一. 什么是Lambda
#},]`"n\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+2oZB]GPL 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,
kt1f2cj nVG\*#*]| p)ZlQ.d#Y oW]&]*>J class filler
|
7>1) {
:&)RK~1m_ public :
va8:QHdU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|iM*}Ix- } ;
BHj]w*Ov (XqeX(s o\]e}+1[o 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:
!xo@i XL ~73"AWlp {>FA ~}cX. 4BEVG&Ks
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=< CH( 4! KvilGh10 |[34<tIN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3UC8iq* M/V
>25` 4d] bT{P1nUu 二. 战前分析
/HzhgMV3 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。
7
oZ-D~3 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
%aw/Y5 6C]!>i}U b}"/K$`Fd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#gN{8Yk> /* --------------------------------------------- */
X<9DE!/) vector < int *> vp( 10 );
]}v`#-Px( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h y[_ /* --------------------------------------------- */
iBUf1v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
j|aT`UH03 /* --------------------------------------------- */
c7rYG] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tb=L+WAIw /* --------------------------------------------- */
|9\Lv$VJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8=nm`7(] /* --------------------------------------------- */
T@Q<oNU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]lO$oO a|s= d |u}sX5/q ))KsQJ"V 看了之后,我们可以思考一些问题:
3:;%@4f 1._1, _2是什么?
15eHdd d 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
shn-Es* 2._1 = 1是在做什么?
U_8I$v-~ 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。
*(k=!`4( 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。
8v6rS-iHP ', &MYm\ ;q^YDZ' 三. 动工
ah<f&2f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VmT5?i &1u?W%(Px T ]zjJwa R;.WOies4 template < typename T >
5g5pzww class assignment
a #0{tZd {
'Qfy+_0 T value;
P<(mH=K public :
Lul?@>T assignment( const T & v) : value(v) {}
nm~ template < typename T2 >
6FmgK"t8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uJ y@ } ;
*Xnq1_K}
CFA> Arv8P
P^' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
.R"L$V$RU. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$.cGRz 5.E 2fX b>(lF%M 7U7 i2 4 class holder
E4.IS=4S {
_t[%@G>P public :
;(,Fe/wvC template < typename T >
gc:>HX);) assignment < T > operator = ( const T & t) const
hzH5K {
>dGYZfqD return assignment < T > (t);
=w8 YZs8w }
qprOxP
r } ;
Fo=6A[J ZSSgc0u^? TK>}$.c%+ 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:
`7A@\Ha3 $F%?l\7j static holder _1;
w6Q]?p+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
BYf"l8^, =R"tnjR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ei<:=6EX?8 而不用手动写一个函数对象。
3Cl9,Z"&6$ d!:SoZ 9 JtG&^* 4\3t5n 四. 问题分析
"LWuN> 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。
GZt] 38V)g 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。
g <o ;\\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)]R?v,9*D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hzb|: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"!?bC#d#( H%N+Vr3O, 五. 问题1:一致性
Z(eSnV_RL 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?|
6zWvd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sCl,]g0{ Y ckbc6F struct holder
cg%CYV) {
MvmP["%J4_ //
W!X]t)Ow template < typename T >
am3E7u/ T & operator ()( const T & r) const
Qg!*=<b {
Q^rW^d return (T & )r;
EYG E#C;
d }
Rp*t"HSaAW } ;
KOx#LGz R-fjxM* 这样的话assignment也必须相应改动:
*Rh .s!@4 G |^X:+ template < typename Left, typename Right >
{Xd5e@:Js class assignment
P0z{R[KBH {
cx(F,?SbS Left l;
G{~p.?f: Right r;
NGUGN~p public :
Dys"|,F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X)OP316yx template < typename T2 >
Uc0'XPo3I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-RQQ|:O$ } ;
;%alZ nn:pf1 同时,holder的operator=也需要改动:
Y{|yB 66^t[[ template < typename T >
Xy<f_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eE%yo3 {
ueBoSZRWX return assignment < holder, T > ( * this , t);
@ -d4kg }
*8H;KGe= L0 2~FT 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。
L.[uMuUa 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F|`B2Gr F$p*G][ return l(rhs) = r;
!!%nl_I( 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
<9tG_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
xH#a|iT?( wg_CI,Kq template < typename Tp >
D@W3;T^ class constant_t
4S9,
tc& {
q.[[c const Tp t;
aB6LAb2z;T public :
6_K#,_oZ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Sc3M#qm_ template < typename T >
%]$p ^m const Tp & operator ()( const T & r) const
psy(]Pf {
"gajBY return t;
~<[5uZIo }
u!Nfoq&'u } ;
i=H>D ^-*Tn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Mqf}Aiqk; 下面就可以修改holder的operator=了
OrJlHMz 8yz((?LrDh template < typename T >
]l7\Zq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(DP9& b {
xjq7%R_, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4U;XqUY
/ }
m&~Dj#%(w _JIUds5 同时也要修改assignment的operator()
cPaWJ+c 7RC096 ?} template < typename T2 >
}cK~=@7tK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o``>sBZOq 现在代码看起来就很一致了。
6 %k+0\d ;(0$~O$3u 六. 问题2:链式操作
yO,`"Dc_0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\j})Kul 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
C9Z\G 3 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
H?(SSL 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{AL9o2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5h=TV C"^hMsU8 template < typename T >
U;Ll.BFP struct result_1
SP?U@w%} {
T\
}v$A03 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
i@R$g~~-D } ;
9C)3
b3 1LId_vJtJ 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:
b' oGt, ;!JX-J q template < typename T >
-S%q!%}u struct ref
T'b/]&0Tio {
pz35trW typedef T & reference;
kAB+28A } ;
q&Tn>B template < typename T >
/sT
^lf= struct ref < T &>
zIm_7\e {
+5t
bK typedef T & reference;
H9san5{ } ;
oS#'u1k pjHRV[`AP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6(J4IzZ W\qLZuQ template < typename T >
xBRh!w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
rx6-~0!eI= {
w*u{;v# return l(t) = r(t);
qQxA@kdd }
Q-8'?S 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。
hP1
l v7P 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Vp]D I!@s6tG 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
46K&$6eN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Gh2Q$w: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)v52y8G-p +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z<ajET`) 最后的布局是:
Wyq~:vU.S Add
*j/S4qG / \
Zgg'9E Divide 5
```d:f / \
!0ce kSesr _1 3
)>y
k- 似乎一切都解决了?不。
v0Ai!# 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。
-*|:v67C& 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。
>sQ2@"y)s2 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:
#`La|a.- .~q)eV template < typename Right >
`k(u:yGK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H\fcY p6 Right & rt) const
L\ }Pzxn {
w{3Q( =& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hhpv\1h# }
6P~aW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4L5o\'X 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。
_)KY 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。
Q PFeBl 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。
iW|s|1mh3 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。
JBR[;
zM 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?
c6Lif)4 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:
?wd|G4.Vo e=t<H"& template < class Action >
co5y"yj_ class picker : public Action
.3VK;au\\ {
z,{e]MB)M public :
PSTu /^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
y(bsCsV& // all the operator overloaded
[J0*+C9P* } ;
d5DP^u D@8jGcz62 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。
Tu]&^[B(' 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:
dG&2,n'f _QR
g7 template < typename Right >
T8n-u b< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:GQUM 6 {
[tUv*jw % return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dQ: ?<zZ }
31~hlp; C"w,('~@kW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a{h%DpG 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。
fr+@HUOxsl Hu[]h] template < typename T > struct picker_maker
jFtg.SD {
~32Pjk~ typedef picker < constant_t < T > > result;
jm[}M } ;
/H')~!Yz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bA9CO\Pp` {
a`#S|'oatC typedef picker < T > result;
)8;{nqoC } ;
XE9)c
J"-_{)0lD 下面总的结构就有了:
TMK'(6dH 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。
;Xqn-R 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。
d7* CwY9" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B={/nC}G~ 至此链式操作完美实现。
kl"
]Nw'C -Q#o)o
q69H^E= 七. 问题3
Q uB+vL 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。
Vt'L1Wr0v @rF/]UJ template < typename T1, typename T2 >
MEEAQd<* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RcQ>eZHl {
Jy9bY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!2z!8kI }
l]H0g[ 0 h22V$ 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:
QZ&4:K+{ Qm<
gb+ template < typename T1, typename T2 >
+@0TMK,P struct result_2
yO=p3PV d {
d/S+(<g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+semfZ) } ;
rj 3YTu` &pM'$}T* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
P*YK9Hl< 这个差事就留给了holder自己。
\m f*ge\ <s_=-"
il ?4 qkDtm template < int Order >
BEWro|]cM class holder;
ZRnL_z~ template <>
pYt/378w class holder < 1 >
QQFf5^ {
vf<UBa;Xm public :
M ?*Tf& template < typename T >
34ha26\np struct result_1
vIVr@1S {
^_68]l= typedef T & result;
O+_N!/ } ;
Vv8_\^g] template < typename T1, typename T2 >
/PXioiGcs struct result_2
zie=2 {
<W*xshn typedef T1 & result;
g` [` P@ } ;
yyP'Z~0 template < typename T >
j$vK<SF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ra[>P _ {
$o.Kn9\ return (T & )r;
M;KA]fmc }
o2aM#Q
template < typename T1, typename T2 >
94Ud@F9d5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`XW*kxpm {
KXf<$\+zO return (T1 & )r1;
03([@d6<E }
mRwT_(;t } ;
^P?vkO"pB? WS:5MI,OL template <>
W`rMtzL5 class holder < 2 >
*"cD.)]#2 {
XK qK<!F public :
=1Z;Ma<; template < typename T >
WhFS2Jl0 struct result_1
rA1qSG~c {
*P!s{i typedef T & result;
]CX[7Q+' } ;
|CIC$2u template < typename T1, typename T2 >
f@@s1gdb struct result_2
y\'P3ihK {
\~#WY5 typedef T2 & result;
EB!daZH, } ;
7J|&U2}c template < typename T >
|TTS? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X3wX`V} {
'e@=^FC return (T & )r;
_dU8'H }
26L~X[F template < typename T1, typename T2 >
MR$>!Nlp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
so+4B1$)q {
jQ=~g-y return (T2 & )r2;
+7U }
nX^1$')gp } ;
l?8)6z#Zl f:wd&V c0ez/q1S 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> >。
v+=k-;- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<&<,l58[c 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[ohBPQO \.#p_U5In return l(i, j) = r(i, j);
A&,,9G< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]|U-y645 ECcZz. return ( int & )i;
l&W;b6L return ( int & )j;
y3eHF^K+$ 最后执行i = j;
>MG(qi 可见,参数被正确的选择了。
A6{b?aQ B= X,7 V&ot3- Rf C$9z fD4ICO @ 八. 中期总结
0Fw6Dq<8-! 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
`f9gC3Hk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&aG*k* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BqH]-'1G 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c</1 qAY%nA>jO / nZ;v4 vq!uD!lr 7dOyxr"H- zt=0o|k 九. 简化
z42F,4Gk 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7&B$HZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
LL*mgTQ 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:
bAwl:l\` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Q_p[kK H +-*/&|^等
? _g1*@pA 2. 返回引用。
hhI)' $ =,各种复合赋值等
jrMe G.e=D 3. 返回固定类型。
}uY!(4Rw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VDbI-P&c 4. 原样返回。
P"_$uO( 5x operator,
=ll=)"O 5. 返回解引用的类型。
EU-]sTJLF operator*(单目)
k2 Q
qZxm! 6. 返回地址。
wJ+Aw
operator&(单目)
Ysi
g T 7. 下表访问返回类型。
-JT/9IQ operator[]
EME.h&A\G` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Uf\nFB? ^ operator<<和operator>>
XfYC7-e9c j&R+2%
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ArK]0$T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I?Aj.{{$G% )C%N]9FvY template < typename Left >
kA wNly struct value_return
sOU_j:A80; {
[I;^^#'P template < typename T >
5W? v'" struct result_1
,*I@ {
gI]GUD- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qe$^q } ;
ciQZHH2 ^|MjJsn template < typename T1, typename T2 >
Q{g;J`Z)p struct result_2
Tr&M~Lgb) {
2aN<w'pA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
SHVWwoieT } ;
;gg\;i}^ } ;
_-TA{21) BB$oq' ?sz)J3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dt}_D={Be Zw1U@5}A 下面我们来剥离functor中的operator()
^P'{U26 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'x"08v$ !h[VUg_8 return l(t) op r(t)
&opd2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n(seNp%_ return op l(t)
c]-*P7W return op l(t1, t2)
)!BsF'uVQ return l(t) op
ufV!+$C)is return l(t1, t2) op
bi4f]^hQz return l(t)[r(t)]
A]0:8@k5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*J|(jdu7 <[:o !$ 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:
Z4hrn:: 单目: return f(l(t), r(t));
2d>hi32I return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4QOEw-~w&s 双目: return f(l(t));
aUHcYc\u return f(l(t1, t2));
PxS4,`#~ 下面就是f的实现,以operator/为例
8I;XS14Q u"1rF^j6k struct meta_divide
$Xm6N@ {
q$(5Vd: template < typename T1, typename T2 >
bg,9@ }"F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5{e,L>H< {
|*/[`|*G return t1 / t2;
3DgsI7-F }
sZ,Y60s8a } ;
Isy'{-H
7{@l%jx][ 这个工作可以让宏来做:
($w@Z/; ~Nf})U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
66x?A0P template < typename T1, typename T2 > \
$$APgj"|< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
HB+|WW t> 以后可以直接用
EtbnE*S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xL|;VyD 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
S"Lx% (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。。。)
j>uj=B@ ;V^pL((5J
@fv}G>t 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
ez]tAW <JMcIV837 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zZcnijWb class unary_op : public Rettype
40E#JF# {
k>x&Ip8p Left l;
;Gx)Noo/> public :
O$/o'"@ / unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r(d':L V 5DOBsf8Jo template < typename T >
i%e7LJ@5AW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nOx4<Wk& {
nJ4pTOc return FuncType::execute(l(t));
.itw04Uru }
toN^0F?Qm H~ZV*[A` template < typename T1, typename T2 >
X\EVTd)@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2(5ebe[ {
qTZFPfyU return FuncType::execute(l(t1, t2));
n
-( }
su*Pk|6% } ;
m]i @ +C kmzH'wktt 3(C\.oRc 同样还可以申明一个binary_op
DCqY|4Qc .ERO|$fv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ookh<ES> class binary_op : public Rettype
f&v9Q97= {
"ju6XdZo Left l;
;7N{^"r Right r;
AJ#Nenmj public :
D}8EER b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g&/T*L aQ:5d3m0 template < typename T >
y.KO :P?5{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rZ8`sIWQt {
ODZ|bN0> return FuncType::execute(l(t), r(t));
W9NX=gE4 }
lHgs;>U$ Xpzfm7CB/ template < typename T1, typename T2 >
cGjPxG; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\&U>LwZd? {
{G?N E return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9tF9T\jW }
#o1=:PQaC } ;
:
]C~gc N('&jHF n:MdYA5,m 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
6@DF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/Q,mJ.CnSR DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J:V?EE,\- 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。
jy-{~xdg[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>/|q:b^2r 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。。。
/SYw;<= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@)J+,tg/7 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)
<&C]sb 下面是修改过的unary_op
;!(<s,c#: *z@>!8? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&b:1I7Cp* class unary_op
\rv<$d@L {
t!RiU ZAo Left l;
5\z`-) SdD6 ~LS public :
wI(M^8F_Mf Xh56T^,2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-'6Dg AK@9?_D template < typename T >
/Rl6g9} struct result_1
3Z1CWzq( {
O({2ivX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S]+:{9d } ;
K6R.@BMN 41&\mx
template < typename T1, typename T2 >
p,#o<W struct result_2
ob8qe,_' {
4:FK;~wM&x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~@}Bi@* } ;
5{g?,/( %7|9sQ: template < typename T1, typename T2 >
`nu''B
H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FJMrs[ {
\-g)T}g,I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.mR8q+I6 }
<7~'; K A}l3cP;
`# template < typename T >
WPQ fhr#| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a|X a3E {
ui? return OpClass::execute(lt(t));
&v@a5 L }
PUUwv_ B6={&7U2 } ;
'dn]rV0(C !z>6Uf!{ 2'w?\{}D 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
\.-bZ$ 好啦,现在才真正完美了。
gw!vlwC&T 现在在picker里面就可以这么添加了:
w(L4A0K[ :>5@cvc template < typename Right >
D A\2rLs picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j:v@pzTD {
ZP(f3X@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
uLV#SQ=bZN }
{e 14[0U- 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。
YuO.yh_ tS6qWtE
\2h!aRWR M!o##* *` a^I\ /&aw' 十. bind
LcTP# 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。
#"G]ke1l$ 先来分析一下一段例子
lgk.CC e~=;c GB=X5<; int foo( int x, int y) { return x - y;}
#AJM6* G9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$|@
( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gDpVeBd[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1ukTA@Rj& 我们来写个简单的。
EFM5,gB.m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Iy&!<r7:]0 对于函数对象类的版本:
,
K~}\CR ZQV6xoN;r template < typename Func >
J cd- struct functor_trait
J| w>a {
VZKvaxIk6 typedef typename Func::result_type result_type;
gi1^3R[ } ;
.[ICx 对于无参数函数的版本:
1G^`-ri6 Hquc
o template < typename Ret >
`r9!zffyS struct functor_trait < Ret ( * )() >
m+]K;}.}R {
X aMJDa|M typedef Ret result_type;
e w$B)W } ;
g,!L$,/F 对于单参数函数的版本:
?Lk)gO^C \"P%`C template < typename Ret, typename V1 >
V2wb%;q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
sBT2j~jhJ {
[M=7M}f; typedef Ret result_type;
r7%I n^k } ;
"ut39si 对于双参数函数的版本:
z7fp#>uw Jdj2~pTq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#Lh;CSS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*XIF)Q=<> {
kaVxT_ typedef Ret result_type;
ivJ@=pd)B } ;
|v3T! 等等。。。
v dc\R? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gCB |DY
@niHl template < typename Func >
Sw ig;` struct func_return
B|C2lu {
c(xrP/yOwi template < typename T >
Ng2twfSl$ struct result_1
\@c,3 {
.WZ^5>M- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&]|?o_p3W } ;
iu=7O :(P9mt template < typename T1, typename T2 >
8e1UmM[ struct result_2
0ypNUG} {
ymhtX6] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qN9(S:_Px } ;
Kqb#_hm } ;
}C"%p8=HM NJWA3zz
I-]?"Q7Jz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.ypL=~Rp ^ @s1Z7 template < typename Func, typename aPicker >
Ot_]3:`J~ class binder_1
6]WAUK%h {
|\pj;XU Func fn;
h+g_rvIG* aPicker pk;
t%/&c::(6 public :
JcsHt; Z&+ g;(g template < typename T >
/[
5gX^A struct result_1
On9A U:\ {
m$>H u@Va typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rq'S>#e } ;
PR#exm& +>6iYUa template < typename T1, typename T2 >
gwuI-d^ struct result_2
&[?\k> {
'CM|@Zz% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Tztu}t]N } ;
a/4T>eC '}53f2%gKa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?jv/TBZX4 $]/{[@5 template < typename T >
%S960 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P^~yzI {
_7Ju return fn(pk(t));
4yy>jXDG }
>
PRFWO template < typename T1, typename T2 >
JE "x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q$d>(vbq {
AUG#_HE]k return fn(pk(t1, t2));
EIP/V }
@e.C"@G } ;
X:"i4i[}{9 Cn34b_Sbd |.: q 一目了然不是么?
^eY!U%. 最后实现bind
^,TO#%$iE MS~(D.@ZS Y8~"vuIE5 template < typename Func, typename aPicker >
V(I8=rVH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QOGvC[*`<T {
i+ ?^8# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C_}]`[ }
{H>gtpVy mp1@|*Sn 2个以上参数的bind可以同理实现。
F]O`3e=! 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。
Cw3a0u ?=sDM& ' 十一. phoenix
:%=Xm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@Md/Q~> yLvDMPj for_each(v.begin(), v.end(),
< `=j^LU (
UERLtSQ do_
JX;<F~{. [
2`K=Hby cout << _1 << " , "
gh]cXuph ]
ZPLm]I\] .while_( -- _1),
AofKw cout << var( " \n " )
I5p?
[ )
Mk 6(UXY );
Qz1E 2yJ PO:{t 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:
UcHJR"M~c 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
R B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|mfvr*7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-$ls(oot 4SxX3Fw q"lSZ;
'E template < typename Cond, typename Actor >
<dtGK~_ class do_while
6@5+m
0`u3 {
>1Ibc=}g Cond cd;
E<Y$>uKA Actor act;
GR_-9}jQP public :
`4J$Et%S template < typename T >
K\Wkoi5 struct result_1
iOghb*aW {
p?OoC typedef int result_type;
Dw.J2>uj } ;
IFL*kB &DX! f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EI%89i`3^ A}9`S6 @@ template < typename T >
)*J^K?!S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-uG+BraI {
}o(-=lF do
PJ%C N(0 {
&U#|uc!+ act(t);
QZ }
*L^,| while (cd(t));
n b?lTX~ return 0 ;
.|70; }
83_h J } ;
013x8!i #=A)XlZMd )7Wf@@R'F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
AQvudx)@" 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。
6A-|[(NS 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。
/W<;Z;zk 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。
jV1.Yz(` 下面就是产生这个functor的类:
hMO=#up& wlqksG[B ^6V[=!& H template < typename Actor >
yNBfUj -L class do_while_actor
.Yn_*L+4* {
kn4`Fa;)O Actor act;
Bj;'qB>3 public :
#q=Efn' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
583|blL '-~~-}= sJ template < typename Cond >
1>h]{%I picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;4|15S } ;
<\^8fn }Zn} aX'*pK/- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
sDlO# 最后,是那个do_
%P|/A+Mg" Z@!+v19^ mz0X3 class do_while_invoker
hRhe& ,v {
YN F k public :
7Ak6,BuI% template < typename Actor >
htF] W|z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`M8i92V\qY {
^u ~Q/4 return do_while_actor < Actor > (act);
"+G8d'%YV }
9WyhZoPD* } do_;
!Wnb|=j &Ok):` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
oap4rHk} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`d}2O%P 最后来说说怎么处理break和continue
S.NPZ39}ZE 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。
2c*GuF9(0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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