一. 什么是Lambda
ld$LG6[PA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N-4LdC 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,
fG2\p&z N1zB;-0t srO{Ci0 HG5|h[4Gt class filler
h 5t,5e} {
>}43MxU? public :
2?nK71c" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$ZH$x3; } ;
7V%}U5 ]?/[& PP, Vq -!1.v3 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:
6rF[eb srw5&s(3X w91{''sK `BdZqXKG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.~4%TsBaY w J/k\ yf2U-s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'9H7I! L@ \[%[`m /}]X3ng FzXVNUMP 二. 战前分析
@;"HslU\Q 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
O}*[@uv/ 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
xT#j-T %j^[%&pT @G~T&6E! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
My&h{Qk /* --------------------------------------------- */
d_-{-@ vector < int *> vp( 10 );
.^X IZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{UT^pIP\ /* --------------------------------------------- */
M#IGq sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#K yb9Qg /* --------------------------------------------- */
Vdjf
F&q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ac p-4g+j /* --------------------------------------------- */
%1 9TJn%J$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O|O#T.Tg /* --------------------------------------------- */
[Z`q7ddd^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[mYmrLs6 OAEJ?ik 9e@Sx{?r 9\0 看了之后,我们可以思考一些问题:
6(f[<V!r 1._1, _2是什么?
UW8b(b[-6b 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。
9mIq9rQ|* 2._1 = 1是在做什么?
w3a`G| 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。
w[qWr@
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。
hvnZ
2x.?d RM|<(kq !E'jd72O 三. 动工
_1VtVfiZ{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fpwge/w rgWGe6;! CD:@OI X8~cWW template < typename T >
dBE
:rZu class assignment
^PMP2\JQA {
22a$//}E T value;
O{y2tz3 public :
~3dBt@%0 assignment( const T & v) : value(v) {}
wv|:-8V template < typename T2 >
7[[XNJP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EX7gTf# } ;
-\:pbR \SkCsE#H 6=3}gd5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
osB[KRT>(" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~vy_~|6s CL5u{i5 B5hk]=Ud iEux`CcJ. class holder
=5a~xlBjD {
Q+*o- public :
{0WLY@7 2? template < typename T >
'=EaZ>= assignment < T > operator = ( const T & t) const
ExqI=k`Zs {
hs}nI/# return assignment < T > (t);
SWvy<f4< }
Cp7 EJr~ } ;
eNY$N_P 0.4c|-n &Y;z[+(P 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:
r in#lu&N -z)I;R static holder _1;
!n~p?joJ* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'KMyaEh.u -)(HG)3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\/I@&$"F 而不用手动写一个函数对象。
/ Li?;H u~=>$oT't HA&][%^ 'oBT*aL 四. 问题分析
P^#<h"Ht 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。
a$.(Zl 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
f'Dl*d 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v?F~fRH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}:P/eY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
LSv0zAIe/ 0&E{[~Pv 五. 问题1:一致性
Jb
Hn/$ 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?|
\b?z\bC56 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"yxIaTZu R@-rc|FunJ struct holder
m{gx\a.5 {
_[zO?Div[ //
@ {\q1J> template < typename T >
-&oJ@Aa T & operator ()( const T & r) const
`ySLic` {
B v/]>Z return (T & )r;
S-Mn }
k)oD } ;
hVo]fD|W c&z@HEzV7 这样的话assignment也必须相应改动:
vG`R. _ #288`bU template < typename Left, typename Right >
h lD0^8S class assignment
@6w\q?.s {
s|.V:%9e Left l;
$q.%4 Right r;
H]K(`)y}4 public :
)<-\ F%&b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k;/U6,LQ* template < typename T2 >
@JVax -N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6 6WAD$8$ } ;
L l\y2oJ pwU
l&hwte 同时,holder的operator=也需要改动:
fx2r\ usX[ :
&>PN,q> template < typename T >
&$ZJfHD@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,E2Tw-% {
xhLVLXZ9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
]p~w`_3v }
?a+>%uWt UM%]A'h2O" 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。
$e1==@
R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a[bu{Z]% 42kr&UY& return l(rhs) = r;
|{udd~oE& 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
gZF-zhnC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
GawQ~rD tP8>0\$) template < typename Tp >
t$m~O?I class constant_t
0+p
<Jc! {
`Nmw const Tp t;
9;KQ3.Fa}q public :
wGD*25M7$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bII pJQ1.[ template < typename T >
XgE\q const Tp & operator ()( const T & r) const
*o <S{ {
' ^L|}e return t;
.6z8fjttOC }
?_*X\En*3 } ;
\7o&'zEw 9}LcJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P0,@#M& 下面就可以修改holder的operator=了
L q<# Ib3n%AG template < typename T >
BU],,t\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tjYqdbA) {
g.$a]pZz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y5gTd_- }
^ur?da9z' <=2\xJfxB 同时也要修改assignment的operator()
~Ry?}5&: +Q pgG4h template < typename T2 >
t[/WGF&(R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1 ~fD: 现在代码看起来就很一致了。
y}Ji( q~ ahQdBoj 六. 问题2:链式操作
;cKN5#7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R"%zmA@o= 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
NH+?7rf8 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
L|O[u^ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
W
u?A} fH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\>,[5|GU &p|+K
XIf template < typename T >
\~u7 k struct result_1
K@yLcgr{O2 {
*l\wl @{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t&m8 V$Q } ;
IL*Ghq{/ mN+
w, 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:
tbMf_-g W.u+R?a= template < typename T >
x~3N})T5 struct ref
tgk] sQY {
aTXmF1_n typedef T & reference;
R.nAD{>h* } ;
!V/Vy/'`* template < typename T >
C]/]ot0%t struct ref < T &>
vl1`s
^}R {
$=&a0O# typedef T & reference;
v0psth?qV } ;
&!Sq6<!v2 W&MZ5t,k= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BJA&{DMHm rLP:kP'b template < typename T >
WTWONO> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ss>ez8q {
-lICoRO# return l(t) = r(t);
V\Q=EsHj
}
CYkU- 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。
B8J_^kd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\_GG6 Vz4/u|gt 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
Tnd)4}2p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2H\}N^;f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*GUQz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X8m@xFW} 最后的布局是:
(tG8HwV- Add
~bC-0^/
8| / \
wAt|'wP
: Divide 5
K;uO<{a)r / \
$r3kAM;V: _1 3
G#uD CF,O 似乎一切都解决了?不。
UQ[!k 6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
hD)'bd 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ohLM9mc9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,#/%Fn%T ERka l7+ template < typename Right >
LpV2XL$p># assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/J@<e{&t~ Right & rt) const
Vv|%;5( {
,1|Qm8O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9K4]~_%h\ }
8D]&wBR: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9-B/n0 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。
e^ Aw%t 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。
~-J!WC==U 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。
d+m}Z>iQ1O 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。
FGRdA^` 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
P]A~:Lj 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:
%2q0lFdcM 5u5-:#sLy template < class Action >
'}$]V>/ class picker : public Action
r(qwzUI {
$l
W
7me public :
iNO}</7? picker( const Action & act) : Action(act) {}
v.Vdjs // all the operator overloaded
.
.5s2 } ;
dQ.:xu}~ (=\))t8J 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。
%tK^&rw% 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:
`T#Jiq E 7M.TLV!f] template < typename Right >
t>KvR!+`g picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)(/Bw&$ {
g6D7Y<}d return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@r130eLh }
> r
%:!o ._X|Ye9/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:q>uj5% 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。
5$PDA*]9 5+Ld1nom template < typename T > struct picker_maker
##QKXSD {
>2^|r8l5 typedef picker < constant_t < T > > result;
<V
b
SEi } ;
S%Bm4jY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l_lK,=cLj+ {
px=k&|l typedef picker < T > result;
j9sLR } ;
~@H9h<T 8
*Y(wqH 下面总的结构就有了:
eaWK2%v 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。
Z@ dS,M* 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。
"KHe6otmi_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F2^qf 至此链式操作完美实现。
$/)0iL{0 KvvG
H-] (?vKe5 七. 问题3
hfL8]d- 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
4#Rq}/h RD_l template < typename T1, typename T2 >
Xw'Y
&!z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m=#< {
D,,$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*eEn8rAr }
B*;PF ba"_!D1 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:
H1or,>GoO +ab#2~,) template < typename T1, typename T2 >
#I-qL/Lm struct result_2
E]gy5y {
krSOS WJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
dXMO{*MF{H } ;
EJm*L6>@R& W5U;{5 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?
!#TM%w 这个差事就留给了holder自己。
k:0nj!^4w> *USzzLq /zTx+U.\I template < int Order >
C%QC^,KL class holder;
eFz!`a^dX template <>
jlM%Y
ZC class holder < 1 >
[E:-$R {
BnPL>11Y public :
qG8-UOUDt template < typename T >
'(fCi struct result_1
FV>xAU$ {
IWNIk9T,u typedef T & result;
)%Lgo${[; } ;
HI!bq%TZ4 template < typename T1, typename T2 >
FX&)~) struct result_2
"*oN~&flc {
'l41];_ typedef T1 & result;
Vd+5an? } ;
VCCG_K9' template < typename T >
yiAusl; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lFc4| _c g {
z\6/?5D#v return (T & )r;
L.$+W} }
kT,2eel template < typename T1, typename T2 >
-z?O^:e#x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_/RP3" # {
e*/ya 8p? return (T1 & )r1;
G}0fk]%\: }
c
6$n: } ;
kOLS<>. qp`G5bw template <>
tbq_Rg7s class holder < 2 >
>YP]IQ {
a^MR"i>@G public :
V1>>]]PS template < typename T >
-^<`v{}Dn struct result_1
2@+MT z {
.,( ,< typedef T & result;
J>S`}p } ;
s[tFaB 1 template < typename T1, typename T2 >
1`@rAA>h' struct result_2
~8^)[n+)x {
*
~4m!U_s typedef T2 & result;
-"X}
)N2 } ;
Rss=ihlM template < typename T >
^J7g)j3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VkDFR
[k_ {
Tx0l^(n return (T & )r;
K}YOs. }
; J40t14u template < typename T1, typename T2 >
V[BlT|t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dD}!E {
#zv'N return (T2 & )r2;
8-
]7>2?_ }
(??|\
&DTi } ;
sow/JLlbC "K$
y(}C \`: LPe 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> >。
ICI8xP}a? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
EL=}xug,? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?.&?4*u uH?lj& return l(i, j) = r(i, j);
oO)KhA?y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
l5d>
YTK+5 ,wlSNb@' return ( int & )i;
>`'>,n| return ( int & )j;
)gq( 最后执行i = j;
SsF
5+=A 可见,参数被正确的选择了。
$/uNV1]o t?j2Rw3f`I hhvP*a_J BA+:}81&<q p; ZEz<M 八. 中期总结
k&>l#oH 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Bt^];DjH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
CJNz J( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8!AMRE 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4ng*SE_ \w=7L-
8 E~|`Q6&Y @5# RGM)5^ =7Y gES 4$+9k;m' 九. 简化
n! (g<" 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。
Q,A`"e#: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iAlFgOk' 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:
V6ioQx=K# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NR)[,b\v +-*/&|^等
CQcb !T 2. 返回引用。
"rA:;ntz =,各种复合赋值等
fJ3qL#' 3. 返回固定类型。
uPpRzp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dsxaxbVj% 4. 原样返回。
d4P0f'.z operator,
5}4MXI4 5. 返回解引用的类型。
TIa`cU` operator*(单目)
_(\\>'1q! 6. 返回地址。
].2it{gF?b operator&(单目)
= *A_{u;E 7. 下表访问返回类型。
rHtT>UE= operator[]
C9}2F{8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]41G!'E= operator<<和operator>>
uhLg2G^h ^JMSe- 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。
:6z0Ep" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BVC{Zq6hi Fq5);sX= template < typename Left >
cF[[_ struct value_return
B|O/h!H. {
5W!E.fz*T template < typename T >
~j\/3;^s
struct result_1
;6 1m {
EtH)E) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"A:wWb<m } ;
GfQP@R" /j'We-C template < typename T1, typename T2 >
ZtEHP`Iin
struct result_2
HC8{); {
V_(?mC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Iq\sf-1E } ;
XY|-qd}A } ;
=k[!p'~jD 3RRZVc*
^ ,U'Er#U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'U)~|(\i fXw%2wg 下面我们来剥离functor中的operator()
+WwQ!vWWd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\Rp)n=| DrltxI) return l(t) op r(t)
C_#0Y_O return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F
,{nG[PL return op l(t)
3@}HdLmN| return op l(t1, t2)
N_VAdNJ^: return l(t) op
PSHs<Z47 return l(t1, t2) op
"MXd! return l(t)[r(t)]
)}c$n return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+X;6%O; DI}h?Uf , 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!T0IMI
单目: return f(l(t), r(t));
-JZl?hY( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZrA\a#z"< 双目: return f(l(t));
M14_w, return f(l(t1, t2));
&nn.h@zje 下面就是f的实现,以operator/为例
%4L|#^7: ^B& Z struct meta_divide
U)p2PTfB {
B>Nxc@=D template < typename T1, typename T2 >
aXC`yQ? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^[%~cG {
XE$eHx3; return t1 / t2;
e`$v\7K }
3<+l.Wly } ;
l}(~q!r O:7y-r0i 这个工作可以让宏来做:
6g$04C3tHi ~*B1}#; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z7P PwTBa template < typename T1, typename T2 > \
lGLZIp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RFK
N,oB 以后可以直接用
A{6ZEQAh> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y\p
yl 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Lp
]d4"L;3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
~82jL%-u RV(}\JU +Kq>r|; 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
h'-TZXs0e1 2|%30i,vV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^1cqx]>E class unary_op : public Rettype
Y5MHd>m {
m'qMcCE Left l;
:za!!^ public :
{J0^S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!)9zH (`!|
Uf$ template < typename T >
+&?VA!}. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iD(K*[;lc {
s\jLIrG8 return FuncType::execute(l(t));
6:EO }
2tr2:PB` pb{P[-f template < typename T1, typename T2 >
5e2mEQU> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nl@Hx {
t'Q48QAb? return FuncType::execute(l(t1, t2));
_ _)Z Q }
IeU.T@ $ } ;
akqXh 9g `a6;*r y tcX7Ua(I` 同样还可以申明一个binary_op
95!xTf Pdn.c1[-a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v;$^1 I class binary_op : public Rettype
nlmkkTHF8 {
I'@ }Yjm| Left l;
@s
IZ Right r;
DSjo%Brd- public :
q$t& *O_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0Hz3nd?v }]s~L9_z[' template < typename T >
*TXq/
3g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R*[ACpxr {
]52_p[hZ}< return FuncType::execute(l(t), r(t));
NfO0^^" }
m|7g{vHVV NFSPw`f template < typename T1, typename T2 >
AjlG_F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V+Tj[:ok {
A!f0AEA, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'Aqmf+Mm }
~*[}O)7# } ;
NPc%}V&C(u pj )I4C) I0ie3ESdN 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
w}1)am&pD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Sph+kiy| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/d=$,q1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
3|?fGT;P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JIQzP?+? 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
O:x=yj%^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8zGzn%^ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
82=][9d # 下面是修改过的unary_op
1Jd: %+T RTU:J67E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
S;c=6@" class unary_op
{l6]O {
W[?B@ sdSZ Left l;
dG rA18 UiSc*_N" public :
~8X'p6 LH_ 2oJ\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CeJ|z{F\ A:!{+ template < typename T >
hB.dqv]^ struct result_1
j;y|Ys)I {
u<8Q[_E& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4|e#b(! } ;
z%KChU w#1dO~ template < typename T1, typename T2 >
t}tKm struct result_2
4Klfnki {
QXz!1o+" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@bx2= } ;
m\>x_:sE x -!FS h8q template < typename T1, typename T2 >
vuZ<'?Nm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L~$RF {$ {
oN$ZZk
R return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(NQ[AypMI }
e)7)~g54 Lv4=-mWv&0 template < typename T >
<(MFEIt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&zp5do;m {
3u^TJt) return OpClass::execute(lt(t));
?*@h]4+k' }
dF,FH- 5^dw!^d } ;
C;5}/J^E 1fy{@j(W =FbfV*K9 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
E;4a(o]{t 好啦,现在才真正完美了。
7" [;M 现在在picker里面就可以这么添加了:
ts]7 + 6V .9xGLmg template < typename Right >
Ae#6=]V+^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MH?B.2 {
r Lh
h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(Gn[T1p? }
7q 2YsI 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。
.T|NB8 rS 6bGD8; Kv]6 b2HT +XE21hb
6!nb)auVi 十. bind
AE711l- 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。
ASvPr*q/ 先来分析一下一段例子
3$8}%?i XbC8t &Q], ge[i&,.&z int foo( int x, int y) { return x - y;}
%&XX*&
q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
YiTp-@$} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
t}7wRTG 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。
m}9V@@ 我们来写个简单的。
v#|c.<]. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z aF0nov 对于函数对象类的版本:
}WbN) 76b7-Nj" template < typename Func >
1Tq$ E[ struct functor_trait
&EPEpN
R {
v~\ 45eEA typedef typename Func::result_type result_type;
([Aq } ;
X$9QW3.M 对于无参数函数的版本:
~@8d[Tb r!^\Q7 template < typename Ret >
F47n_JV!d struct functor_trait < Ret ( * )() >
pL@zZK0 {
m_2P{ typedef Ret result_type;
%SGO"*_ } ;
M9#QS`G 对于单参数函数的版本:
|S{P`)z%f lF(!(>YZ template < typename Ret, typename V1 >
Q/c
WV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}|Tg_+ {
_6!/}Fm typedef Ret result_type;
aS vE } ;
(NdgF+'= 对于双参数函数的版本:
!yX<v%>_0 >U<nEnB$? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yk<jlVF$j struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N o(f0g. {
2.D!4+& typedef Ret result_type;
/8}+#h)[ } ;
_oTT3[7P 等等。。。
x\.i`ukx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>k}/$R+ es[5B* 5 template < typename Func >
K eI:/2 struct func_return
CLEG'bZa, {
cJEz>Z6[ template < typename T >
dyzwJ70K struct result_1
}+
2"?f|] {
*\KMkx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1fW4=pF-K } ;
iBQBHF xm|4\H&Bg template < typename T1, typename T2 >
XDko{jEJ struct result_2
YeC,@d[ {
F/*fQAa" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}Tr83B| } ;
x7Rq|NQ } ;
s2?,' es `B\KS*Gya# R+K&<Rz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
x}<G!*3 o:8S$F`O@ template < typename Func, typename aPicker >
n>:c}QAJH class binder_1
IIQ3|eZ {
v*~%x Func fn;
CY3 \:D0I aPicker pk;
8[1DO1*P public :
sN1*Zp'( ^la i!uZVa template < typename T >
LnTe_Q7_ struct result_1
90iW-"l+[ {
l ~4e2xoT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/;nO<X:XV } ;
N~}v:rK>g EO/cW<uV' template < typename T1, typename T2 >
s$>m0^ struct result_2
p
(xD/E {
,eeL5V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+%}5{lu_e } ;
B N*,!fx 3cfZ!E~^kc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[wio/wc ).+xcv template < typename T >
t7oz9fSz=? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|t 65#1 {
oyN+pFVB:$ return fn(pk(t));
ccN &h }
/cL9?k;o template < typename T1, typename T2 >
FJjF*2 . typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h`EH~ W0:z {
9(^X2L&Z return fn(pk(t1, t2));
_N,KHxsG8B }
O5TK&j } ;
0(9I\j5`TT ~e`;"n@4 RM^?&PM85 一目了然不是么?
or!D 最后实现bind
ZU|V+yT >OKS/(I0 `!,\kc1 template < typename Func, typename aPicker >
BBU84s[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
R5NRCI {
7<R6T9g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C*{15!d:G }
HV*:<2P%D vN0L(B 2个以上参数的bind可以同理实现。
a(x.{}uG, 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。
Ng."+& XU;{28P 十一. phoenix
4lY&=_K[) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0l(E!d8&' uD ?I>7 for_each(v.begin(), v.end(),
p9&gEW (
3)C6OF>7
do_
nz&b5Xb2 [
xyS2_Q cout << _1 << " , "
8V=HyF# ]
v E3{H .while_( -- _1),
!X\sQNp cout << var( " \n " )
KMpDlit )
np`gcj# );
k5fH;
'{j\0 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:
ui.QYAYaV 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
]s*[Lib operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Bt*&L[&57 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U5On-T5 s]F?=yEp (b`4&sQ< template < typename Cond, typename Actor >
Ypn%[sSOp class do_while
>tmnj/=& {
c6?c>*z Cond cd;
F;d%@E_Bc Actor act;
.`p<hA)%[C public :
CzzUi]*Ac{ template < typename T >
w|
-0@ struct result_1
F,L82N6\U {
R<y Nv typedef int result_type;
dr,B\.|jC } ;
D% v:PYf PEX26== do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_q$0lqq~u %2@ Tj}xa template < typename T >
:>tF_6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S|{Yvyp {
{UX"Epd);n do
KD,^*FkkL {
] 689 Q%D act(t);
j{Yt70Wv }
jpYw#]Q while (cd(t));
f H#F"^A return 0 ;
g)Vq5en* }
ny!lja5[ } ;
SQdzEF dDv{9D, RQj`9F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xVsa,EX b 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。
7X9+Qj; 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。
$I)Tk`= 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
V!pq,!C$v 下面就是产生这个functor的类:
sW]yuu!/ v F.?] u Vr&el template < typename Actor >
RR[)UQ class do_while_actor
vpeq:h {
vKU]80T Actor act;
dp"<KcP_ public :
[Vrc:%Jk do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;-3h ~k i63`B+L{ template < typename Cond >
9_J!s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N<L$gw+)$D } ;
q;~R:}?@ bGGeg%7 4B:\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&57qjA,8< 最后,是那个do_
]6a/0rg:t ^G|w8t+^ vO}qjw class do_while_invoker
Ap
F*a$), {
qO:U]\P public :
{Ior.(D>Y template < typename Actor >
~&wXXVK3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
' +)6#/* {
`7u\
return do_while_actor < Actor > (act);
kdK*MUB }
SBCL1aM } do_;
(,- 5(fW g2[K< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cOzg/~\1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*fxep08B 最后来说说怎么处理break和continue
F`YFo)W 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。
X0^zw^2W 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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