一. 什么是Lambda
<RS@, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:^tw!U%y1 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,
6e3s
| T3,"g= 1O>wXq7q Xp@8vu class filler
/_5I}{ {
@,F8gv* public :
l)<
'1dqe void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IugYlt } ;
47.c GoP,_sd\O ,)e&u1' 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:
&Ed7|k]H _fx0-S*$ Kq
e,p{= r!N)pt<g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&^3KF0\Q kNP.0
|7XSC," 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j}7as& ||a
5)D dqMt6b\} pXf!8X&y 二. 战前分析
x%ju(B> 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。
23 j{bK 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
SQhk)S wDswK "T C` ?6`$Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
86NAa6BW /* --------------------------------------------- */
k~Qb"6n2 vector < int *> vp( 10 );
7\m.xWX e transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sVtxh] /* --------------------------------------------- */
kY*3)KCp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,S5tkTa /* --------------------------------------------- */
M24FuS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{U1
j@pKm /* --------------------------------------------- */
>Y=HP&A< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~SgW+sDFu /* --------------------------------------------- */
l!CWE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
px;5X4U i1k(3:ay< gD E',)3Q, _Mq0QQ42 看了之后,我们可以思考一些问题:
W`_pjld 1._1, _2是什么?
vH/z|< 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:9un6A9JS 2._1 = 1是在做什么?
=67dpQ'y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
|g<1n Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}#}IR5`=E |M]#D0v Tap=K|b ]
三. 动工
AoB~ZWq 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VP[-BK[ XDs ) ;AMbo`YK[ os6p1"_\f template < typename T >
"D0:Y(\ class assignment
MDn+K#p {
{* S8n09v T value;
vFz%#zk> public :
e=K2]Y Q{ assignment( const T & v) : value(v) {}
V\Oe ]w template < typename T2 >
^%l~|w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0!X;C!v; } ;
Y2709LWmP i
bAZ*I QWVH4rg 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;d$PQi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q] g'rO' vJ5` :4n" +p6cG\Gp \pI)tnu6'U class holder
NX7(;02 {
N!Dc\d=8q] public :
B;Pws$J template < typename T >
%\6ns assignment < T > operator = ( const T & t) const
P'f0KZL; {
#;FHyKx return assignment < T > (t);
F7$x5h@ }
mUW|4zl i} } ;
uim4,Zm{ Q79& Q04XN \Y.&G,? 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:
5sJi- ^ Pw:(X0@ static holder _1;
[U+6Tj, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
fy|ycWW>8 Q`mw2$zv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3C'`c= 而不用手动写一个函数对象。
/3|uU '5xf?0@s. ;%"YA PZ5BtDm 四. 问题分析
Ar&]/X,WG 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
)zw}+z3st 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
B.w ihJVDg 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V_Z ~$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
MgJiJ0y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
mXZOkx{ @Dc?fyY*o< 五. 问题1:一致性
Y4*ezt:;Q 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?|
tI50z khaB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
r,}U-S.w ! K? o H struct holder
9>~UqP9 {
T&Dt;CSF //
W\09hZ6 template < typename T >
j" wX7 T & operator ()( const T & r) const
YrAaL"20 {
Mazjn?f return (T & )r;
}`k >6B }
i8R.Wl$l } ;
8joJe>9VJ zTi%j$o 这样的话assignment也必须相应改动:
;)Rvk&J5 |k5uVhN template < typename Left, typename Right >
AWlR" p2 class assignment
[@D+kL*> {
WK7=z3mu Left l;
Qx,?v|Xg Right r;
4^H(p public :
pT Yq#9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fsc^8 template < typename T2 >
&W/C2cpmR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bA]/p%rZ8 } ;
4u5^I;4pL :ie7HF 同时,holder的operator=也需要改动:
O[+![[N2
KQsS)ju template < typename T >
9( ;lcOz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4ujw/`:/m {
hDc,#~! return assignment < holder, T > ( * this , t);
S-^y;#= }
q^}QwJw sW%U3,j 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。
S<^*jheO5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mo%9UL,#W ?>47!):-* return l(rhs) = r;
#"|Y"#@k 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。
0ZQ|W%tS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{E!"^^0` 1M&n=s
_ template < typename Tp >
12)~PIaF class constant_t
}>:v {
_2{i}L const Tp t;
~7PPB|XY public :
w-Zb($_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#BK\cIr template < typename T >
#5HJW[9 const Tp & operator ()( const T & r) const
5A]IiX4Z {
Zf;1U98oC return t;
z,XM|-"#<K }
\
B 0xL,o< } ;
IQ$l!) *au&ODa 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?! dp0< 下面就可以修改holder的operator=了
^T\JFzV kE QT[Lo template < typename T >
pE >~F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{UT>>
*C {
`T $lTP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qg }
8EZ"z
d`n/ * bmdY=#7 同时也要修改assignment的operator()
i}Ea>bi{N bG
nBV7b template < typename T2 >
\XwXs5"G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,vP9oY[n 现在代码看起来就很一致了。
*=}$@OS '3=[xVnv 六. 问题2:链式操作
z<_{m4I; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q%~b(4E^7P 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。
s9)
@$3\ 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。
Uj}iMw, 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。
&s_O6cqgh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s5FyP"V ]od]S8$5 template < typename T >
5{qFKo"g@, struct result_1
dUeM+(s1 {
q.i@Lvu# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
I"*g-ji0 } ;
\Oh9)X:I -?<wvUbR{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
uc~PKU?tO _m0HgLS~ template < typename T >
rFZB6A<(] struct ref
5~4I.+~8 {
nab:y(]$/ typedef T & reference;
j y{T=Nb } ;
x,
a[ p\1 template < typename T >
hu[=9#''$ struct ref < T &>
<9eQ {
Wfkm'BnV typedef T & reference;
2S}%r4$n} } ;
mIq6\c$ ZN5\lon|Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
punc'~ F7UY>z3jL template < typename T >
@5Q}o3.zA- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i%>]$* {
/lDW5;d return l(t) = r(t);
wIuwq> }
YnuC<y
&p 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
CF>k_\/Bj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!TP8LQ z^I"{eT8 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
~;#J&V@D _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&$jg *Kr _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zTrAk5E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^CI.F.#X| 最后的布局是:
d|]F^DDuI Add
B`<(qPD / \
4JFi|oK0H Divide 5
LslQZ]3MY / \
RfDIwkpp _1 3
%Nd|VAe 似乎一切都解决了?不。
Qbfm*JP~ 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
vVU5zA4H 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。
i;*c|ma1> 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:
l@4hBq uNl<=1 template < typename Right >
FyJI@PZdI- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#>O,w0<qM Right & rt) const
!tv3.:eT {
#B"ki{Se* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m7z/@b[ }
Crh5^? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7xB#) o53 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。
!Qjpj KRy 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。
kf_s.Dedw 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。
pZ+zm6\$ 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。
kI]i,v#F 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?
wd~e3%JM 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:
,!F'h:
TgJx% template < class Action >
%MU<S9k class picker : public Action
1sYwFr 5 {
X&MO} public :
,f0cy\.? picker( const Action & act) : Action(act) {}
\K`AO{ D@ // all the operator overloaded
p*_g0_^ } ;
HGfYL')Z MG[?C2KA/ 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。
z
4Qz9#*"^ 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:
B{H;3{0 JVwYV5-O<0 template < typename Right >
m/=,O_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8<0H(lj7_ {
E,shTh%&~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\yNjsG@, }
x^8x z5:O I?J$";A Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#p&iH9c_ 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。
91E!4t}I e%`gD*8 template < typename T > struct picker_maker
_ D1bR7 {
Xp1xhb*^ typedef picker < constant_t < T > > result;
j7<`^OG } ;
}h5pM`|1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kGc;j8>." {
hZY+dHa] typedef picker < T > result;
A;1<P5lo } ;
!-2nIY! .=3Sm% 下面总的结构就有了:
$n(?oyf 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。
^>h
9< 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。
!9356) cV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8UwL%"?YB 至此链式操作完美实现。
9Vxsv*OR, "}*P9-% o
]2=5;) 七. 问题3
ppR~e*rv- 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。
L q'*B9 ,aV89"} template < typename T1, typename T2 >
Cj"k
Fq4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
']u w,b {
v#IW;Rj8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/(BQzCP9O; }
DvF`KHsy *oY59Yf 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:
t&mw@bj mc?5,oz;pz template < typename T1, typename T2 >
W~.1f1) struct result_2
zbddn4bW9 {
$bF.6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lD6hL8[ } ;
`R!0uRu #PVgx9T=_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
_{_LTy%[ 这个差事就留给了holder自己。
8 fVI33 ]8htJ]<|Q U.crRrN template < int Order >
J*.Nf)i class holder;
# h/- template <>
q_g'4VZv class holder < 1 >
wS%I. {
NJz8ANpro$ public :
IA&((\YC template < typename T >
@_FL,AC&m struct result_1
[m|\N {
*=MC+4E typedef T & result;
x,2+9CCU } ;
?fnJ`^|-r template < typename T1, typename T2 >
ti`z:8n7 struct result_2
'hVOK(o0 {
.',ikez typedef T1 & result;
PP[{c } ;
3`n5[RV template < typename T >
GJy><'J,!> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EqUiC*u8{I {
.<u<!fL2 return (T & )r;
6@wnF>'/\ }
]0ouJY template < typename T1, typename T2 >
y:iE'SRRK6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M7eO5 {
t<|=- return (T1 & )r1;
^KF }
[k@D}p
x } ;
KVtnz yf3%g\k template <>
nvu|V3B0 class holder < 2 >
?j?{}Z {
UmiW_JB public :
S?OK@UEJ template < typename T >
.Ky<9h.K struct result_1
me1ac\ {
1^}()H62} typedef T & result;
#MHnJ } ;
WB6g i2 template < typename T1, typename T2 >
qq[2h~6P] struct result_2
~bigaY {
9{70l539 typedef T2 & result;
6:-qL} } ;
bk2HAG template < typename T >
Ea!}r|~]0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q&jZmr {
K?-K<3]9f return (T & )r;
#mk#&i3"k }
w][
; template < typename T1, typename T2 >
mgG0uV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BB--UM{7 {
$d,30hK return (T2 & )r2;
YwoytoXK }
x"8(j8e } ;
1_7x'5GdA H!Uy4L~> C([;JO
11[ 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> >。
$aE%W? \ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k L*Q}) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4)JrOe&k 4{CVBowi return l(i, j) = r(i, j);
hAG++<H{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6by5VESx =<`9T_S 16 return ( int & )i;
dMeDQ`c`W return ( int & )j;
Yi7`iC 最后执行i = j;
&1]}^/u2 可见,参数被正确的选择了。
E`LML? k-e_lSYk&c `u %//m_( Y_Ej-u+>{ [m3G%PO@Da 八. 中期总结
>/1.VT\E 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}k \a~<'X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
h(GgkTj4+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1k{ E7eL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Wf0ui1@ 6dC!&leNi [5 a`$yaQ sKn>K/4JZ q/70fR7{v T=;'"S 九. 简化
=ZzhH};aX 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。
-Zocu<Rs 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(zk'i13#6 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:
e/#4)@] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
P0'
;65 +-*/&|^等
p7zHP 2. 返回引用。
Mgcq'{[~Y= =,各种复合赋值等
;&Eu<%y 3. 返回固定类型。
`j_R ?mY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
uDH)0# 4. 原样返回。
|],{kUIXO operator,
3"I 1'+ 5. 返回解引用的类型。
cO)GiWE operator*(单目)
cS QUK 6. 返回地址。
<adu^5BI operator&(单目)
C(e!cOG 7. 下表访问返回类型。
1PLKcU operator[]
'~liDz*O 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ou,W|<% operator<<和operator>>
P63z8^y /\
~{ 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。
;PG'em 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
PJO;[:
.I ,_\h)R_ template < typename Left >
4zJ9bF4 struct value_return
~g1@-)zYxK {
|])%yRAGQ template < typename T >
YJrK oK} struct result_1
HAGWA2wQ {
Og30&a!~F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y*wbFL6` } ;
Cv;z^8PZJz z0g$+bhy template < typename T1, typename T2 >
GbB&kE3KP struct result_2
eUF PzioW {
>6jyd{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[>C^ 0\Z~ } ;
6"&&s } ;
->8n.!F} #cjB <APY %\:.rs^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B: {bmvy %[NefA( 下面我们来剥离functor中的operator()
e5veq!*C? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ix1ec^?f .JQR5R |Q return l(t) op r(t)
MzJ5_} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e[Q(OV5(R return op l(t)
;&JMBn]J return op l(t1, t2)
J8/>b{Y return l(t) op
H(?z?2b p return l(t1, t2) op
u@==Ut return l(t)[r(t)]
'e{e>>03 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VMen: +k8><_vr} 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
NbkWy 单目: return f(l(t), r(t));
|$bZO`^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|6_<4lmTxF 双目: return f(l(t));
pjbKMx return f(l(t1, t2));
_|*3uGo: 下面就是f的实现,以operator/为例
L6l~!bEc m#%5H struct meta_divide
]!0*k#i_. {
=_
-@1
1a template < typename T1, typename T2 >
5%tIAbGW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
nwO;>Qr {
ckhW?T>l return t1 / t2;
tk1qgjE(? }
+twBFhS7k } ;
?+`Zef.g 3z~zcQ^\ 这个工作可以让宏来做:
@X1>Wv|[ "b -KVZ
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
o Q{gh$6* template < typename T1, typename T2 > \
D5AKOM!` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
nSd?P'PFg 以后可以直接用
w9.r`_- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
F_V~UX1D 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
/xf%Rp4} (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
3ck;~Ncj< ?bN8h)>QQ8 173/A=] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
m[Zz(tL +yCIA\i#t6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M=0I 3o}J class unary_op : public Rettype
TioI$?l>W( {
N'2u`br4KP Left l;
n:k~\-&WJ public :
[!bTko>rSB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<niHJ* '%K,A-7W template < typename T >
L & PhABZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LuQ=i`eXx {
/!7m@P|&D return FuncType::execute(l(t));
B;7L: }
299; N 7NJ1cQ-}t template < typename T1, typename T2 >
j g$%WAEb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>@TZYdl {
!>t|vgW return FuncType::execute(l(t1, t2));
rJ!xzge;G }
W0gaOew(^ } ;
eeB^c/k(P .&}}ro48 sfVtYIu 同样还可以申明一个binary_op
8 wC3}U pN%L3?2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>rYP}k class binary_op : public Rettype
]u2!)vZh' {
(A( d]l Left l;
G4<'G c Right r;
;QgJw2G public :
=b9?r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zL)m!:_ na8A}\!< template < typename T >
\>9%=32u. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LD^V="d {
% YU(,83(+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
EJZl'CR }
e ~*qi&,4 N,Y<mX template < typename T1, typename T2 >
SjG=H% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{\lu; b! {
4[+n;OI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]S%qfna e1 }
F=d#$-yg } ;
CS6,mX =b !f 5:56l>0 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:qht 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]j_S2lt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hc~--[1c: 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。
Hh54&YKZ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m0un=>{ 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。。。
6!b9 6bV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Mb?6c y[ 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)
bk#u0N 下面是修改过的unary_op
Pi)`[\{ xN2{Vi{ad template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?c=l"\^x class unary_op
f]o DZO%^ {
9e8@0?0 Left l;
oa;[[2c wf8vKl#Kfw public :
- +
$u w 7=Y_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
37M7bB0 QGLfZvTT template < typename T >
&o:ZOD. struct result_1
/ ^!(rHf {
4[bw/[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m6'YFpf)V } ;
"L{;=-e oPre$YT}h template < typename T1, typename T2 >
$@Hw DRP struct result_2
p?8>9 {
:
<m0
GG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1Pn!{ bU3@ } ;
;~/ o+6Y/6Xp@ template < typename T1, typename T2 >
vxbO>c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V-J\!CHX {
B.{0,bW?
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C"hc.A&4 }
gKS^-X{x
tTQ>pg1{qh template < typename T >
x ?Q;o+2v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q"QrbU {
5#WZXhlc} return OpClass::execute(lt(t));
=EV8~hMyqh }
I9tdr< qYbod+UX } ;
^#gGA_H \n+`~< i B>9D@fmzs 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
bjD0y
cB[ 好啦,现在才真正完美了。
Xo]FOJ5 现在在picker里面就可以这么添加了:
d{9jd{
_#G 6,cyi|s template < typename Right >
Yxi.A$g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c3K(mM: {
QN*'MA"M return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
tJ'U<s }
U/{cYX 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。
)RA7Y}e|m ]+fL6"OD/2 ){8^l0b ~#) DJ ?t?!)# X 十. bind
Vf O0 z5& 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。
D>LdDhNn,` 先来分析一下一段例子
k('2K2P &b{L|I'KYT 7!L"ef62o int foo( int x, int y) { return x - y;}
NV*t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AL,|%yup bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7j._3'M=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。
K$f~Fft 我们来写个简单的。
ob-be2EysH 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`?`\!uP" 对于函数对象类的版本:
?vM{9!M Hyc19| template < typename Func >
W)j/[ struct functor_trait
FDpNM\SR1l {
DAc jx:~ typedef typename Func::result_type result_type;
/z5j.TMs } ;
qRB&R$ 对于无参数函数的版本:
3osAWSCEL syBYH5 template < typename Ret >
o2F6K*u} struct functor_trait < Ret ( * )() >
coU`2n/ {
zXp{9P\c typedef Ret result_type;
LH0\SmhU } ;
`YIpZ
rB 对于单参数函数的版本:
1.jW^sM [R& P.E7w' template < typename Ret, typename V1 >
Etn]e;z4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!K6: W1 {
W99Fb+$I typedef Ret result_type;
E~{-RZNK } ;
/:C"n|P7Z 对于双参数函数的版本:
7F.>M #WfJz}P,! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$+V{2k4X, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
MqXA8D {
rd. "mG. typedef Ret result_type;
Q:@Y/4= } ;
va#~ \%` 等等。。。
%qN8uQx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
EMJio\ 1 5rE|m^ template < typename Func >
.KK"KO5k struct func_return
:t9(T?2 {
H6e^"E template < typename T >
Q/0;r{@Tq} struct result_1
ezHj?@ {
7|"11^q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-XD\,y%zi } ;
RI-whA8+ o$Hc5W([Z template < typename T1, typename T2 >
DH m$gk struct result_2
v)rN]b] {
+h*&r~T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RC\TPG/8! } ;
ib uA~\5 } ;
:i?Z1x1` U3A>#EV sHh2>f@x$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)e]:T4*vo q;Qpd]H template < typename Func, typename aPicker >
]Jv Z:'g} class binder_1
.L6t3/^ {
7.akp Func fn;
)M^;6S aPicker pk;
/`2VJw public :
tHhY1[A8m YQe @C template < typename T >
Dt.OZ4w5 struct result_1
,CwhpW\Y {
;2%3~L8?V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xI_WkoI } ;
WV?iYX! c( gUH template < typename T1, typename T2 >
"ve?7&G7U struct result_2
-7;RPHJs {
~+^,o_hT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p|Z"<
I7p( } ;
<}B|4($ 5F&i/8Ib binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]P] lG- c3oI\lU
template < typename T >
j:U>V7Kn3~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I%{U~ {
KAEf4/ return fn(pk(t));
cF,u)+2b|6 }
K\n %&w template < typename T1, typename T2 >
$m{\<A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Wpj.G {
nc@ul') return fn(pk(t1, t2));
x-Xb4?{ }
6^|bKoN/ f } ;
`qs'={YtU F)v+.5T1 g/VC$I!' 一目了然不是么?
BAqu@F\): 最后实现bind
q_HD`tW 9n9/[?S Zj`eR\7~ template < typename Func, typename aPicker >
TX;OA"3=\- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%'^m6^g; {
.8.ivfmJh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)@))3 }
?86h:9 Bg7?1m 2个以上参数的bind可以同理实现。
<J`_Qc8C 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。
{"4t`dM gxt2Mq;q~} 十一. phoenix
SHz& o[u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
eb.`Q+Gb MV=.(Zs for_each(v.begin(), v.end(),
5dYIL` (
&+%CC do_
Z<ke!H [
oJXZ}>>iT cout << _1 << " , "
tDIzn`$z ]
B-M|}T .while_( -- _1),
hhYo9jTHW cout << var( " \n " )
|a^ydwb )
hRc\&+#/ );
,0#OA*0B $OjsaE% 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
i.K}(bo;b 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]T
zN*6o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}yB@? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!j7b7<wR t}*teo[ 3PBg3Y$ template < typename Cond, typename Actor >
!gJAK<]iW class do_while
R<JI {
Hi.JL Cond cd;
>@]E1Qfe Actor act;
;'p0"\SV public :
mHw1n=B template < typename T >
1d-j_H`s struct result_1
%NxNZe {
x-%nnC6e typedef int result_type;
h"ZF,g;a } ;
d@#=cvW paMw88*u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*%8,G'"r? %tQIKjsVaY template < typename T >
Mc@p~5!M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NK"y@)%0 {
QRt(?96
do
}14.u&4 {
]G|@F
: act(t);
"q]v2t }
u45e>F= while (cd(t));
V|b?H6Q return 0 ;
{9C(\i + }
D(Xv shQ } ;
5|H?L@_9 vz@QGgQ9~2 ;5 IS58L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X>*zA?: 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。
G. <9K9K 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。
C'zMOR6c 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。
tx5@r; 下面就是产生这个functor的类:
gs0,-) KZD&Ih(vC ,[cWG)- template < typename Actor >
gB
kb0 class do_while_actor
9rA3qj% {
X}p4yR7' Actor act;
BAzqdG public :
^!kvgm<{$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1b_->_9 z|pH>R?: template < typename Cond >
Dw.>4bA. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
B5tJ|3! } ;
eeL%Yp3+ ",~3&wx EE%OD~u&9# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
IP{Cj= 最后,是那个do_
Bv9;q3]z- -B`;Sx bF B;N+> class do_while_invoker
xn6E f" {
QjZ}*p public :
NWoZDsu template < typename Actor >
+S3'ms do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%81tVhg {
`_<AZ{&& return do_while_actor < Actor > (act);
qTffh{q V }
-R&h?ec } do_;
b_wb!_ %lV>Nc|iz= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.h7b 4J 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
BE3~f6 ` 最后来说说怎么处理break和continue
CTPn'P=\C 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。
);,#H`' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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