一. 什么是Lambda
D m9sL! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jiC>d@~y 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,
[-x7_=E# k;W
XB|k `H+lPM66 4&iCht
= class filler
Z30A{6} {
"wc<B4" public :
tl>7^hH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7-A2_!_x{ } ;
E(|>Ddv B& 8cQ'dL`( yh=N@Z*zP 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:
Bbp|!+KP{( q cno^8R LH6vLuf =BrRYA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_
x*3PE >R=|Wo`Ri wKHBAW[i] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fXB0j;A Z6m)tZVM p b,. r :v 4]D4\o 二. 战前分析
IRbfNq^: 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。
WF"k[2 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
#LCb LgYq.>Nl9 [00m/fT6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,+ ~W4<f /* --------------------------------------------- */
I}Q2Vu< vector < int *> vp( 10 );
J=yTbSN\v transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3uMy]HUQ /* --------------------------------------------- */
Xm&L
BX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\`"ht /* --------------------------------------------- */
']oQ]Yx0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w*Ihk) /* --------------------------------------------- */
{>;R?TG]$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L0]_X#s># /* --------------------------------------------- */
eQ}4;^;M- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<-0]i_4sK azU"G(6y?+ Y^]rMK/; O
H7FkR 看了之后,我们可以思考一些问题:
.p$(ZH =~ 1._1, _2是什么?
K+iP6B 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
E)3NxmM# 2._1 = 1是在做什么?
)}ROLe 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'f|o{ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
/7LR;>B j |'2d_vR BORA(, 三. 动工
U;I9 bK8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Aa]" t:c.LFrF -.3w^D"l @|)Z"m7 template < typename T >
L8n|m!MOD class assignment
y_9Ds>p!T {
6zn5UW#q T value;
5:Uso{ public :
Qci]i)s$js assignment( const T & v) : value(v) {}
jq-_4}w?C template < typename T2 >
3mni>*q7d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y3ikWnx } ;
s(8W_4&' Qei"'~1a (9h`3# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RGX=) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"*H`HRi4T UZ$/Ni E!AE4B1bd c:g'.'/* class holder
Cls%M5MH {
07 $o;W@ public :
xwty<?dRW1 template < typename T >
|)G<,FJQE_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
%07SFu# {
{BHO/q3 return assignment < T > (t);
G#1GXFDO{ }
Lh<).<S } ;
6 aV_@no.C yOKI*.} abEmRJTmW 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
-!9G0h&i| Mc}^LDX static holder _1;
bJ;'`sw1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=I~mKn E.>4C[O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2Hv+W-6v 而不用手动写一个函数对象。
yiI1x*^ >"<Wjr8W!$ !g.? qjc4.,/ 四. 问题分析
RX5dO% 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。
CWS4lx 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。
b_):MQ1{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4'Zp-k?5` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d`6 'Z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
V470C@ +t;7tQDVB 五. 问题1:一致性
Xs?o{]Fe 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?|
"wHFN>5B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8e|%M E+JqWR5 struct holder
:/Qq@]O> {
?pZOeqqu$ //
kSh( u template < typename T >
z$xo$R( T & operator ()( const T & r) const
GM<-&s!Uj {
/FJu)H..U return (T & )r;
})?GzblI& }
= 9]~yt } ;
B93+BwN>95 vZoaT|3
G] 这样的话assignment也必须相应改动:
eGHaY4| + ?!(G}5 template < typename Left, typename Right >
0K2`-mL class assignment
L,@lp {
xZv#Es%# Left l;
?3xzd P Right r;
jalg5`PU0 public :
@|%2f@h assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nj53G67y template < typename T2 >
Wiu"k%Qsh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U`m54f@U } ;
}AH]
th Z)aUt
Srf 同时,holder的operator=也需要改动:
_f:W?$\ho 3Ims6I] template < typename T >
>oe]$r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J9[r|`gJ( {
:[!j?)%> return assignment < holder, T > ( * this , t);
abLnI =W` }
uU25iDn I(0~n,=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。
w*JGUk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$ DSZO!pB %1$,Vs<RH return l(rhs) = r;
>
"=>3 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。
HoL
Et8Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3kMf!VL FG*r'tC~r template < typename Tp >
ilx)*Y class constant_t
t1y4 7fX6 {
)TH@#1 const Tp t;
0=E]cQwh public :
$H>W|9Kg, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*w&Y$8c( template < typename T >
<yFu*(Q const Tp & operator ()( const T & r) const
X*Prl l( {
'CkIz"Wd return t;
H}bJ"(9$vC }
v-_e)m^ } ;
v OpKNp )/?$3h; 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?m?::R H 下面就可以修改holder的operator=了
V%
6I\G2/: = {wcfhUl+ template < typename T >
8eHyL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uGEfIy 2 {
}d}Ke_Q0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
` v@m-j6 }
Ge-vWf-RbB ?'{SX9 同时也要修改assignment的operator()
@7j AL - v<( template < typename T2 >
"mvt>X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
h|{]B,.Lh 现在代码看起来就很一致了。
DG:Z=LuJr [}0haTYc4 六. 问题2:链式操作
Q| ?L*Pq2I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
76h ,]xi
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=mp;.k95 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
zsyIV!( 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#KexvP&* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(\YltC@q% 6.nCV0xA template < typename T >
FSW_<% struct result_1
<+vw@M {
+Kbjzh3<wG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iVq'r4S } ;
F%D.zvKN XXn67sF/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
]a*d# 0*D$R`$ template < typename T >
%.-4!vj struct ref
GM f
`A,> {
T&u5ki4NE typedef T & reference;
Doyx[zZ } ;
qm8B8&- template < typename T >
Cl8Cg~2 struct ref < T &>
fN^8{w/O
{
\B,@`dw typedef T & reference;
iE^84l68 } ;
G.a b ql h-<81"}j1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
pm0{R[:T7 Ata:^qI template < typename T >
UJ7*j%XQz_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%oa-WmWm {
3>`mI8$t return l(t) = r(t);
}" %?et( }
EGU
0)< 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。
SdxDa 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hxd`OG<gF 94.DHZqh 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
DJ [#5h5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BdblLUGK# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;d"F%M
y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y}|X|!0x 最后的布局是:
" h~Zu Add
CiLg]va / \
`1{ZqRFQ Divide 5
F]]]y5t / \
/,&<6c-Q@W _1 3
=O_4|7Zl 似乎一切都解决了?不。
`l){!rg8IC 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。
KD7dye 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。
]uJ"?k= 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:
e9 5Lo+:f j<jN05p template < typename Right >
qqr?!vem6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f:|1_ j Right & rt) const
J1RJ*mo7, {
J76kkW`5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QIvVcfM^ }
{e9@- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JZ*/,|1}EC 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。
BmMGx8P 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。
u9GQU 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。
L<-_1!wh 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。
FvXZ<(A{ 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?
\[_t]'p 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:
a /l)qB# 0s3%Kqi[ template < class Action >
>#~& -3 class picker : public Action
cr?Q[8%t1 {
(\hx` Yh=> public :
7#ibN! picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ou!2[oe@M // all the operator overloaded
b vr^zH,C } ;
xH(lm2kvT 9_rYBX 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。
NAQAU
*yP 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:
#Z`q+@@]A )Y6 + template < typename Right >
m=A(NKZ
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Bp`] {
A8fOQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$i}y 8nlQ }
wQH<gJE/: rc>4vB_ha Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)=Z>#iH1 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。
]J} 3kIN~/<R+7 template < typename T > struct picker_maker
+N9X/QFKV {
?{|q5n typedef picker < constant_t < T > > result;
6?mibvK } ;
+[A QUc template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
% X+:o]T {
THbh%)Zv+ typedef picker < T > result;
!N7s dY } ;
J^nBdofP 8#
>op6^ 下面总的结构就有了:
F2dHH^ 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。
$@Rxrx_@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。
rEnQYz picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
U;V7 u/{ 至此链式操作完美实现。
lL3khJ:% uK#4(eY=W gA5/,wDO 七. 问题3
] =xE 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。
7he,?T)vD T`.O'! template < typename T1, typename T2 >
Lh"<XYY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D>@I+4{p {
be{H$9' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3n1;G8Nf }
"XKy#[d2 1N^[.= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
^f
&XQQY ICoHI template < typename T1, typename T2 >
.hP D$o struct result_2
|vwVghC {
Zq|I,l0+E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
w d^': } ;
eV"h0_ox VT%NO'0 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?
)uIe&B
这个差事就留给了holder自己。
?)?Ng} ;|5F[ Ar|0b}=)> template < int Order >
el<s8:lA class holder;
G<8/F<m/ template <>
gJXq^~-hd class holder < 1 >
9ni1f{k {
$s c public :
dA`IEQJL template < typename T >
E7 Ul;d
struct result_1
3cyHfpx-W {
p8H'{f\G typedef T & result;
.fFCC`&T } ;
A*R^n}sh template < typename T1, typename T2 >
ZW8vza struct result_2
*74MWF@IY {
hh)`645=x typedef T1 & result;
x{8xW0 } ;
fZzoAzfv2 template < typename T >
|&nS|2.' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qIE9$7*X {
V/LLaZTE return (T & )r;
[M}{G5U. }
'8.r-`l( template < typename T1, typename T2 >
/?'FE 7Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Mj?`j_X {
K?Nhi^f"L return (T1 & )r1;
:&rt)/I }
H8zK$! } ;
\*y-g@-{W$ m6K}|j template <>
'$IKtM`L class holder < 2 >
S_4?K)n # {
,~$p,ALwN7 public :
~'H]jN template < typename T >
n;C
:0 struct result_1
_|\~q[ep {
f#"J]p typedef T & result;
GL0L!="! } ;
bMu+TgAT, template < typename T1, typename T2 >
vHc%z$-d struct result_2
!r8`Yr n {
YQ)kRhFA typedef T2 & result;
c(m<h+2VL } ;
e/&{v8Hmb template < typename T >
]BZA:dd.G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f=Gg9bnm3 {
&|ex`nwc0 return (T & )r;
rgv?gaQ> }
l
-m fFN template < typename T1, typename T2 >
w"|L:8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!cLo>,4 {
7\[@m3s return (T2 & )r2;
M}-Rzc }
|?xN\O^#} } ;
t%FwXaO# G]tn i SrJGTuXg 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> >。
-%CP@dAk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tBWrL{xLe 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P [ck84F/ *?>T,gx} return l(i, j) = r(i, j);
E \EsWb 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
glxsa8 ~2N"#b&J return ( int & )i;
J#(LlCs?@c return ( int & )j;
j#x6
最后执行i = j;
RFc v^Xf 可见,参数被正确的选择了。
)}(^,
Fo c |O+H[;TB6 )
7@ `ut F4z{LhZ \fdv]f 八. 中期总结
`r':by0M 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:
eA ?RK.e 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
fu ,}1Mq# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qkY:3Ozw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:#ik. D ^|>PA:% n\D&!y[]F P=Jo+4O uym*a4J "|
g>'wM* 九. 简化
@%uUiP0 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。
@ioJ]$o7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E_wCN&`[ 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:
[ /b2=> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j0aXyLNX +-*/&|^等
k5e;fA/w 2. 返回引用。
50wulGJud =,各种复合赋值等
]7BvvQ
3. 返回固定类型。
#x60xz 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9T9!kb 4. 原样返回。
_Y4` xv0/ operator,
}C?'BRX 5. 返回解引用的类型。
4f@rv^f(X operator*(单目)
WDD%Q8ejV& 6. 返回地址。
itP,\k7>d operator&(单目)
=BAr .m+" 7. 下表访问返回类型。
_8J.fT$${ operator[]
p38-l'{# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*n
]GsOOn operator<<和operator>>
C2I_%nU Z1 p%Vt#?q 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。
tw/dD + 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
q3N
jky1w &h)yro template < typename Left >
SHgN~Um struct value_return
4l'fCZhA} {
ZvX*t)VjTz template < typename T >
*OsQ}onv struct result_1
_6hQ %hv8 {
Gj?t_Zln typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
fU}ub2_in } ;
"+nRGEs6 cwlRQzQ( template < typename T1, typename T2 >
4e7-0}0 struct result_2
Iyn(?w {
#gN&lY:CFn typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k]|~>9eY] } ;
+@f26O7$* } ;
|syR6(U} .`H5cuF` lrE5^;/s1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8/#A!Ww]
Pmx-8w 下面我们来剥离functor中的operator()
I$G['`XX/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gz9j&W.
JPHL#sKyz return l(t) op r(t)
z&\a:fJ& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iWkWR"ysy return op l(t)
|YWD8 + return op l(t1, t2)
C.-,^+t;g return l(t) op
[|$h*YK return l(t1, t2) op
{S)6;|ua' return l(t)[r(t)]
O=t_yy return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
N>`Aw^ _@& +Kc 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:
nR~@#P\ 单目: return f(l(t), r(t));
T?0eVvM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BDDlQci38 双目: return f(l(t));
O0v}43J[ return f(l(t1, t2));
F/{!tx 下面就是f的实现,以operator/为例
Sz`,X0a t3_O H^ struct meta_divide
0#hlsfc]\ {
1CZgb template < typename T1, typename T2 >
6d}lw6L static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/{_:{G!Q0 {
9TC,!0U{_. return t1 / t2;
cuITY^6 }
h438` } ;
mq.`X:e C<tl/NC 这个工作可以让宏来做:
bAqA1y3= p]TAELy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2%m BK template < typename T1, typename T2 > \
2/^3WY1U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:5<UkN)R( 以后可以直接用
=;
Ff4aF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
N4!O.POP 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
x 9fip- (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。。。)
}my`K S,UDezxg Wne@<+mX 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
6i/(5 nQ 26h21Z16q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xy;;zOh` class unary_op : public Rettype
R\[e!g*I {
I!K6o.|1 Left l;
b>ySv public :
z2GY:<s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=Xr.'(U 1yhDrpm template < typename T >
Dlvz) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s$j,9uRr {
|+9&rAg return FuncType::execute(l(t));
dy[X3jQB }
d2$IH#~9B OneY_<*a< template < typename T1, typename T2 >
D0f] $ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J|7 3.&B {
`ERz\`d~Y; return FuncType::execute(l(t1, t2));
M_DwUS1? }
+NUG } ;
V'gh6`v 5{,<j\#L 9pfIzs
su3 同样还可以申明一个binary_op
ECmW`#Otb) Z%UP6% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,ig/s2ZG6X class binary_op : public Rettype
8}:nGK|kx {
h<QY5=SF Left l;
V0mn4sfs Right r;
]`WJOx4 public :
Mi_$">1-W binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)^hbsMhO ?S=mybp template < typename T >
(TM,V!G+U~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C0Z=~Q% {
_+MJ%'>S return FuncType::execute(l(t), r(t));
GM<9p_
B }
_Fg5A7or OY({.uV dX template < typename T1, typename T2 >
hDGF7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>H,*H;6 {
owv[M6lbD return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^-'fW7[m }
_yR^*}xJb } ;
&K,i
f R4d=S4i Tlr v={ 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
uB?ZcF}Tk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"0TZTa1e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~gt@P 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。
dj%!I:Q>u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<1!O1ab 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。。。
Y_P!B^z3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|y!A&d=xYn 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)
V=3b&TkE 下面是修改过的unary_op
Flb&B1 ],].zlN template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yB6?`3A: class unary_op
-UT}/:a {
HxI"
8A Left l;
c:.eGH_f &%Tj/ Qx public :
,R|BG 93hxSRw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,2ar7
5Va 1h5 Akq template < typename T >
C7AUsYM struct result_1
}(u
ol {
e96k{C`j0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&cTU
sK } ;
FVBYo%Ap }ad|g6i` template < typename T1, typename T2 >
[Vt\$ struct result_2
8dhUBJ0_ {
=vhm} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<a+Z;> } ;
QmIBaMI# Z?z.?ar template < typename T1, typename T2 >
~Cjn7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e>7i_4(C {
@lph)A Nk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k VQ\1! }
Aiea\jBv Wm5dk9&x template < typename T >
rVsJ`+L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<54
S {
Y6d@h? ht return OpClass::execute(lt(t));
qIqM{#' ^ }
a.6(K @=kSo
-SX } ;
/u+e0BHo n'w.;
q ReeH@.74 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
:\U{_@?`% 好啦,现在才真正完美了。
g=o4Q<
#^y 现在在picker里面就可以这么添加了:
WjqO@]P6 v*yuE5{ template < typename Right >
|zE'd!7E picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
h)nG)|c {
"
2Dngw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
FxtI"g\0 }
POR\e|hRT] 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。
L j$;:/G \nqS+on] G*v,GR }o{(S%% c[Zje7 @ 十. bind
Z EO WO 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-@06 /! 先来分析一下一段例子
dC4'{n|7 4xJQ!>6 >yh2Lri int foo( int x, int y) { return x - y;}
&iVs0R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\D&KC,i5f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/H+a0`/ 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。
7v_8_K 我们来写个简单的。
M&
CqSd 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
GvlS% 对于函数对象类的版本:
wH6aAV~1 76` .Y template < typename Func >
,,|^%Ct'] struct functor_trait
ei5~& {
n?K typedef typename Func::result_type result_type;
^/=KK:n~ } ;
k-""_WJ~^ 对于无参数函数的版本:
7j)8Djzp| W`*r>`krVJ template < typename Ret >
/5AJ.r struct functor_trait < Ret ( * )() >
lB[kbJ {
s(roJbJ_; typedef Ret result_type;
>i-"<jG } ;
dGTsc/$ 对于单参数函数的版本:
5nVt[Puw '$QB$2~V template < typename Ret, typename V1 >
G9@0@2aY8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@AuO`I@p= {
?b5^ typedef Ret result_type;
<_KIK } ;
-n5)w*b, 对于双参数函数的版本:
VOh4#%Vj $,fX:x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
EDs\,f} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_t}WsEQ+P {
B48={ typedef Ret result_type;
,wdD8ZT'Ip } ;
hwNf~3eJk 等等。。。
h3@v+Z<} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t<?,F )sQ*Rd@t[8 template < typename Func >
-RK- Fu<e struct func_return
uhutg,[ {
m<2M4u template < typename T >
Pd]|:W< E struct result_1
9]o-O]7/ {
W'u># typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`x%>8/ } ;
"Os_vlapHo ps DetP
template < typename T1, typename T2 >
Xm2z}X(% struct result_2
S?BG_J6A7 {
4|#WFLo@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>~+ELVB& } ;
{P#|zp 4C{ } ;
&Z|P2 dI VTHH&$ZNq wJY' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
57'4ljvYi 2jCf T>`3 template < typename Func, typename aPicker >
7W.~ class binder_1
d4z/5Oa {
6Sn .I1Wy Func fn;
QUQ'3 aPicker pk;
NSA-}2$ public :
Tc3yS(aq ^\,E&=/}M template < typename T >
K@w{"7} struct result_1
0NX,QD {
b9dLt6d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0% I=d } ;
@>H75 ,UdVNA template < typename T1, typename T2 >
4x[S\,20 struct result_2
!brf(-sr) {
ZO$%[ftb typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jdJ>9O0A, } ;
R]*K:~DM SGlNKA},A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qK&d]6H
R 3>VL}Ui} template < typename T >
fZA4q0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k~
/Nv=D {
(Px OE return fn(pk(t));
Vj>8a)"B5a }
sZF6h=67D template < typename T1, typename T2 >
<0q;NrvUb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qv/=&_6 {
*<ewS8f*6 return fn(pk(t1, t2));
*$ %a:q1U }
UByv?KZi } ;
cDH^\-z qPfQy
h>OfOx/{q9 一目了然不是么?
85xR2 <: 最后实现bind
f^XOUh {%6`!WW[ Ck7uJI<x template < typename Func, typename aPicker >
pBA7,z"`mP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~Vjl7G\7i {
q.`NtsW!\+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&H:(z4/ }
3n}?bY8@5_ yd`mG{Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
'u<juFr 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。
y;@:ulv[ "o}+Ciul 十一. phoenix
=P
#] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Aj+F
|l 1Nd2{( for_each(v.begin(), v.end(),
7g}w+p> (
gQ1;],_ do_
t" Z6[XG [
:${HQd+ cout << _1 << " , "
zu|\fP ]
2WxQ(:d= .while_( -- _1),
X1vd'> cout << var( " \n " )
M{hg0/}sUW )
qR+!l( );
54li^ +pn
N!:q 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=h73s0] 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
F;0}x;:> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s>n)B^64W 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ng>h"H dQR-H7U Qhcu>ra template < typename Cond, typename Actor >
@A^;jk class do_while
k-OPU, {
Lrq.Ab# Cond cd;
m#Z#
.j_2 Actor act;
Is?La public :
9ahWIO% template < typename T >
^V Zk+'4 struct result_1
a\YV3NJ/A {
PQ$%H>{ typedef int result_type;
+-CtjhoS } ;
2n"V}p>8i# |T)6yDL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+l{= t"'7m^j template < typename T >
LsS
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R2]Z kg {
k%QpegN do
l u%}h7ng {
9kS^Abtk act(t);
&t:Gx<] }
FNY8tv*/x while (cd(t));
b9<#K+L- return 0 ;
t$#jL5 }
A*P|e-&Q8 } ;
!.(P~j][ T&o(N3lW G.d TvLv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/?F/9hL 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(tw)nF 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&/]Fc{]^$f 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。
:; fHDU| 下面就是产生这个functor的类:
1rF]yi:X !*bMa8]* q}#6e]t template < typename Actor >
"v({, class do_while_actor
~=RT*>G_ {
@x'"~"%7b Actor act;
[o+q>|q public :
y0.8A-2: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.Cl:eu,] !1{e|p
7 template < typename Cond >
q0R -7O( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.-oxb,/ } ;
?FF4zI~ kw%};; "PTZ%7YH} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.NC:;@y 最后,是那个do_
x&Kh>PVh\ p &"`RS#Z W~9tKT4 class do_while_invoker
qjdMqoOCjl {
v~V!ayn)wQ public :
[)zP6\I template < typename Actor >
A5R<p+t6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
usK*s$ns {
sAS:-wp return do_while_actor < Actor > (act);
z Q`jP$2 }
sjwo/+2 } do_;
9s$CA4?HP [b>Fn%y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>A"v ed8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
DiwxXqY
最后来说说怎么处理break和continue
T)TfB( 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。
8xV9.4S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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