一. 什么是Lambda
>KHp-|0pv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]b)!YPo 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,
DO%Pwfkd , QA9k$` ifHU|0_= 4y>(RrVG class filler
!l"tI#?6W% {
f?5A"-NS public :
Ge1duRGa void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GoL|iNW` } ;
re q-Q | (GNEYf| L]*`4L 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
7@@<5&mN LUG9 #. feN!_- j%u8= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E@mkm HT-PWk>2 !U[:5@s06 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_j>L4bT S[sr'ZW H\d;QN9Q; [x|)}P7%s 二. 战前分析
}v&K~!* 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Onyh1 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|C4o zl=O? [brkx3h UT~4Cfb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q55M8B 4w /* --------------------------------------------- */
\eT/ %$
vector < int *> vp( 10 );
3wo'jOb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I<KCt2:X /* --------------------------------------------- */
ovSH}h! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"G@E6{/ /* --------------------------------------------- */
Y=|CPE%V int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/wlFD,+8 /* --------------------------------------------- */
I[%M!_+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ILNXaJ'0a /* --------------------------------------------- */
5E0w n' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)Z&HuEg{ZR '?b\F~$8 <a fO 6?` ~7dF/Nn5 看了之后,我们可以思考一些问题:
oo\IS\ 1._1, _2是什么?
Gj*SPU 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
f:&)" 2._1 = 1是在做什么?
IBDVFA 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
^t7_3%%w Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7<vy;"wB !9PX\Xbn *iYMX[$ 三. 动工
vU7&'ca 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
EFeAr@nj A^t"MYX@ 88#N~j~P B9AbKK$` template < typename T >
/RMer
Xj class assignment
SbCJ|z#? {
-GFwFkWm T value;
vyujC`61d public :
n~.% p assignment( const T & v) : value(v) {}
E~}[+X@ template < typename T2 >
y%JF8R;n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m+p4Mc%u } ;
y]w )`}Ax r<v_CFJ o;E(Kj 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:ET x*c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8pd&3G+ k~& o *XHj)DC; 50COL66:7 class holder
M *v^N]>"G {
y _6r/z^ public :
,Io0ZE>`V template < typename T >
NWeV>;lh9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
5%'o%`?i {
Nz}|%.GP" return assignment < T > (t);
w{~" ;[@ }
1R*1BStc } ;
QP'qG@j[: 9OH.&g >}mNi:6xq 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:
3F;EE: [1e.i static holder _1;
`Y0fst<, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xNn>+J gNG.l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.x]'eq} 而不用手动写一个函数对象。
mSy|&(l AwtIWH*e av"Dljc C-_(13S 四. 问题分析
*q+oeAYX 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。
Ct-rD79l 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。
\MF3CK@/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JATS6-Lz` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.V7Y2!4TE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<1TlW
~q< ux%&lff 五. 问题1:一致性
^*HVP* 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?|
?56~yQF/2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bN]\K/ ^
sS>Mts struct holder
N|bPhssFw {
r4;^c} //
"0!~g/X`rK template < typename T >
6Wf*>G*h T & operator ()( const T & r) const
v`@5enr {
]6jHIk| return (T & )r;
/j`i/Ha1 }
Og_2k
~ } ;
f34_?F<h 6s> sj7 这样的话assignment也必须相应改动:
~JIywzcf8 bX a %EMF template < typename Left, typename Right >
=PI^X\if88 class assignment
>hHJ:5y {
t`N
">c" Left l;
,w,ENU0~f Right r;
^qE<yn public :
xhw8# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cdd P
T template < typename T2 >
38Bnf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5cPSv?x^F@ } ;
0f_66` p7%0hLW 同时,holder的operator=也需要改动:
nh _DEPMq er&uC4Y]a template < typename T >
:!r9 =N9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Bu*W1w\ {
AGw1Pl8]K return assignment < holder, T > ( * this , t);
EGp~Vo- }
WZfk}To1# nXx6L!H 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。
p~,a= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|#Yu.c* QC$=Fs5+ return l(rhs) = r;
QCZ,K"y 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。
SSl8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]2hF!{wc RTdD]pE8Q template < typename Tp >
]#vvlM>/ class constant_t
:DS2zA {
M Ak-=?t const Tp t;
/vFxVBX public :
{hkM*:U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s!8J.hD'I template < typename T >
F'$9en2I: const Tp & operator ()( const T & r) const
Xq=!"E {
,mAB)at return t;
9}K(Q= }
hP'~ } ;
|G`4"``]k *7:u-}c! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[TiTff&LV 下面就可以修改holder的operator=了
w>H%[\Qs MEdIw#P.}{ template < typename T >
\NvC
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|r)>bY7 {
#+2:d?t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[[Jv)?jm }
+X2 i/} $sd3h\P&R 同时也要修改assignment的operator()
/xX,
')1}#V/I template < typename T2 >
ZNL;8sI?> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*@$($<pY& 现在代码看起来就很一致了。
#z-iL!? V7KtbL# 六. 问题2:链式操作
($[r>)TG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AAlmG9l&7 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。
~PU1vbv9T 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%CEb< 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。
Knw'h;,[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_D7HQ H3UX{|[ template < typename T >
o2 T/IJP struct result_1
7Ap~7)z[ {
Mc#O+'](f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vV:MS O'r } ;
WwCK K LX(iuf+l 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:
4z-,M7iP @'F8 |I 6 template < typename T >
Oo3qiw struct ref
`a/PIc" {
1drqWI~ typedef T & reference;
Z;"4$@|qE } ;
^w&5@3d template < typename T >
O3<Y _I^ struct ref < T &>
eaYkYuS/ {
^J#*n;OQ3A typedef T & reference;
#(26t _a } ;
?hry=I(7r k^'d@1z;C 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gN!E*@7 + hyWo]nW0 template < typename T >
yp^[]Mz= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.JD4gF2N {
mER8>
< return l(t) = r(t);
P"~qio- }
_($-dJ{ 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。
yuy+}]uB@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\KnD"0KW b*6c.o 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
%x'bo>h@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;I`,ZKY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|Ad6~E+aL- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gvRc:5B[ 最后的布局是:
QU,TAO Add
&)"7am(S` / \
nM (=bEX Divide 5
cV=_GE / \
'7O{*=`oj _1 3
WV!kA_ 似乎一切都解决了?不。
s:m<(8WRw 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。
die2<'\4% 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。
K+`-[v5\ 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:
!rsqr32] QE{;M template < typename Right >
dPyBY]` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z7.C\l Right & rt) const
v{rK_jq {
MLv.v&@S return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VT.{[Kl }
8H%I|fm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g_Dt} !A\B 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。
thZ@BrO# 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。
d'x<F[`O 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。
"e7$q&R
| 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
F)<G]i8n~ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
h2/1S{/n] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
hOrk^iYN= +k(3+b$S- template < class Action >
)R
a/
class picker : public Action
RwE*0 T {
5S-o
2a public :
YL&b9e4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
1UA~J|&gi^ // all the operator overloaded
/nD0hb } ;
M5ySs\O4 lA
Ck$E 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。
!>kv.`|7~ 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:
Zh~Lm zQ6
-2 A template < typename Right >
Y5A~iGp8E picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
VqO<+~M,E {
A*26' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+VpE-X=T }
@IyH(J],h {, *Y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4k&O-70y4^ 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。
!Bd*
L~D CXP $bt} template < typename T > struct picker_maker
Q3'B$,3O^ {
M;TfD typedef picker < constant_t < T > > result;
(.XDf3 } ;
tm36Lw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!K^Z5A_; {
s*~jvL typedef picker < T > result;
:Z]+Z_9p } ;
)zLS,/pk^ f w>Gx9 下面总的结构就有了:
M_.,c Vk 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。
}$k`[ivBx( picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
eze(>0\f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]R0A{+]n 至此链式操作完美实现。
t1{%FJ0F Qpv}N*v^ f$S
QhK5` 七. 问题3
+8vzkfr3It 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。
7Ae,|k g$-D?~(Z template < typename T1, typename T2 >
3f2Hjk7,d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}vxH)U6$q {
(h>X:! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sr($Bw }
^(m6g &$( =!P?/ 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:
Iv|WeSL. UG?C=Tf template < typename T1, typename T2 >
5@Lxbe(
q struct result_2
0)Um W{ {
VU0tyj$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.]ZuG
} ;
acju!,G Py25k 0j! 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?
c'Tu,- 这个差事就留给了holder自己。
7D~O/#dcc SnF[mN' _Il9s#NA% template < int Order >
*I1W+W`G class holder;
e%v4,8 template <>
UV8r&O class holder < 1 >
8W<)c {
&'ETx" public :
QKaj4?p$|S template < typename T >
ut5!2t$c struct result_1
6ewOZ,"j"4 {
v0MOX>`s typedef T & result;
%FI6\|`M } ;
1 l*(8!_ template < typename T1, typename T2 >
q{+poVX struct result_2
Yg,WdVI&@ {
56
kgL;$h typedef T1 & result;
1o8"==n% } ;
<C96]}/ ? template < typename T >
k42ur)pb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sv6U%qV {
DMxS-hl
return (T & )r;
t-x"( }
|mE+f]7$ template < typename T1, typename T2 >
H|:)K^o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)?IA`7X {
)~mc1U`b return (T1 & )r1;
[
EID27P }
H!>oLui } ;
eF;1l<< b`|MK4M( template <>
Tl7:}X<? class holder < 2 >
MMr7,?,$ {
hYv 6-5_ public :
<J}9.k template < typename T >
|QTqa~~B struct result_1
8EEQV} 4 {
IS4K$Ac. typedef T & result;
W#\};P
} ;
4kF . template < typename T1, typename T2 >
Yg,lJ!q struct result_2
n@,eZ! {
p{svXP K typedef T2 & result;
W#_gvW } ;
vMdhNOU template < typename T >
Lz{T8yvZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2&K|~~ {
Wk6&TrWlY return (T & )r;
k8wi-z[dV }
W
(c\$2` template < typename T1, typename T2 >
ts\>_/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S,9WMti4x {
`&[:!U2]F return (T2 & )r2;
YJvT
p~ }
-&D6w9w } ;
f#Cdx" <\>ak7m RYJc> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
SVWSO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L=wFo^N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G/3lX^Z> =}GyI_br;8 return l(i, j) = r(i, j);
H1qw1[%0y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I5OH=,y` &`Z)5Ww return ( int & )i;
e.ym7L]$O return ( int & )j;
Wy>\KrA1 最后执行i = j;
E/P53CD 可见,参数被正确的选择了。
zp-~'kIJ U105u.#7 u,SZ-2K!7~ dB)hW'J? ;~$ $WU 八. 中期总结
7:q-NzE\6 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Or)c*.|\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n]c,0N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}e=GvWGa 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Pc4cSw#5 1gej$G@ J7^T!7V. t\d;}@bl s:F+bG}| WvzvGT= 九. 简化
5d{Ggg{s 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。
pcTXTy 28 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k#NMD4(%O 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:
cD@lorj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n(Op< +-*/&|^等
)^#Zg8L 2. 返回引用。
{&qsh9ob =,各种复合赋值等
L\CM);y 3. 返回固定类型。
Ki;5 =) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<KPx0g?=b 4. 原样返回。
rB|:r\Z(jG operator,
-+@~*$
d 5. 返回解引用的类型。
Awf=yE: operator*(单目)
ms<u YLp 6. 返回地址。
zGz'2,o3 operator&(单目)
xm,yqM!0A 7. 下表访问返回类型。
:?6$}GcW operator[]
v+o3r]Y6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bJ!f,a'/ operator<<和operator>>
{:OVBX [7w_.(f# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
&YP>"< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\1D,Kx;Cb S%#Mu| template < typename Left >
h,?Yw+#o" struct value_return
;QD;5
<1 {
sn`?Foh template < typename T >
1+c(G?Ava struct result_1
*]?YvY {
}mZ*f y0t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>(KUYX?p } ;
1RHH<c%2n t1g%o5?; template < typename T1, typename T2 >
@|A&\a-"J struct result_2
m?G+#k;K {
uxiX"0)g> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o;I86dI6C } ;
iGNKf|8{ } ;
xmd$Jol^ {\Y,UANZ
B#n}y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#wuE30d g~u!,Zc 下面我们来剥离functor中的operator()
*X5LyO3-gP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|q)Q<%VS' aJ;R8(*;\ return l(t) op r(t)
Nx
z ,/d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
O4mWsr return op l(t)
S^=/}PT' return op l(t1, t2)
aKr4E3` return l(t) op
[c )\?MWW return l(t1, t2) op
m]pvJJ@ return l(t)[r(t)]
<QLj6#d7Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)@M|YM1+ *9^k^h(r&4 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:
,1h(k<- 单目: return f(l(t), r(t));
I@v.Hqg+7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vB4qJ{f 双目: return f(l(t));
5X|aa>/ return f(l(t1, t2));
|<icx8hbr 下面就是f的实现,以operator/为例
vtjG&0GSK ,kuOaaV7K struct meta_divide
(XWs4R.mkb {
(I
g
*iJ%2 template < typename T1, typename T2 >
1&nrZG9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
* OFT)S {
o62gLO]z@ return t1 / t2;
wj~8KHan }
f2f$aZ } ;
jZyh Z6pDQ^Ii 这个工作可以让宏来做:
/tP 1h{_v!X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X)5O@"4 ? template < typename T1, typename T2 > \
mz'8
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n&&y\?n 以后可以直接用
g;@PEZk1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Pfy;/}u^c 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<!$Cvx\U (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。。。)
wt,N<L
rMloj8O* CKgyv%T5m: 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
wu'60po izA3 INT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{+}Lc$O#C class unary_op : public Rettype
IA^DfdZY {
W0hLh<Go Left l;
cH ?]uu( public :
8yl/!O,v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tJ3s#q6 2Z |kf9 template < typename T >
|3@]5f& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'KG`{K$ {
]ORat.*0[T return FuncType::execute(l(t));
7G2N&v> }
L}nc'smvM #k, kpL<a template < typename T1, typename T2 >
w"J(sVy4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~coG8r"o {
S?$T=[yY) return FuncType::execute(l(t1, t2));
)I_I?e }
;rbn/6 } ;
@,.H)\a4 dno*Usx5d0 ,B><la87 同样还可以申明一个binary_op
Ho|n\7$ uqH;1T;s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
un=)k;oh class binary_op : public Rettype
o,I642R~ {
E}+A)7mA Left l;
/@e\I0P^ Right r;
2{\Y<%. public :
}_x oT9HUr binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5E8PbV-l zwS'AN'A template < typename T >
g!UM8I-$
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J4; ".Y= {
dl4.jLY return FuncType::execute(l(t), r(t));
!j@ 8:j0WY }
q\<vCKI-^ !)]3@$# template < typename T1, typename T2 >
DJ.Ct4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4g9VE;Gd {
6(=:j"w0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*V}}3Degh }
8wd2\J,] } ;
va.wdk g ),eiJblH :OM>z4mQ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\I=:,cz*, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+tF,E^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.^,vK7 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
_{aVm&^kA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M
5h U.3.L 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}sZ]SE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/k,p]/e 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
l=yO]a\QZ 下面是修改过的unary_op
ADDp m-] as8<c4:v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2},}R'aR class unary_op
H#D=vx' {
I{$|Ed1 Left l;
<LE>WfmC =9M-N?cV public :
QX4I+x~oo\ f$L5=V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&nYmVwi?"Q )mU)7@! template < typename T >
?/~1z*XUW struct result_1
4^5s\f B {
{+MMqJCa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RK0IkRXQd } ;
6lPGop]js] @`yfft template < typename T1, typename T2 >
C-7.Sa
struct result_2
9}-,dgAB {
+qdK]RR} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(|-/S0AV } ;
q$K~BgFzpZ xab[ template < typename T1, typename T2 >
$f%_ 4 = typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
03xQ%"TU< {
x]:mc%4-Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4_ 3\4 }
G2rvi=8= = FQH template < typename T >
k"6^gup(U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S}+n\pyQ {
-4;u|0_ return OpClass::execute(lt(t));
~(c<ioIf }
CH2o[& Msf yIB } ;
zy.Ok 49 :V
[vE h X qh+ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[|3
%~s|Sv 好啦,现在才真正完美了。
1+]e? 现在在picker里面就可以这么添加了:
.R1)i-^ uZNR]+Yu@ template < typename Right >
OG.`\G| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s=q}XIWK {
k3Y>QN|q8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
82$^pg> }
*{ .u\BL5 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。
J&5|'yVX "_^FRz#h Z^sO`C 7HzKjR=B .{6TX"M 十. bind
kys?%Y1 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。
:%Bo)0a9 先来分析一下一段例子
xKxWtZ0 2/GH5b( 4CDmq[AVS[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
niFjsTA.Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>0> M@s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-n6C~Yx 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。
Yd@9P2C 我们来写个简单的。
nX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h"[
][ 对于函数对象类的版本:
twJck~l~n Ys\l[$_`* template < typename Func >
,[A} 86 struct functor_trait
JO
_a+Yl {
% R'eV< typedef typename Func::result_type result_type;
3vy5JTCz~ } ;
%j=7e@ 对于无参数函数的版本:
_onHe"%{ pgI@[zp7 template < typename Ret >
sg3%n0Ms.W struct functor_trait < Ret ( * )() >
NY_Oo!)3 {
{r Gx*<e typedef Ret result_type;
!a0HF p$9 } ;
U_w)*)F 对于单参数函数的版本:
M+Dkn3bx Ouj5NL template < typename Ret, typename V1 >
;$86.2S>B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Dgdh3q; {
k|w6&k3 typedef Ret result_type;
j@9A!5<CCk } ;
/GEqU^
B 对于双参数函数的版本:
:r|dXW JAgec` T% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0ya_[\
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2-8<uU y {
#ujcT%1G typedef Ret result_type;
*G=n${' } ;
r8@:Ko= a 等等。。。
hj-M
#a 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]E`DG D@mDhhK_ template < typename Func >
Am-JB struct func_return
ZM<1;!i {
_wm"v19 template < typename T >
X2s=~)`#c struct result_1
KBXdr5 2" {
|gT$M_} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D|OX]3~ } ;
Uq"RyvkpP B
[03,zVf template < typename T1, typename T2 >
}Za[<t BWS struct result_2
3wD6,x-e {
?onZ:s2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T1D7H~\lG } ;
MYLq2g\ } ;
4/HyO\?z5 Ff|?<\x0}A iHTxD1D+H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eqXW|,zUm G3KiU($V template < typename Func, typename aPicker >
W/fM0=! class binder_1
No j6Ina {
bw+~5pqM Func fn;
>/Slk{ aPicker pk;
7quhp\ public :
.0Cpqn,[ ;5oY)1 template < typename T >
+>{{91mN struct result_1
ytHa[U {
az7L0pp typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F7a\Luae } ;
F)!B%4 {n{
j*+ template < typename T1, typename T2 >
b5KX` r struct result_2
P oC*>R8 {
=TU"B-* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7(ZI]< } ;
N9_9{M{ =U2`]50 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}[?X%= mR?OSeeB template < typename T >
l=xy_ TCf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Iy\K&)5? {
Xq,{)G%9nM return fn(pk(t));
=p ^Sn,t }
=f?| f template < typename T1, typename T2 >
jg' 'T1) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0lY.z$V {
'lg6<M%#[ return fn(pk(t1, t2));
9tqX77UK }
fk;39$[ } ;
,C!MHn^$ a'W-& j &U!@l)< 一目了然不是么?
HSq&'V 最后实现bind
=[3I#s?V Lw1~$rZg Tj@s \@hv template < typename Func, typename aPicker >
B!yAam#^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,"5Fw4G6* {
O~Pbu[C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?tg(X[h{S }
LeXuTd 67%o83\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
+Z#lf 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
:p5V5iG PG+ICg 十一. phoenix
nu|;(ly Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%Gh!h4Pv @'jC>BS8` for_each(v.begin(), v.end(),
!Zlvz%X (
;y
Wfb|! do_
){ArZjG> [
Q3'\Vj,S& cout << _1 << " , "
FlgK:=Fmj ]
0Evq</
.while_( -- _1),
mO(m%3 cout << var( " \n " )
-}4<P}.5T )
h1q ?kA );
+)dQd T0Fq P]bI".A8 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
k[&+Iy 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#iJ+}EW
_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"~> # ;x{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
XN'x`%!*3# 9YwK1[G6/ s:~3|D][ template < typename Cond, typename Actor >
#0zMPh /U} class do_while
IhhB^E| {
uwU;glT Cond cd;
E}00y%@*J Actor act;
cL?FloPc* public :
ag+$qU template < typename T >
oEGe y8? struct result_1
(ylpH`
{
)u7y.o typedef int result_type;
vdyLwBz: } ;
OjcxD5"v9 =I-SQI8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^0Cr- hW P$U template < typename T >
k}(C.`. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QI0d:7!W1 {
"d^h Y}Xx do
i?.MD+f8 {
j|N;&s` act(t);
tg_v\n }
y 4j0nF while (cd(t));
mQ*:?\@ return 0 ;
}`FC'!( }
w)2X0ev" } ;
7Y"CeU-S / q*n*j UC"<5z
lcu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
xlg 6cO 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
k z"F4?, 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
B{hP#bYK 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Ei2hI 下面就是产生这个functor的类:
hN=YC\l f|P% :OT~xU==H template < typename Actor >
?j6?KR@# class do_while_actor
yj13>"n h {
?`#)JG,A7 Actor act;
6`Zx\bPDm public :
;5urIYd do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
xXp$Nm]: ckY,6e"6 template < typename Cond >
jq#uBU% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
i"V2=jTeBv } ;
@F%H 1 X458%)G!(K cOkjeHs
5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G$kspN*"A 最后,是那个do_
2Z!%Q}Do ,1J+3ugp& V4@HIM class do_while_invoker
wH&[Tg {
Z#0hh%E"|y public :
Y??8P template < typename Actor >
|E/U(VS3l~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<!g q9 {
WP{!|d& return do_while_actor < Actor > (act);
$Hh3*reSg- }
_?$P? } do_;
Q}.zE+ f4eLnY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qw={gZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cyu)YxT 最后来说说怎么处理break和continue
Z:7X=t= 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。
tu{y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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