的版本:
^4`aONydl 0qS/>u* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Wga2).j6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x,gk]C f {
_dKMBcl)E typedef Ret result_type;
?%,LZw^[ } ;
T5:Q_o] 等等。。。
|Y3w6 !$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XvI~"} 9pLe8D template < typename Func >
x Lan1V struct func_return
]0UYxv%] {
$@PruY3[ template < typename T >
m.D8@[y struct result_1
Q.N!b7r7 {
N<Sl88+U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a>47k{RSzE } ;
m.lR]!Y=w oJa}NH
template < typename T1, typename T2 >
#Z1%XCt struct result_2
z|pt)Xl {
mG~kf]Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"rBB&l } ;
TAG@Ab } ;
wV )\M]@ Ph^1Ko"2 B_[efM<R$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hO"!q;<eS pS$9mzY template < typename Func, typename aPicker >
,C,nNaW class binder_1
NK0'\~7& {
7r;16" Func fn;
6{6hz8 aPicker pk;
'V]C.`9c public :
qA>#;UTp {Z2nc)|7C template < typename T >
k'8tcXs struct result_1
F\eQV< {
8UU
L= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lC($@sC % } ;
m!ZY]:)$ 9J/[7TzSZ template < typename T1, typename T2 >
YE`Y t struct result_2
7qqzL_d> {
8KJUC&` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:i&]J$^; } ;
,7d/KJ^7 F^GNOD3J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e]VW\6J& c^I^jg2v template < typename T >
PhyIea typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O}i+1 {
,8r?C !m] return fn(pk(t));
Jg$<2CR& }
LDQ,SS, template < typename T1, typename T2 >
V/#Ra typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@)d_zWE {
LK DfV return fn(pk(t1, t2));
.2&L. }
p3vf7 eqn } ;
1^|#QMT *v%y;^{k[/ x+cL(R 一目了然不是么?
DKf(igw 最后实现bind
j""ZFh04 $
64up! *Z#OfB4} template < typename Func, typename aPicker >
/0}Z>iK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x=cucZ {
i D 9 */ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]In7%Qb }
V8/4:Va7s SMrfEmdH+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
z%
bH?1^o 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。
jJIP $ N# }A9t 十一. phoenix
v,iZnANZ&P Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=!t;e~^8] S]fu
M% for_each(v.begin(), v.end(),
5,
$6mU#= (
TVNgj.`+u! do_
%tP*_d: [
Q0(6n8i cout << _1 << " , "
Ry>y ]
x|m9?[
!_ .while_( -- _1),
>
-OOU cout << var( " \n " )
t,r]22I,` )
2PAu>}W* );
`,'/Sdr >e {1e 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:
q;,lv3I 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
bkd`7(r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
u@dvFzc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d3:GmB . ,!_6X9N-h hdDT'+ template < typename Cond, typename Actor >
'4uu@?!dVk class do_while
i2Wvu3,D3- {
c*r H^Nz Cond cd;
@Fc:9a@ Actor act;
US$$ADq public :
!64Tx template < typename T >
0Agse) struct result_1
<yipy[D {
F
,472H typedef int result_type;
%)7t2D } ;
HaVhdv3L j Mn,N9Mf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
yMWh#[phH }`gOfj)?i template < typename T >
Imv#7{ndq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@$jV"Y {
cTGd< do
%g@?.YxjT {
F6}RPk\=i act(t);
t~(jA9n }
p=:Vpg<! while (cd(t));
ZGZNZ}~# return 0 ;
n1PptR }
e%cTFwX?n } ;
3SIqod;% :V.@:x>id se x\dg< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ms|c"?se 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Qn8xe, 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
I]C
Y>' 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
3aq'JVq 下面就是产生这个functor的类:
Z$/76 'TS_Am?o iv >MIdIm template < typename Actor >
3A`Gx# class do_while_actor
YTyrX {
^m%#1Zd Actor act;
1<G+KC[F public :
x.-d)]a! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?Ujg.xo\ RKP,w% template < typename Cond >
jae9!Wi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/-p!|T}w } ;
K#+?oFo: {|u"I@M*O ^i%S}VK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
GS>[A b+ 最后,是那个do_
d#v@NuO6
h CIIjZ)T h&i*=&<HP6 class do_while_invoker
yIL=jzm`7 {
cuN ]}=D public :
\I!mzo template < typename Actor >
JVuju$k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
nmU1xv_ {
'|4+<# return do_while_actor < Actor > (act);
{[2o }
nq{/fD(2 } do_;
dO82T3T ^+76^*0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e>z"{ u(F0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:rL%,o" 最后来说说怎么处理break和continue
2#7|zhgb 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。
Zkd{EMW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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