一. 什么是Lambda
HArYL}l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
RVnYe=' 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,
>FNt*tX<0 }iAi`_\0; ~T9[\nU\ itvdzPO class filler
&nProzC {
>YhqL62!a public :
.#|pje^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wv-8\)oA
} ;
UkV] F] `<d>C}9 w[-Bsf
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:
Q2=~
mo$*KNW%\ k>`X!
" I),8EEf\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%}:J
9vra 6B{Awm@v}X .5xM7, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'h6RZKG T _: K\v8 OpQa! IIZsN*^ 二. 战前分析
_I!&w!3oM 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
kpu^:N& 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
(C%'I i$bBN$<b< H_FhHX.2( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d]]qy /* --------------------------------------------- */
1-#tx*>AY vector < int *> vp( 10 );
tS7u#YMh transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3F1Z$d( /* --------------------------------------------- */
KK6YA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2Mda'T8 /* --------------------------------------------- */
kn\>ZgU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y')+/<Q2E /* --------------------------------------------- */
b'YbHUyu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M&dtXG8<^ /* --------------------------------------------- */
*gn*S3Is[j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}0G Ab2 -tQ|&fl .w~USJ=X )EoG@:[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
BR'|hG 1._1, _2是什么?
A-FwNo2"% 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。
0"N %Vm 2._1 = 1是在做什么?
w6_}]
&F 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。
f7'%AuSQ( 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。
guvQISQlY d}Om?kn iJBZnU:Mp 三. 动工
(L1`]cp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W#!\.m`5 nq=fSK( >. Y~F( )[1m$> template < typename T >
q}jf&xUWzH class assignment
$((<le5-) {
ZE^de(Fm T value;
'<Gqu_- public :
@j6D#./7j assignment( const T & v) : value(v) {}
~a $%
a template < typename T2 >
xph60T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,l6W|p?ZO^ } ;
KB5{l%> |zMQe}R@% 8~i@7~
J 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VA0TY/{
] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!Xm: $KH 7}Sw(g)o7 CS/-:>s% =%L^!//c class holder
d,77L {
O,cx9N public :
($wYawz template < typename T >
;IT^SHym assignment < T > operator = ( const T & t) const
#d~"bn q;c {
zkMQ=,[ return assignment < T > (t);
oC
[g }
u2t<auE9^ } ;
R|suBF3 jhLh~.
8 D&shrKFx 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:
m{*l6`dF VxCH}&! static holder _1;
9c 6=[3)V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,J|};s+ AOe~VW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.\VjS^o&Z& 而不用手动写一个函数对象。
51j bbJa,}R ( ;"ICk& ",}VB8K 四. 问题分析
)nY/ RO 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。
/dfZ>k8 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。
}DSz_^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^!9b#Ja 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'|Oi#S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k=@Q#=;*[W C$bK!]a 五. 问题1:一致性
h@J`:KO 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)d(cXN-T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(]1%s?ud* ^tah4QmUA struct holder
zE[c$KPP {
N(9'U0z //
k2=uP8 template < typename T >
mT.F$Y9 T & operator ()( const T & r) const
B$bsh. {
h2q]!01XP
return (T & )r;
5?b9[o+D }
9K49<u0O } ;
c_iF S \c]/4C +/ 这样的话assignment也必须相应改动:
1$^{Uma ;[xDc>&("Q template < typename Left, typename Right >
)"1D-Bc\Q class assignment
U0rz 4fxc {
&^<94l Left l;
I$Z"o9" Right r;
+|.#<]GA public :
{b?)|@)is assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/EC m template < typename T2 >
_ReQQti[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"K8qmggTq } ;
!-QKh aY Rwr0$_A 同时,holder的operator=也需要改动:
F4}Zl _ehU:3L`s template < typename T >
w
Bl=]BW!% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ESs)|t h {
h*d,AJz &. return assignment < holder, T > ( * this , t);
yR`-rJb V }
(~P&$$qfD WDZEnauE 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。
.Ybm27Dk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F kWJB> ^I0SfZ'Y return l(rhs) = r;
{<GsM 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。
65AOFH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gs!{'=4wT [J^,_iN[. template < typename Tp >
L]p:gI{m class constant_t
>fjf]
6 {
}LM_VZj const Tp t;
A$5T3j' public :
qb! vI3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
MB#%k#z`B template < typename T >
53L)+\7w const Tp & operator ()( const T & r) const
+|}~6` {
&pCKz[Yf+ return t;
S&VN</p }
Rn}+l[]jC } ;
9Kqr9U--v q)P<lKi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P`"dj@1' 下面就可以修改holder的operator=了
9@h>_1RJz 0nv3JX^l] template < typename T >
G q8/xxt assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nK:39D$( {
2Two|E return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%(NRH? }
6@T_1 Y`M.hYBXk 同时也要修改assignment的operator()
^iGIF~J9 GxvVh71zP template < typename T2 >
@}FRiPo6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
HloP NE&} 现在代码看起来就很一致了。
N%T-Q9k 'aCnj8B 六. 问题2:链式操作
_-D(N/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%o?fE4o' 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。
ALKhZFuz 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。
(Q@m;i> 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。
o]]Q7S= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M0^r!f>O 0]" j, template < typename T >
,@P3!| struct result_1
]03!KE {
>_5D`^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F~{4)` } ;
&;y(@e}D 4gYP .h:, 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:
I\[*vgjm3G vbSz&+52; template < typename T >
>z(6ADq struct ref
fxc~5~$> {
<
*XC`Ii typedef T & reference;
9J>DLvl; } ;
+oyc9PoXF template < typename T >
&AoWT:Ea struct ref < T &>
TzIgEn~ {
$mpfr#!&3o typedef T & reference;
Jb0]!*tV } ;
02S Uyv(Mt ]qXfgc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@]cpPW-b wngxVhu8Ld template < typename T >
!1!uB } typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
VB[R!S= {
*{C)o0D return l(t) = r(t);
Q,s,EooIx }
<H$ CCo 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。
']qC,;2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2)U3/TNe p*>[6{$3)O 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
<1hwXo _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ntjUnd&v\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+[cm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oiklRf 最后的布局是:
K<V(h#(.@ Add
F2XXvxG / \
iA%3cpIc(Z Divide 5
& ??)gMM[ / \
t[#`%$%' _1 3
PZ"xW0"- 似乎一切都解决了?不。
%.Mtn%:I* 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。
0ai4%=d- 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。
YrB-;R1+ 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:
>(\[ $ ZkqC1u3 template < typename Right >
ka]n+"~==\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y{kXd1, Right & rt) const
(2%C%#]8 {
O*jNeYA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p4t(xm2T }
| WDX@Q
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
( /uL6W d0 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。
BURiLEYZl 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。
Z-:$)0f 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。
u0i
@. 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。
s
n? 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?
4I,HvP 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:
fF>H7 qT}&XK`Q^ template < class Action >
2*Gl|@~N class picker : public Action
(spX3n%p {
XLM 9+L public :
S:DB%V3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
0`OqD d // all the operator overloaded
4}8Xoywi1 } ;
@UvjJ $bD!./fl Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
[J:vSt 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
!WbQ`]uN/# Th"7p:SE? template < typename Right >
r"rEVx#1= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,E/vHI8 {
!CEF@J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xv1$,|^ts }
$'e.bh QO|ODW+D Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<01MXT- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
az`5{hK }De)_E\~ template < typename T > struct picker_maker
t7lRMCN
{
,ll!19y typedef picker < constant_t < T > > result;
B{zIW'Ld } ;
G-rN?R. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)m6=_q5@o {
GZO,]%z typedef picker < T > result;
f0:) } ;
ZtIK"o-|! L@v0C) 下面总的结构就有了:
{x-g?HB functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
j^LnHVHk1 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
.}j@(D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aHb,4 wY 至此链式操作完美实现。
sYXVSNonm J|3CG;+ bEPXNN 七. 问题3
s'/ug 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
64zO%F* &(wik#S template < typename T1, typename T2 >
Av/|={i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.k[Ptx> {
^QXUiXzl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|Z!C`G[ }
?5Lom#^ vR:t4EJ` 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
q!NwfXJM qf
]ax!bK template < typename T1, typename T2 >
{'{ssCL struct result_2
g%^Zq" {
h~<#1'/< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.llAiv } ;
rJZ-/]Xf!6 [D/q% 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
mz/KGZ5t 这个差事就留给了holder自己。
|n]^gTJt oq;}q tXfB.[U template < int Order >
{K:/(\ class holder;
|" l
g4S% template <>
pQW^lqwZ:6 class holder < 1 >
{>5c,L$ {
KA.@q AEB public :
y*_g1q$ template < typename T >
X~W5Z(w(O struct result_1
6I 2`m(5 {
XjL( V1 typedef T & result;
#bf^Pq'8 } ;
=(v/pLLK? template < typename T1, typename T2 >
-Xx,"[sN\w struct result_2
o'R_kadN[T {
K@W~ typedef T1 & result;
RU[{!E } ;
I7]45pF template < typename T >
mVk:[
}l6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
JCE364$$" {
,{YC|uB return (T & )r;
P`RM"'Om }
GAPZt4Z2 template < typename T1, typename T2 >
A.y"R)G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7!Fu.Ps
> {
R-Uj\M> return (T1 & )r1;
v]vrD2L }
.\<
\J|3 } ;
~d>O.*Q) w[loV template <>
JQI`9$asuC class holder < 2 >
%M~Ugv_4v {
I]TL#ywF public :
M3 u[E template < typename T >
0(0Ep(Vj struct result_1
bQ_i&t\yzB {
Fa@#nY|UV3 typedef T & result;
&a1agi7M } ;
A@&+!sO template < typename T1, typename T2 >
+Hv%m8'0| struct result_2
IzkZ^;(N {
+X.iJ$) typedef T2 & result;
ZH.l^'(W } ;
Z=n& fsE template < typename T >
Bxz{rR0XV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-08Ys c {
%!LrC!6P4 return (T & )r;
)V~<8/) }
DR^mT$ template < typename T1, typename T2 >
])0&el3- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
us$~6 {
)FE'#\ return (T2 & )r2;
<@e6zQG }
Xdw%Hw } ;
YjLPW@ ^> ZQ:xs@( qo4AQ}0 < 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> >。
: 8(~{<R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o"TEmZUP 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3-tp94`8}t J:pnmZ`X return l(i, j) = r(i, j);
>P+V!-%# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x7t"@Gz
2VMau.eQ return ( int & )i;
YIt:_][* return ( int & )j;
p8o%H-Xk 最后执行i = j;
}?8KFe7U 可见,参数被正确的选择了。
R3%T}^;f ,O $F`0>9A h.=YAcR0D et/mfzV CSwNsFDR% 八. 中期总结
Hm%[d;Z7 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
V<nh+Q3<d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UV@<55)K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?RrJYj1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?9 2+(s Y~gpi L3u 3p$ZHH.UP Qa(u+
}+ I
8l' t55CT6Se 九. 简化
w{#%&e(q" 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。
6R dfF$f 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R+rHa#M_ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
l
AE$HP'o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*slZ17xg +-*/&|^等
bAt!9uFn 2. 返回引用。
u;1#eP\; =,各种复合赋值等
'^lrGO6
z7 3. 返回固定类型。
d<fS52~l 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+1F@vag7 4. 原样返回。
<N+l"Re#] operator,
~"+[VE5 5. 返回解引用的类型。
@DY0Lz; operator*(单目)
v>7t J[s 6. 返回地址。
Pr@EpO operator&(单目)
UyTq(7uo 7. 下表访问返回类型。
B_c(3n-" operator[]
g 9>p?XY 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&> }MoB operator<<和operator>>
W $H8[G ]N2'L!4|; 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。
`[57U,v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;,@3bu>r Ba!`x<wa template < typename Left >
2ggW4`"c struct value_return
Qh?q0VKU^ {
s13Iu# template < typename T >
$?ke " struct result_1
6L'cD1pu {
:8yrtbf$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Kxh)'aal } ;
,&z_ 2m F#Z]Xq0r template < typename T1, typename T2 >
q2&&n6PYW struct result_2
~'v^__8 {
r(J7&vR}h typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
' G)Wy|* } ;
\#G`$JD } ;
klv^310 Scxf5x- Y2<Z"D` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
LEHlfB#z`@ |I85]'K9a 下面我们来剥离functor中的operator()
q35%t61Lc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rbQA6_U 5A 5wP(/?sRy return l(t) op r(t)
kX5v!pm[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wz>j>e6k` return op l(t)
Kze\|yJ return op l(t1, t2)
z4H!b+ return l(t) op
D-~HJ return l(t1, t2) op
j$N`JiKM return l(t)[r(t)]
|44CD3A% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}5zH3MPQH cf@:rHB} 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:
h#;fBQ]
单目: return f(l(t), r(t));
\A keC 6[D return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
E2!;W8M 双目: return f(l(t));
}^)M)8zS return f(l(t1, t2));
!\+SE"ml 下面就是f的实现,以operator/为例
gHYYxhW$ /ExnW >wT struct meta_divide
`'+[Y;s_ {
z$%ntN#eNA template < typename T1, typename T2 >
F RS@-P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H)t8d_^|j {
vA(3H/)- return t1 / t2;
&$< S1 }
mZMLDs: } ;
*Fp )/Ih
tGv4 S\ 这个工作可以让宏来做:
,i,f1XJ| 1UxRN7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7&|fD{:4U template < typename T1, typename T2 > \
<Pg.N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@0n #Qs|E! 以后可以直接用
?Za1
b DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L{<E'#@F 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
"1h|1'S50? (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。。。)
|]\qI 0#XZ_(@% Gq+!%'][P 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
c1jgBty 4+ yd/^S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#UI@<0P) class unary_op : public Rettype
0^:O:X {
&ATjDbW*( Left l;
}g>&l.2X public :
]>*Z 1g; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=GFlaGD {9_CH<$W%U template < typename T >
4`!(M]u= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jw"'ZW#W {
"sL#)<% return FuncType::execute(l(t));
J&{E }
j/dNRleab H }</a%y template < typename T1, typename T2 >
YuLW]Q?v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Eh8.S)E {
Ed_A#@V return FuncType::execute(l(t1, t2));
TpZ)v.w~l7 }
Tx],-
U } ;
won%(n,HT jJ|O]v$N Q]IpHNt[> 同样还可以申明一个binary_op
e@=Bl- U*[/F)! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kAf2g class binary_op : public Rettype
)6IO)P/Q~ {
}$81FSKh Left l;
)P\ec Right r;
GP`_R public :
q31swP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.* VZY 5
EDGl template < typename T >
b
s:E`Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"aAzG+NM {
7lf*
v qG return FuncType::execute(l(t), r(t));
gnx!_H\h< }
vY}/CBmg uK3,V0 yz template < typename T1, typename T2 >
=#n|t[h- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A2*z {
G#3 O^,m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#pE:!D }
^MQ7*g6o } ;
lN{-}f;TN N\<M4fn a:v&pj+|< 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%k5^n0|* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<|s|6C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vMj"% 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~Ci|G3BW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F|%[s|s 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
fZT=q^26 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^Shz[=fd 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
@ 5|F:J 下面是修改过的unary_op
` *h-j/M rjx6Ad/\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1i#M(u_ class unary_op
/<
h~d {
|HhUU1! Left l;
Lc0^I<Y G W|~sE + public :
NFU 5+X-c -~]*)& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J=|fxR C!%BW%"R template < typename T >
e ST8>r struct result_1
D~U4K- {
0bS\VUB( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N3 07lGb } ;
r;I3N+ QJ-6aB template < typename T1, typename T2 >
-HS(<V=a?k struct result_2
QcIa%lf {
K"#np!Y) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V!a\:%#^Y } ;
@/E5$mX` YRAWylm template < typename T1, typename T2 >
8b[^6]rM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ql3hq.E {
~t.*B& A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
E@Q+[~H } }
^MKvZ DOP 9ZeTS~i template < typename T >
~X*)gS-= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mp+
%@n.; {
4}gqtw: return OpClass::execute(lt(t));
]fnc.^{ }
o!gl
:izb =K-B
I } ;
m9a(f >C Ca0~K42~ Fp'k{ 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
p\WW~qD 好啦,现在才真正完美了。
yL7a*C& 现在在picker里面就可以这么添加了:
0!eZ&.h?4 0[ H'l",~ template < typename Right >
Ky|d RbK, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@s b\0 } {
VSL6tQp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[wj&.I{^s }
5BN!uUkm+ 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。
0x4p!5 $*\[I{Zau} sFT-aLpL@V
R%"wf *"d" 十. bind
y.=ur,Nd 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。
Y?{L:4cRX 先来分析一下一段例子
hdXdz aNS F)z]QJOw ?MHVkGD int foo( int x, int y) { return x - y;}
`p|{(g' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-WWa`,: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R0B\| O0Uv 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。
Ugp[Ugr 我们来写个简单的。
Pe6MDWR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v2 T+I]I 对于函数对象类的版本:
oe=^CeW" 4. 7m* template < typename Func >
_{_ybXG| struct functor_trait
RLu y;z {
[nZ3}o typedef typename Func::result_type result_type;
pd?3_yU } ;
BA4qQCS;5 对于无参数函数的版本:
4onRO!G, w4\b^iJz template < typename Ret >
f R$E*Jd struct functor_trait < Ret ( * )() >
/. k4Y {
d3v5^5kU typedef Ret result_type;
}te\)
Yk.N } ;
Uf}s6# 对于单参数函数的版本:
U3}r.9/ u]lf~EE template < typename Ret, typename V1 >
N,0l5fD~T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
kAsYh4[ {
f"\G"2C typedef Ret result_type;
jQxv`H } ;
K;a]+9C 对于双参数函数的版本:
*e&OpVn &U^6N+l9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rvgArFf}] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_z4c7_H3 {
^oDC F typedef Ret result_type;
yr9%,wwN } ;
W3Oj6R 等等。。。
u,mC`gz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>`R}ulz) ebxpKtEC template < typename Func >
(RW02%`jjy struct func_return
kTZ`RW&0 {
]a F,r" template < typename T >
+Wrj%}+ struct result_1
,_
} {
3)b[C&` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"xe % IS } ;
A\nL(Nd ;.>CDt-E] template < typename T1, typename T2 >
r%\(5H f struct result_2
$lz\te {
M S$^m2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FW~%xUSE5 } ;
$9k7A 8K } ;
1Tz5tU9kR p_pI=_: ?WyL|;b* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s
~c_9,JK FRqJ#yd] template < typename Func, typename aPicker >
do@`(f3g class binder_1
fG_.&!P {
hfw$820y[ Func fn;
= m]|C1x aPicker pk;
5$9g4 public :
ye!}hm=w lJ1_Zs ` template < typename T >
ZZ|a`U struct result_1
53=5xE= `D {
nQm7At typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KKB&)R } ;
*S ,5 mux_S2x9m\ template < typename T1, typename T2 >
-]HPDN,OB struct result_2
j:ze5F A+ {
s~(!m. R typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/o%J /| } ;
Z&BJ/qk
\- ,tqMMBwC~_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V/xGk9L~ 1o5n1
A template < typename T >
D&0y0lxI@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t6m&+N {
MtWzGE=? return fn(pk(t));
$d\]s]}` }
,c }R*\ template < typename T1, typename T2 >
G?Fqm@J{XT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.&Tcds {
wNQhz.>y return fn(pk(t1, t2));
B'sgCU }
rZ[}vU/H` } ;
LEu_RU? D3,9X#B= ,gY bi-E 一目了然不是么?
ICq 最后实现bind
Yu1[`QbB vSyR%
j CG!7BP\ template < typename Func, typename aPicker >
W_JFe(=3, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%4 {
04npY+1
8% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&:Mk^DH5 }
RQg7vv]% 60R Yw9d%0 2个以上参数的bind可以同理实现。
T-.Q 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。
n*yVfI kx3?'=0;5 十一. phoenix
b"J J3$D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"CH3\O\ a8Va3Y for_each(v.begin(), v.end(),
TAd~#jB9 (
j*XhBWE? do_
+c&oF,=}!P [
Dej_(Dz_S cout << _1 << " , "
E$8D^Zt ]
JSf \ApX .while_( -- _1),
(-e*xM m cout << var( " \n " )
q`u ^ sc )
0UbY0sYo );
&-e@Et`Pg ?q lpi( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
}I )%G w 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
;5cN
o& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n^xB_DJ~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\jHHj\LLr. 'Edm /+ D# Gf.c template < typename Cond, typename Actor >
k1h>8z.Tg class do_while
jeu|9{iTVu {
a7~%( L@r Cond cd;
vAV{HBQ* Actor act;
(H[.\O-` public :
;1[a*z<l&s template < typename T >
rYn)E=FG/ struct result_1
GxynLXWo> {
R?Ou=p
. typedef int result_type;
n)bbEXO } ;
~'.SmXZs yV4rS6= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j=U^+jAn EvJ<X,Bo template < typename T >
hN"cXz"/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x)0''}E~ {
.Xcf*$.;s do
s9\N{ar# {
wV{jJyRl act(t);
;x|LB>. }
]IM/R@ while (cd(t));
#*~3gMI{= return 0 ;
7W]0bJK+E }
ObzFh?W } ;
.Y*jL &! yBYZ? gc b+tm[@|,v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
TOge!Q>a 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。
p?H2W- 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。
9\S,$A{{* 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
WMXxP gik 下面就是产生这个functor的类:
/V"6Q'D jFH wu* x
T{s%wE template < typename Actor >
z 0-[ RGg class do_while_actor
!;U;5 e=0 {
87ptab@ Actor act;
)TtYm3, public :
B'QcD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PZYVLUw
` *!c&[- g template < typename Cond >
,w|Or}h]7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x4Wu`-4^ } ;
wN2D{Jj zS/1v+ VC.zmCglo^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
XbYST%|. 最后,是那个do_
Q*W$!ZUT ur|
vh5 2SRmh!hr class do_while_invoker
l\"wdS} {
,1e\}^ public :
-& T.rsp template < typename Actor >
bqcwZ6r< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]x1o (~ {
SFkB,)Z N return do_while_actor < Actor > (act);
$X ]t}= }
go!jx6~;x } do_;
hEk0MY ,b,t^xX>) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Y0;66bfh} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q!Q*T^-rO 最后来说说怎么处理break和continue
i0g/'ZP 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。
I2^@>/p8\( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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