一. 什么是Lambda
~_F;>N~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nII#uI/!q 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,
]w$cqUhM \d]Y#j< 2m*/$GZ BSJS4+,E class filler
^SsnCn-e {
.c @Y?..+ public :
G K3T w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kg7bZ } ;
KK6z3"tk5 >msQ@Ch V[WLS ?-) 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:
%W=BdGr[8z X=lsuKREZ 2i
!\H$u` ~F-lO1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"68X+! cu'( Hj G)M! ,
Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
HD2C^V2@M 2Qh)/=8lM -Lb7=98 v<<ATs%w 二. 战前分析
_g( aO70Zu 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
wi+L4v 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Yo=$@~vN] nD]MgT ("}C& 6)cB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9k6/D.Dz /* --------------------------------------------- */
;cPPx`0$9 vector < int *> vp( 10 );
Y|J=72!]
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V8&'dhuG /* --------------------------------------------- */
Qb55q`'z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~{-Ka>A /* --------------------------------------------- */
. &`YlK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>}2
,2 /* --------------------------------------------- */
B9KBq$e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o2hZ=+w> /* --------------------------------------------- */
7'Hh^0< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#b:YY^{g_ ~Z*7:bPN!^ u2`j\
Vu _5(1T%K) 看了之后,我们可以思考一些问题:
+xsGa{` 1._1, _2是什么?
6K<o0=,jm2 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。
j72mm! 2._1 = 1是在做什么?
~-uf%= 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。
^6F, lS _t 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。
z 0zB&} i_l{#*t Gm9 三. 动工
(NDC9Lls 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a~LdcUYs %g89eaEZ 7N@[Rtv
$<C",& template < typename T >
UL#:!J/34 class assignment
Li0+%ijM {
1@|%{c&+9 T value;
j6$@vA) public :
:D;pD l assignment( const T & v) : value(v) {}
JKO*bbj template < typename T2 >
$>uUn3hSx\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OI78wG } ;
o"z;k3(i$7 m|x_++3 f8=qnY2j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W/ WP }QM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+ZiYl[_| Iw)m9h h&v].l S1@r.z2L class holder
ZNk[Jn
[. {
{hN<Ot public :
!7Qj8YmS template < typename T >
I|K!hQ"m assignment < T > operator = ( const T & t) const
I@O9bxR? {
P?c V d2Y return assignment < T > (t);
<1m` }
iC^G^ ~V+H } ;
YGs'[On8 %6^nb'l'C /YU8L 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2Q@Jp`#,4 h8Oj
E$
H static holder _1;
J(maJuY Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9=/4}!. =OV5DmVmQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HINk&)FC 而不用手动写一个函数对象。
\-{$IC-L 7bRfkKD |M
t2 V>Xg\9B_ 四. 问题分析
:pz@'J 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
nnE'zk<" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
V=5*)i/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f\q5{#"z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I8B0@ZtV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
G|-RscPe
< .e4 五. 问题1:一致性
f#!nj]}# 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
X%JyC_~< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
].aFdy 0kls/^ 0, struct holder
I*(kv7(c0 {
n_ ?+QF //
yD.(j*bMK; template < typename T >
Rbr:Q]zGN T & operator ()( const T & r) const
gi5X,:[ {
8\:>;XG6f return (T & )r;
q
_K@KB }
QJiH^KY6 } ;
x5pu+-h `'3 De( 这样的话assignment也必须相应改动:
c(FGW7L< -r_\=<( template < typename Left, typename Right >
:"Tkl$@, class assignment
89{;R {
uR.pQo07y< Left l;
V lO^0r^z Right r;
}U5$~,*p public :
QHUFS{G] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'NfsAE template < typename T2 >
6-/W4L)?> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qvGmJN0 } ;
COw!a\Jl 0Bkz)4R
同时,holder的operator=也需要改动:
Cc`-34/% K^tc]ZQ template < typename T >
tQUKw@@Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
upZc~k!1\ {
#*"V'dj;e return assignment < holder, T > ( * this , t);
<&O*'
<6C }
4oryTckS V6((5o# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
T \- x3i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OkISRj'!U IuAu_`,Ndi return l(rhs) = r;
Fn4yx~0 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
O:T
49:R}r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5[)#3vY ya^8mp- template < typename Tp >
C\Yf]J class constant_t
>t'A1`W {
O&;d8 2IA{ const Tp t;
K]M@t= public :
T;{:a-8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(.YSs template < typename T >
EL z5P}L6 const Tp & operator ()( const T & r) const
:)B1|1 {
}0@@_Y]CC return t;
0L#i c61U }
+|pYu<OY } ;
gae=+@z 5T( cy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7,Z<PE 下面就可以修改holder的operator=了
ZHeq)5C ;f ZfVY:U:o> template < typename T >
6|3 X*Orn assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
NRT]dYf"z {
M}CxCEdDB] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!Yn#3c }
6w
m-uu D/4]r@M2c 同时也要修改assignment的operator()
Q2woCxB Lpkx$QZ template < typename T2 >
$XMpC{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
a$^)~2U{ 现在代码看起来就很一致了。
Pw7uxN` P,WQN[(+ 六. 问题2:链式操作
}opMf6`w 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1|H4]!7kE 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。
:(yut 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。
d^!3&y& 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。
vZ$E
[EG} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VGxab;#,:3 .j|uf[?h template < typename T >
/Qef[$!( struct result_1
YPY,gR {
[E6ceX0 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
e00}YWf% } ;
_G.!^+)kEm Ef?|0Gm 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:
lVd-{m) Lz-|M?( template < typename T >
!hS)W7!ik struct ref
Yhm veV {
WDV=]D/OE typedef T & reference;
6d/v%-3 } ;
gVh&c4 template < typename T >
xWK/uE ( struct ref < T &>
kz6fU\U {
B3?rR-2mEE typedef T & reference;
{^uiu^RAc } ;
34k>O AcXVfk z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
% a.T@E kZrc^ template < typename T >
PN<VqtW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EfpMzD7/( {
Ij =NcP return l(t) = r(t);
XIZN9/; }
*o:J 4' 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。
vZ57
S13 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
iD])E/ j&a\ K}U! 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
)8 aHj4x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@H~oOf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`"yxmo*0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9^?muP<A 最后的布局是:
En\q. 3
5 Add
^q&|7Ou- / \
v#<{Y'K Divide 5
xVX:kDX / \
7I&o _1 3
dtfOFag4_ 似乎一切都解决了?不。
IO=$+c 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。
$_TS]~y4} 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
UF }[%Sa OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
=2QP7W3mg< fR {_P template < typename Right >
mXS]SE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6oZHSjC* Right & rt) const
]o0]i<: {
WvfM.D!
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g"kI1^[nj }
tu* uQ:Ipk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
PUZcb+%]h XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.oT'(6# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
nTwJR 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
8Lx1XbwK 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"$o>_+U
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?
g)TZ/,NQ{ 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:
CxJ3u w{k ^O7~ template < class Action >
JsuI&v class picker : public Action
+Ss3Ph {
/BQqg08@L public :
Umz b picker( const Action & act) : Action(act) {}
#>,E"-]f // all the operator overloaded
6aHD?a o } ;
t0@AfO.'1 (U#
Oj" 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。
5p:BHw;%; 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:
IpSWg YwF&-~mp7n template < typename Right >
)1Y?S; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lz<'
L.
. {
Ev7v,7`z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w $-q& }
bolG3Tf| 9\WtcLx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/J/V1dC}]D 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]d7A|)q 8Yf*vp>T/x template < typename T > struct picker_maker
-vT{D$&1 {
\-[bU6\A\ typedef picker < constant_t < T > > result;
G7v<Q,s } ;
Y_jc *S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
D|m3.si {
zaLPPm&f typedef picker < T > result;
}+pwSjsno } ;
D&o\q68W x0ipk} 下面总的结构就有了:
+L.D3 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。
8]b;l; W5 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。
\9`
~9#P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?a% F3B 至此链式操作完美实现。
cHT\sJo`l y {Bajil
+PADy8 七. 问题3
%Y=r5'6l 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。
!uIY , vWM&4|Q1~ template < typename T1, typename T2 >
a@|H6:| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Zb {
6D2ot&5WW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TlkhI }
kp<Au)u D&uaA-;s 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:
&S66M2 &oHr]=xA template < typename T1, typename T2 >
+>*=~R struct result_2
oQmXKV+[v {
4K7ved) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g}R Cjl4 } ;
T8|?mVv s -=gI_wLbM 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?
%W7%] Z@j 这个差事就留给了holder自己。
fKr_u<| v^s?=9 pL;e(lM template < int Order >
~?fl8RF\ class holder;
V59!}kel1% template <>
Db*b"/] class holder < 1 >
Y,}h{*9Kd {
A- Abj' public :
R13k2jLSQ template < typename T >
1hi,&h struct result_1
/}6y\3h {
^AJ
2Y_}v typedef T & result;
V?"U)Y@Y } ;
<a
-a~ template < typename T1, typename T2 >
(GL'm[V struct result_2
6|f8DX%3V {
C R?}* typedef T1 & result;
YLA(hg| } ;
s[h;9
I1w template < typename T >
ftPhE)i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\ctzv``/n {
bCC &5b return (T & )r;
|;)_-=L0P }
lt:&lIW,3 template < typename T1, typename T2 >
N}7b^0k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0n`Temb/ {
sH2xkUp return (T1 & )r1;
XP% _|Q2X }
7_qsVhh]$E } ;
|ZifrkD= =1R
2`H\ template <>
CL7/J[TS class holder < 2 >
;y@zvec4 {
kJO Z;X=9/ public :
m,q)lbRl template < typename T >
N5=}0s]e struct result_1
^mFsrw {
|IzL4>m:; typedef T & result;
L/WRVc6 } ;
iM:-750n/ template < typename T1, typename T2 >
G:lhrT{ struct result_2
ps,Kj3^T< {
NopfL typedef T2 & result;
{cLWum[SY } ;
Viw,YkC template < typename T >
<b_K*]Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sg}<() {
,%xat`d3,3 return (T & )r;
4f8XO"k7t= }
@g;DA)!( template < typename T1, typename T2 >
%++:
K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}93FWo. {
eX"Ecl{ return (T2 & )r2;
z@\mn }
vShB26b } ;
Z"w}`&TC$^ ,98 F o_Y?s+~i[/ 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> >。
VZ`YbY 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tS3&&t 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
AT3HHQD DaHbOs_< return l(i, j) = r(i, j);
3PRU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U*sQ5uq Y`-q[F?\y return ( int & )i;
]|w~{X!b4 return ( int & )j;
L1Yj9i 最后执行i = j;
'w72i/ 可见,参数被正确的选择了。
1'TS!/ll]; tq'hiS(b s%Ph fQ!W)>mi
u0oTqD? 八. 中期总结
T>#~.4A0 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:
BOM0QskLf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,d_rK\J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N!dBF t" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$qZ6i |HY{Q1% =1|p$@L`% 55<!H-zt )*uo tV ;WYzU`<g 九. 简化
#sjGju"#_ 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。
$kmY[FWu? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l"X,[ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&c&TQkx 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D^F=:-l
m +-*/&|^等
-OD&x%L*{3 2. 返回引用。
`#`C.:/n =,各种复合赋值等
&;JeLL1J 3. 返回固定类型。
8
Elhcs 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3jJV5J'" 4. 原样返回。
k6z]"[yu operator,
\k=%G_W 5. 返回解引用的类型。
Oz]$zRu/0 operator*(单目)
]qq2VO<b 6. 返回地址。
M($GZ~ b%A operator&(单目)
0Db=/sJ> 7. 下表访问返回类型。
HEa7!h[a' operator[]
zYdieE\- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,`a8@ operator<<和operator>>
Em{;l:;(W W}zq9|p 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。
3?_%|;ga 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'BgR01w J z/QYy)_j template < typename Left >
(0_zp`) struct value_return
IIBS:&;+- {
bi@'m?XwJ template < typename T >
-T+'3</T struct result_1
| lzcyz {
$1zWQJd[- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TEj"G7]1$A } ;
-*T0Cl. wzoT!-_X template < typename T1, typename T2 >
PX/^* struct result_2
K~3Y8ca {
pg_H' 0R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^AOJ^@H^> } ;
B^R44j]3" } ;
,v=pp; QpoC-4F ( 'dbMH\O 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Tl]yl$ w6Mv%ZO_ 下面我们来剥离functor中的operator()
TMsCl6dB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tBl(E ^x^(Rk}| return l(t) op r(t)
l)jP!k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
f$dIPt( return op l(t)
#a
tL2(wJ return op l(t1, t2)
)_o^d>$da return l(t) op
4N7|LxNNl_ return l(t1, t2) op
akCCpnX_d return l(t)[r(t)]
swJQwY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y;g\ @j o:4#AkS 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:
_E6N*ORV 单目: return f(l(t), r(t));
zq ?xY`E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8$X3 J[_j 双目: return f(l(t));
/?TR_> return f(l(t1, t2));
2 1+[9 下面就是f的实现,以operator/为例
Q~' \oWz 2!b##`UjA7 struct meta_divide
`Nz`5}8.? {
WW^+X~Y template < typename T1, typename T2 >
`P:[.hRu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H<?s[MH[ {
-2 8bJ, return t1 / t2;
"d}ey=$h4 }
Co=Bq{GY } ;
u'DpZ ^7;s4q 这个工作可以让宏来做:
$2}%3{<j EUV8H}d5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&=:3/;c template < typename T1, typename T2 > \
ZYt <O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gMPp'^g]_ 以后可以直接用
YZtd IG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
M&Ln'BC 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n:1Ijh
1 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H ="I=} in K;n tAY{+N]f 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.EH1;/ I6@"y0I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C'Y2kb class unary_op : public Rettype
<Kl$ek8 {
zE/\2F$ Left l;
8`]yp7ueS public :
DpT$19Q+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i*!2n1c[ ga S}>?qk template < typename T >
)DlKeiK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fYh<S {
N&Ho$,2s return FuncType::execute(l(t));
)t\aB_ = }
rQ U6*f %9S0!h\ template < typename T1, typename T2 >
5)h fI7{d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=]"I0G-s! {
"QiLu=Rq return FuncType::execute(l(t1, t2));
[9NrPm3d }
0?gHRdU" } ;
L2~'Z'q T"gk^. nf1 `)tXG 同样还可以申明一个binary_op
P$*Ngt Sw5-^2x0' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/5j5\F:33 class binary_op : public Rettype
[8[<4~{ {
Y#=MN~##t Left l;
T5.^
w Right r;
m&'!^{av public :
&"hEKIqL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jcBZ#|B7; n5IQKYrg template < typename T >
/m 7~-~$V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z{yH:{Vk
{
2\gIjXX" return FuncType::execute(l(t), r(t));
?N!kYTR%} }
'V&Uh]> y=EVpd template < typename T1, typename T2 >
4udj"-V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=_ b/g {
J1~E*t^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mo(>SnS< }
qc\D=3#Yp } ;
3T4HX|rC BHZhdm@), Z,Us<du 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
lCl5#L9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
W-/V5=?
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ecQ,DOX|b 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。
o;
U!{G(X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;^E_BJm 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。。。
pIYXYQ=Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.uxM&|0H 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)
aJA( UN45 下面是修改过的unary_op
R<{Vgy ;z N1Qb template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+{I" e,Nk class unary_op
%%>nM'4< {
$AE5n>ZD$ Left l;
b(Tvc (j?? public :
M6Np!0G e"NP]_vh, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#Nco|v C"_ Roir? template < typename T >
h0g?=hJq struct result_1
~dp f1fP {
Qx8(w"k* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CS(2bj^6D } ;
p:W] .jk
A'i@ template < typename T1, typename T2 >
;+6><O!G struct result_2
&);P|v`8 {
kV4Oq.E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3JBXGT0gJ } ;
6ST(=X_C nhjT2Sl template < typename T1, typename T2 >
Gsb^gd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N)R5#JX {
*L$_80 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
" r o'? }
k{N!}%*2 NX.5u8Pf template < typename T >
.8!\6=iJB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v:yU+s|kN {
y1Z>{SDiq return OpClass::execute(lt(t));
[w|Klq5 }
]W`?0VwF ,$>l[G;Bm } ;
LCtVM70 _N^w5EBC] &r4|WM/ec 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
s*<T'0&w0S 好啦,现在才真正完美了。
)`R}@(r. 现在在picker里面就可以这么添加了:
%!(C?k!\ PM#3N2?|E template < typename Right >
qIsf!1I? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6L$KMYHE {
4"(rZWv return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ddpcov }
,p#B5Dif/ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-D'XxOI Bdb}4X rL iRlZWgj4^ ~"SQwE| 09jE7g @X} 十. bind
}l[e@6r F 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
U$& '> %# 先来分析一下一段例子
vIOGDI> K.Y`/< G:tY1'5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
P~=yTW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|vl~B|", bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}_XiRm< 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。
4\
Xaou2V[ 我们来写个简单的。
62zu;p9m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5:f!EMb 对于函数对象类的版本:
Zp~yemERr E1OrL.A6 template < typename Func >
mY4pvpZw8 struct functor_trait
M>p<1`t-& {
It&CM,=t typedef typename Func::result_type result_type;
TPk?MeVy%W } ;
Wtcib- 对于无参数函数的版本:
!W@mW
5J| w3);ZQ| template < typename Ret >
U{M3QOF struct functor_trait < Ret ( * )() >
@=dv[P"jn {
x0(bM g>7 typedef Ret result_type;
B#jnM~fJz } ;
nv@z;#& 对于单参数函数的版本:
k)S1Z s~G 0
h!Du|? template < typename Ret, typename V1 >
L#byYB;E{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T[k$ [ {
|y eQz typedef Ret result_type;
0h*Le } ;
J*$%d1 对于双参数函数的版本:
$$1t4=Pz Zdqm|_R[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|;wc8; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gI;"P kN {
)c' 45bD typedef Ret result_type;
\\KjiT' } ;
NF6xKwRU]_ 等等。。。
{Fw"y %a^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Rq5'=L :! oJmvy template < typename Func >
D~ Y6%9 struct func_return
n*wQgC'vw {
ra T9 template < typename T >
m]>zdP+ struct result_1
4F#H$`:[ {
%(/E
` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-?)^
hbr } ;
+yWD>PY( EOrui:.B) template < typename T1, typename T2 >
06f%{mAZS struct result_2
aX;>XL4 {
M
x#L|w`r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]wU/yc)e } ;
6Lq`zU^ } ;
nZ(]WPIN" CE`]X;#y P>X[} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1\m,8i+gU '@.6Rd 8 template < typename Func, typename aPicker >
/x ?@Mn> class binder_1
VGeTX 4h {
nwKp8mfP Func fn;
(6ga*5< aPicker pk;
h{^v756L public :
)4=86>XJT OA&'T*)-A6 template < typename T >
E .Xp\Dm71 struct result_1
M0fN[!*z {
&<98nT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s"=TM$Vb } ;
8c)GUx nD
BWm`kN template < typename T1, typename T2 >
t[`LG) struct result_2
Gg'!(]v {
.T9$O]:o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9Q4{ cB
} ;
{fACfSW6 F(ydqgH~a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
HqW / .t1:;H b template < typename T >
IAH"vHM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wG[nwt0L {
f%o[eW# return fn(pk(t));
HRyFjAR\? }
&Uam4'B6- template < typename T1, typename T2 >
bQautRW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HXKM<E{j {
MRt"#CO return fn(pk(t1, t2));
metn& }
mxgT}L0i } ;
t8-Nli*O )hrsA&1w
$WIVCp 一目了然不是么?
\nEMj,) 最后实现bind
/=p[k^A ]H !ru O]PM L` template < typename Func, typename aPicker >
_,L_H[FN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*0>`XK$mWo {
p [C
9g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*ai~!TR }
"Wg,]$IvU w UxFE=ia 2个以上参数的bind可以同理实现。
-orRmn6} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\.mVLLtG 2]mV9B 十一. phoenix
<(jk}wa< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
00 x- ]%A> swCpn for_each(v.begin(), v.end(),
bs"J]">(N (
^5E9p@d"J do_
N4+Cg t( [
IrL%0&*hS cout << _1 << " , "
2V)+ba|+ ]
g9" wX?* .while_( -- _1),
F9o7=5WAb cout << var( " \n " )
/ rc[HbNg. )
}dzdx " );
/*y5W-'d^ fG'~@'P~ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
^ 0YQlT98 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
>*{k~Y-G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
VBL4cU8D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}e$ h_(M#gG Wz'!stcp template < typename Cond, typename Actor >
We{@0K/O class do_while
S9l,P-X` {
0vjCSU-X Cond cd;
<rE>?zvm Actor act;
j$q5m 24L public :
YYn8!FIe template < typename T >
&NBH'Rt struct result_1
BEaF-*?A {
@??3d9I typedef int result_type;
_!o8s%9be } ;
$!*>5".A /3aW 0/^o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o9e8Oj& T9V=#+8#" template < typename T >
Bn]=T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E_=F'sP? {
$97O7j@ do
T>asH {
.1[.f}g$J act(t);
'{2]: }
S#M8}+ZD, while (cd(t));
{d[Nc,AMb return 0 ;
@\&j3A }
$"vz>SuB } ;
d2UidDU5qa F NPu f/J/tt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,7j8+p|}, 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
G~5pMyOR 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
|2l-s 1|y 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-0CBMoe 下面就是产生这个functor的类:
INr1bAe$ teS>t!d
"/6#Z>y template < typename Actor >
1k6asz^T class do_while_actor
OY{fxBb {
;"nO'wN:h Actor act;
>"2jCR$/ public :
i-wRwl4aEF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!-}Q{<2@W I9Ohz!RQ template < typename Cond >
IVh5SS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/GGyM]k3 } ;
UH>~Y
N 7_ix&oVI z)C}}NH*!@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
#4m5I=" 最后,是那个do_
VF2,(f-* sR9$=91`
!tTv$L> class do_while_invoker
~frsgHW {
68z#9}
public :
Sqn>L`Lz template < typename Actor >
?IAu,s*u do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|V\{U j {
Jai]z return do_while_actor < Actor > (act);
e=(Y,e3 }
r[V%DU$dj } do_;
&5-1Cd E VkJ">0k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
/FN:yCf 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vE)N6Ss 最后来说说怎么处理break和continue
3q/Us0jr 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。
l{7}3Am6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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