一. 什么是Lambda
b
IxH0=f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]}Ys4(} 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,
7V@r^/`8N &tbAXU5$ 6n]jx:CZ, 3O4,LXdA class filler
9:g]DIL {
ho6hjhS|u public :
QSzht$8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<!G\%C } ;
gP|-A`y ,gpEXUp\ )sQ/$gJ 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:
RIUJX{? NKEmY-f;
{d#sZT I%:?f{\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4dN <B U T)<^S(57 96;5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sk07|9nU A[@koLCL 6d5J*y2 RX{}
UmU< 二. 战前分析
kWa5=BW2f 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。
Y|wjt\M 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
trjpq{,[U I.Catm2 GzaGTd.b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Is6}VLbB /* --------------------------------------------- */
5~UW=
vector < int *> vp( 10 );
MBjAe!,- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w*~s&7c2B /* --------------------------------------------- */
7jxx,#I: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sMVk]Mb /* --------------------------------------------- */
yaG:}=.3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,?jc0L.'r] /* --------------------------------------------- */
wjH1Ombt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fUCjC*#1 /* --------------------------------------------- */
S8kzAT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$"(
15U 0=U|7%dOL A4rMJ+!5 %A3m%&(m&% 看了之后,我们可以思考一些问题:
WB_BEh[>j 1._1, _2是什么?
OXpN8Dh5 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。
LibQlNW\ 2._1 = 1是在做什么?
IS!OO< 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。
PRUl-v 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。
vm;%713#1 `YwJ.E yEjiMtQll] 三. 动工
\p.yR. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
rZ n@i F_-xp1|
mT -[I<
$aU.M3
template < typename T >
JvvN>bg class assignment
7BINqVS& {
F7j/Zuj T value;
dR_6j} public :
p/nATvh$ assignment( const T & v) : value(v) {}
o
o'7 template < typename T2 >
<[
2?~s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ZI1]B944ni } ;
e-v| 'ZI8nMY }wp/,\_
> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}ssja,; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}6.@ W,H8B%e KIv_
AMr >`WfY(Lq class holder
%x{kd8>u! {
/
yBrlf public :
`V<jt5TS template < typename T >
gd7r9yV assignment < T > operator = ( const T & t) const
_#r00Ze {
@.i#uMWF` return assignment < T > (t);
OE0G*`m }
'@@!lV } ;
ilK*Xo g=t7YQq_~ +'5I8FE- 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:
zdU46|!u 6@8t>"} static holder _1;
O<V 4j, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%1jcY0zEQ JttDRNZAU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[PUu9rz# 而不用手动写一个函数对象。
lqMr@
:t `#l3a (57!{[J T_D] rMl 四. 问题分析
.1;UEb|T 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。
\$.{*f 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。
LFW`ISY{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N%Ta.`r 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d,l?{Ln 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*5k40?w *-5N0K<kQ 五. 问题1:一致性
Q0K$ZWM`7 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?|
.?QYqGcG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N2'aC}
I %>=6v}f,+ struct holder
YK6'/2! {
$qYP|W //
F{a;=h#@Q template < typename T >
t>?tWSNf T & operator ()( const T & r) const
EZ|v,1`e {
4LB8p7$|a3 return (T & )r;
^5Lk}<utw }
n6WKk+ } ;
8aW El% &R@([=1 这样的话assignment也必须相应改动:
EmcLW74 !YjxCx template < typename Left, typename Right >
YcDKRyrt class assignment
}kr?+)wB {
aif;h!
?y Left l;
/A-WI x Right r;
7LrmI~P public :
RfTGTz@H assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lcm[l template < typename T2 >
^O+ (eA7E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[F-GaaM } ;
_7;:*'>a4 8vR_WHsL 同时,holder的operator=也需要改动:
v
'+]T= KB](W template < typename T >
_,T
4DS6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-GCo`PR?b {
/ 'qoKof return assignment < holder, T > ( * this , t);
If,p!L }
Q7XOO3<): wTa u.Bo 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。
Is7BJf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
w90YlWS# J>}J~[ap\J return l(rhs) = r;
[DM0'4 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。
^
UmYW 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
u>"0>U
K$M+"#./ template < typename Tp >
mvZ#FF1,J class constant_t
*$vH]>)p {
*|dr-e_j const Tp t;
V9v20iX public :
XhM!pSl\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TMj;NSc3 template < typename T >
I!S Eb const Tp & operator ()( const T & r) const
yzhNl'Rz {
DpgTm&}- return t;
_{cCo: }
kUgfFa#_ } ;
V3t#kv @GFB{ ;= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~bhS$*t64 下面就可以修改holder的operator=了
LjBIRV7 \]u;NbC] template < typename T >
(*9.GyK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rR#Ditn^ {
aaFT return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;Nj9,Va(t }
Q# B0JT1 $QC1l@[sM 同时也要修改assignment的operator()
;Y^'$I2fR# 9aJIq{ `E template < typename T2 >
VIT|# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LWF,w7v[L 现在代码看起来就很一致了。
Z]]Ur !,m 六. 问题2:链式操作
gQ>kDl^$Ls 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\x}\)m_7M< 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。
cg MF?;V 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。
sF{aG6u 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。
X@\W*
nq 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DpT9"?g7 C_Ewu*T7 template < typename T >
'k X8}bx struct result_1
H&)}Z6C" {
=:^aBN# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?Afe} } ;
3=YpZ\l} __g
k:a>oQ 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:
%tyo(HZQ 4#B'pJMw9 template < typename T >
Y &Cb
struct ref
"B_3<RSL {
vQljxRtW typedef T & reference;
7 $e 6H|j@ } ;
0ra'H/>Ly template < typename T >
gw]%:
WeH struct ref < T &>
;miif {
Q\N*)&Sd<M typedef T & reference;
+i&<`ov } ;
Q 7_5 3f[Yk#" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6c-/D.M o.{W_k/n template < typename T >
D:1@1Jr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
e73=*~kfR {
^m |@pp return l(t) = r(t);
l-+=Yk!X }
zt(lV 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。
kFn/dQ4| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-]Z7^ r/j:A#6M]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
X4
Arn, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8s1nE_3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vYed_'_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
uuC ["Z 最后的布局是:
=,6H2ew Add
MiT0!6Pg / \
SYCL\b Divide 5
4)S99|1 / \
zjpZ] $ _1 3
: ky`)F` 似乎一切都解决了?不。
0MW W(
; 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。
!T{+s
T 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。
QyD0WC}i 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:
'hpOpIsHa +%JBr+1#\ template < typename Right >
5=pE*ETJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Xz_WFLq4 Right & rt) const
ZL(
j5E {
\}Jznzx; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o,6t:?Z }
0k]ApW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?jmP]MM 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。
p
F-Lz<V 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。
1q6)R/P 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。
vK',!1]y 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。
H;/do-W[ 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?
o(*\MTt? 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:
`6Bx8CZ'I x4MmBVqp template < class Action >
Er;/zxg9p class picker : public Action
l0qaTpn {
1Bj.MQ^ public :
|P
>"a` picker( const Action & act) : Action(act) {}
'f5
8Jwql // all the operator overloaded
!eW1d0n'+f } ;
u8Ys2KLpL 2n<Mu Q] 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。
Qs&;MW4q 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:
G4*
LO >y3FU1w5d template < typename Right >
>q"dLZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`i.BB jx` {
{VcRur}&Y8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=zkN63S }
-DI
>O/ 7he73 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1m*)MZ) 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。
EA"hie7 lLD#|T3 template < typename T > struct picker_maker
\V? .^/ {
Q:-T'xk@ typedef picker < constant_t < T > > result;
TnF~'RZYb } ;
)DgXsT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B7%K}|Qg {
4ud(5m;Rle typedef picker < T > result;
:zY4phR } ;
2"IV 8y
LcTA$T 下面总的结构就有了:
Q:A#4Z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
nLN0zfhE# picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
}Fe6L;^; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@{Rb]d?&F? 至此链式操作完美实现。
ZQ`8RF *v @j!,8JQEd n7[nl43 七. 问题3
b>ai"! 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,'8%'xit roADC?@r template < typename T1, typename T2 >
tFmB`*!% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6,>$Jzs)5E {
K*~{M+lU7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zp}7p~#k^ }
p<5]QV7st Q((&Q?Vi 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:
sxNf"C=-. [D"6& template < typename T1, typename T2 >
z|#*c5Y9w struct result_2
qG9a!sj {
KF%BX~80C typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y;b#qUd5a } ;
G6G Bqp6| %e
iV^> 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?
DbMVbgz<e 这个差事就留给了holder自己。
V]H(;+^P .?Eb{W)^br @6;OF5VsQ template < int Order >
@:N8V[*u class holder;
A8%
e_XA template <>
"n%j2"TYJj class holder < 1 >
)N.3Q1g- {
0L}`fYf public :
TU|#Pz7n-Z template < typename T >
,GSiSn struct result_1
+( LH!\{^ {
#-L0.z( typedef T & result;
lC5zqyG } ;
#u&fUxM:AS template < typename T1, typename T2 >
+7.|1x;C struct result_2
,=)DykP {
zluq2r typedef T1 & result;
\BHZRytQF } ;
9g6$"',H template < typename T >
[ V.67_~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OyO<A3 {
X!KX4H return (T & )r;
Cl0kR3Y }
MCE@EFD`\ template < typename T1, typename T2 >
q{w|`vIb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|"*P`C= {
\K$\-]N+ return (T1 & )r1;
;\pr05 }
8m+~HSIR } ;
gj^)T_E_ F_@B ` , template <>
e{x>u( class holder < 2 >
b|i4me@ {
~XR('}5D public :
|lNp0b template < typename T >
72l:[5ccR struct result_1
}a" =K%b<\ {
A$2
;Bf typedef T & result;
64'2ICf#m } ;
j@xIa-{* template < typename T1, typename T2 >
bxa>:71 struct result_2
:<g0Ho?e {
_7!ZnJrR typedef T2 & result;
P'KA-4! } ;
h8/tKyr8( template < typename T >
8ZtJvk` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"Q@m7j)( {
u!X~!h-6~ return (T & )r;
[RBSUOF }
"(=g7,I4 template < typename T1, typename T2 >
pA8bFtt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CR [>5/:M {
DuC#tDP return (T2 & )r2;
K~:SLCv
E% }
4)iP%%JH } ;
`l45T~`]$ c/Pql!h+ []>rYZ9bv 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> >。
c/$].VG0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jf)cDj2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^\PRzY f0P,j~] return l(i, j) = r(i, j);
JSUD$|RiJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b%lH=u !Q\*a-C return ( int & )i;
(BY 0b%^ return ( int & )j;
lJ3VMYVrUP 最后执行i = j;
V7WL Gy., 可见,参数被正确的选择了。
M6wH$!zRa 4q.;\n _|e&zr +.Vh<:? <y7{bk~i 八. 中期总结
db 99S 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
>_j(uw?u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[W
)%0lx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jm%P-C
@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
k[ *9b:~ 3w^W6hN) 18X?CoM~ h1S)B|~8 (?Ko:0+* Ucv7`W
gr 九. 简化
h] ho? K 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
;?u cC@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lL zR5445) 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
kk5&lak2V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>r`O@`^U +-*/&|^等
2#NnA3l]x% 2. 返回引用。
g7323m1= =,各种复合赋值等
DOu^
3. 返回固定类型。
igL5nE=n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9Qszr=C0 4. 原样返回。
|ufT)+: operator,
~Bl,_?CBr 5. 返回解引用的类型。
d>u^7: operator*(单目)
&&CrF~
6. 返回地址。
_wXT9`|3 operator&(单目)
aNry> 2: 7. 下表访问返回类型。
-`8@ operator[]
ft7M9<#v 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n
^9?(a4u operator<<和operator>>
TeuZVy8a v8F{qT50 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
62nmm/c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Kz
b-a$ vRtERFL template < typename Left >
yW?-Z[ struct value_return
M gP|'H3\ {
B^9C}QB template < typename T >
Sm[#L`eqW struct result_1
^6# yL6E,~ {
R@grY:h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
z~f;}`0 } ;
xJw"
8V< 64b AWHv template < typename T1, typename T2 >
1PxRj struct result_2
kKRu]0J~[ {
. AA#
G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
P'iX?+* } ;
g@x72$j } ;
V}TPt6C2 Ur 1k3 ^jL44?W}l 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,Gy,bcv{ EwcFxLa!F 下面我们来剥离functor中的operator()
_S[@?]=`b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FS8l}t <VU-ja*(J return l(t) op r(t)
\X6q A-Ht return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8\E=p+C return op l(t)
R6X2d\l# return op l(t1, t2)
8m
H6?,@6 return l(t) op
+Y*4/w[
return l(t1, t2) op
=mQY%l return l(t)[r(t)]
b&A/S$* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DNj<:Pdd) $'}| /D 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Q65M(x+oy 单目: return f(l(t), r(t));
7h(
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)+v5H 双目: return f(l(t));
d$o m\@ return f(l(t1, t2));
!!A(A^s 下面就是f的实现,以operator/为例
iLQO
.'{U dH0>lV struct meta_divide
)/f#~$ws {
W|{!0w template < typename T1, typename T2 >
O:+y/c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>9XG+f66E {
E_30)"] return t1 / t2;
A##Q>|>) }
Dd0yQgCu } ;
b"@-9ke5I nzxHd7NIZ 这个工作可以让宏来做:
\8*j"@ !H us5Zi# } #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
K
HNU=k template < typename T1, typename T2 > \
rp
@%0/[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?r]0 %W^ 以后可以直接用
)w}'kih DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S&=@Hj- 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
ZH=Bm^ (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。。。)
}x{1{Bw>Y L4+R8ojG J7wwM'\ 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
r_ m|?U
% W@GU;Nr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cMtUb class unary_op : public Rettype
QHXpX9 {
_eQ-'") Left l;
#mioT",bm= public :
b+RU <qR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6V9r[,n IY~I=} template < typename T >
}|-8-; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B~Z61 {
j AoI`J return FuncType::execute(l(t));
9]chv>dO)= }
W7s <b4}
B template < typename T1, typename T2 >
Z@m5hx& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V/\`: {
l YdATM(h return FuncType::execute(l(t1, t2));
oQVm)Bn'R }
we}5'bS> } ;
CyVi{"aF3 hYFi"ck =JTwH>fD 同样还可以申明一个binary_op
a~VW?wq <vs*aFq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S"+#=C class binary_op : public Rettype
=%}(Dvjv {
$+{o* Left l;
4*n1Xu7^x Right r;
B'B0 e` public :
~y 2joStx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vPZ0?r_5W 0aGauG[ template < typename T >
HWL? doM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0|hOoO]?q& {
v-F|#4Q=ut return FuncType::execute(l(t), r(t));
D!)h92CIDm }
P$O@G$n =L"I[ template < typename T1, typename T2 >
e=tM=i" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z0~,cO8~ {
ev7A;; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Nb0T3\3W }
RY,L'GtO } ;
FD8 PJKxh%J tOj5b7'ui 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
:-2sKD y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
a[=B?Bd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5P('SFq'= 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
NP.qh1{NP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j)mS3#cH 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#5{lOeN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q\^BOdX^` 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
tnXW7ej ^ 下面是修改过的unary_op
wqE2n =xH>,-8} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
zyK11 class unary_op
#)T'a {
I$TD[W Left l;
s,laJf Tz(Dhb, public :
lP(<4mdP M;z )c|Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.D=#HEshk b3=XWzK5 template < typename T >
v9D[|4 struct result_1
e7Sg-NWV {
'F1<m^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X-"0Zc } ;
-zH-9N*c TU| 0I template < typename T1, typename T2 >
Pj^Ccd'>= struct result_2
>LU !Z {
xLbF9ASim typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CS xB)- } ;
MA mjoH V2 }.X+u&< template < typename T1, typename T2 >
_2})URU<S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ka8=`cn {
2Aq+:ud)P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!uKuO }
:r_/mzR# rN~V^k template < typename T >
~VF?T~Kr_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)d5mZE!3
{
*u34~v16, return OpClass::execute(lt(t));
4Gh%PUV# }
!NhVPb, @jr$4pM? } ;
2$ \#BG (>om.FM Nm0|U.< 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
cl'qw## 好啦,现在才真正完美了。
0te[i*G 现在在picker里面就可以这么添加了:
$O9#4A; M[Jy?b) template < typename Right >
i:^
8zW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*pGbcBQ {
`b5pa `\4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
; JHf0 }
l'\m'Ioh 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#fF';Y7 V#-8[G6Ra 4L2TsuLw lHgmljn5u L3C'q 十. bind
`[4{]jX+< 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
)9rJ]D^B 先来分析一下一段例子
DM !B@
["Jt2 A@ G%*\UZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
^<e(3S: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y-:d`>b>\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
){i
9,u") 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
f@xjNm*'Z 我们来写个简单的。
&m@DK> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v}"DW? 对于函数对象类的版本:
DIc -"5~ Czd)AVK
template < typename Func >
^pvnUODW[ struct functor_trait
^{+_PWn {
?w "zW6U typedef typename Func::result_type result_type;
k Rp$[^ma } ;
}$'T=ay& 对于无参数函数的版本:
h\OMWJ~ @w[HXb template < typename Ret >
bjs{_? struct functor_trait < Ret ( * )() >
D +9l$**a {
*f+DV[DF typedef Ret result_type;
<a%RKjQvT } ;
{c AGOx wd 对于单参数函数的版本:
8<X;
8R b,RQ" { template < typename Ret, typename V1 >
P?YcZAJT* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
IaR D"oCH {
nTPq|=C typedef Ret result_type;
xAAwH@ + } ;
USyOHHPW@ 对于双参数函数的版本:
69{q*qCW vHx[:vuq: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A]s|"Pav, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^9?IS<N0] {
p#AQXIF0 typedef Ret result_type;
kR;Hb3hb } ;
QpMi+q
Y 等等。。。
S8)6@ECC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Jm*wlN
[> rTtxmw0 template < typename Func >
B["C~aF struct func_return
2G BE=T {
.OSFLY#[? template < typename T >
IX 2 dic' struct result_1
&^^V*O {
O/PO?>@-/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6^"Spf] } ;
`-82u :" J0x)NnWJ template < typename T1, typename T2 >
Meo.
V|1 struct result_2
p u6@X7W" {
pK@8= + typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i}r|Zo } ;
ORo,.#< } ;
(<xl _L:*. xr1,D5 TKZ[H$Z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W(,3j{d2i $~<]G)*Z template < typename Func, typename aPicker >
'/QS
sZR class binder_1
EHX/XM {
@PyZ u7' Func fn;
|#`qP^E aPicker pk;
me&'BQ public :
{Z(kzJwN tsN,yI]-VA template < typename T >
Z+G/==%3#, struct result_1
S;I}:F#5 {
e4(E!;Z!QF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZA6)@Mn } ;
MPD<MaW$ xv>]e <": template < typename T1, typename T2 >
XMw*4j2E struct result_2
>K-S&Y {
qv.s-@l8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3DS&-rN } ;
Iju9#b6 F!&$Z
. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<#F@OU TnQ"c)ta template < typename T >
B0|!s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-]kvM {
;HoBLxb P
return fn(pk(t));
.l$:0a }
h0)Dj(C template < typename T1, typename T2 >
k}FmdaPI' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I::|d,bR! {
]YWz;Z return fn(pk(t1, t2));
Dg
o-Os@ }
TNkvdE-S } ;
fuF!3Q 1j?+rs+o- _|I`A6`= 一目了然不是么?
jWqjGX` 最后实现bind
\x;`8H Bw25+l Px ="J *v> template < typename Func, typename aPicker >
YML]pNB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a(oa?OdJ {
u4vyj#V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uJ
T^=Y }
@p ZjJ<9QM u.dYDi 2个以上参数的bind可以同理实现。
2R];Pv 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。
8(ej]9RObU lgQ"K(zY 十一. phoenix
chA7R'+LA Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Xli$4 uL
a|eHo%Qt for_each(v.begin(), v.end(),
VMIX=gTZ (
7-# do_
+FJ+,|i [
y7~y@ 2 cout << _1 << " , "
o&ETs)n| ]
+^|_vq^XR .while_( -- _1),
Lv
UQ&NmY cout << var( " \n " )
IRyZ0$r:e\ )
%8{nuq+c );
wl7 (|\- RG_.0'5=hc 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:
B-UsMO 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
.C,D;T{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`Vl9/IEk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
YJu~iQ`i {;vLM*
' 03H0(ku= template < typename Cond, typename Actor >
y4)iL?!J~ class do_while
M>[e1y>7 {
z"P/Geb:O Cond cd;
`3yK<- Actor act;
Z@,[a public :
oju,2kpH7# template < typename T >
%y_{?|+ struct result_1
TyhO+; {
GRh430V[ typedef int result_type;
|p.|zH } ;
JIPBJ qWM+!f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5Mz:$5Tm 1]69S( template < typename T >
ny1;]_X_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pZz\o {
[ylRq7^e do
7YFEyX10d {
\{v e6`7Rn act(t);
#MFIsx)r }
=;"=o5g_ while (cd(t));
lhC hk7l return 0 ;
PdtL
Cgd }
-}_1f[b } ;
$C{,`{= _ee<i8_Va sGa}Cf;H@g 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ad&VOh+0 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。
$[UUf}7L 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
wJj:hA} 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
p(6 sN= 下面就是产生这个functor的类:
P ; h8 ?N^1v&Q ?4^ 0xGyE template < typename Actor >
V503 class do_while_actor
Y (pUd3y {
T+e*' <!O Actor act;
.cm2L,1h public :
"VDMO^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[ ou$* J$5Vjh'aM template < typename Cond >
=f!clhO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t{s*,X\b } ;
,l Y4WO Xv3pKf-K TJ1h[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Wy%FF\D.Y 最后,是那个do_
6$[7hlE U*b7 Pxq; Z?xRSi2~7 class do_while_invoker
IVY)pS"pR" {
@{W"mc+ public :
R0%M9;>1 template < typename Actor >
AmC?qoEWQ7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zy5FO<-> {
n*Uk<_WA return do_while_actor < Actor > (act);
.G#li(NWH }
3~VV2O } do_;
bF6J>&]! }wkY`" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<v'&Pk< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7i!Vg V 最后来说说怎么处理break和continue
!I.}[9N 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。
'%82pZ,? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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