一. 什么是Lambda
'x,GI\;? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S,Wl)\ 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,
YNgR1:l $:u7Dv}\ 3@TG.)N4 C*y6~AYN# class filler
r< ?o}Qq {
O{ %A&Ui public :
0]eh>ab> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!OoaE* s } ;
me[J\MJ;w^ ?V5Pt s oY2?W 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
kL PO+lg+ 8~s-t =O3I[ MY?O/,6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i5E:FS^!I iVpA@p g?A5'o&Yu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Sp`fh7d.( iZ.&q
6 mWN1Q<vn,l *@G(3 n 二. 战前分析
0'%+X| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
cfC; eRgq~ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
g3|Y$/J7P ^E<~zO=Z )0n29 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#}t1 /* --------------------------------------------- */
(J^Lqh_ vector < int *> vp( 10 );
R(/[NvUb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
71L\t3fG /* --------------------------------------------- */
."F'5eTT~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>d27[% /* --------------------------------------------- */
_!C)r*0( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vA2,&%jw /* --------------------------------------------- */
xu"94y+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B'KXQa-$O /* --------------------------------------------- */
&w;^m/zP3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>G4HZE 5}X<(q( e"o6C\c ,Y g5X 看了之后,我们可以思考一些问题:
STXqq[+Rf 1._1, _2是什么?
m|nL!Wc 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。
GLaZN4` 2._1 = 1是在做什么?
_Qm7x>NT4 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。
Y @XkqvX 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。
$/<"Si&( A"\P&kqMV \N`fWh8& 三. 动工
j'#jnP*P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
1IOo?e=/bM ;l/}Or2 M9(ez7Z kwDh|K template < typename T >
"q9~C class assignment
zt)p`kd D {
#uD)0zdw T value;
e9z$+h public :
G!!-+n< assignment( const T & v) : value(v) {}
r6F{ template < typename T2 >
>+Sv9S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e'k;A{Oh } ;
}J+ce %jbJ6c )){PBT}t] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&jXca| wAR 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pIID=8RJ. Wz6]*P`qv ~8H&m,{j m0xJ05Zx class holder
>G-8FL {
PZ public :
q:`77 template < typename T >
pgz:F#> assignment < T > operator = ( const T & t) const
klK-,J {
ot|N;=ZKo return assignment < T > (t);
p|&ZJ@3 }
vHs>ba$" } ;
$'A4RVVT iX8h2l ^ [X|As2 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%e^&N#%6r {\vI9cni|" static holder _1;
'h!h! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o9KyAP$2 bc3|;O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
avu*>SB 而不用手动写一个函数对象。
Ij;==f~G Whv]88w{ HpB!a,R6B 7>nhIp)) 四. 问题分析
+8LM~voB 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
,~?A,9?%: 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ttK,((=@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M(n<Iu4^_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b34zhZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2x7(}+eD c&E*KfOG 五. 问题1:一致性
c[(yU#@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
/#-,R,Q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A5CdLwk i&A{L}eCr: struct holder
)LkM,T {
tj#=%m?8V; //
;Ri 3#*a= template < typename T >
52>[d3I3 T & operator ()( const T & r) const
4mEzcwo' {
>X;xIyRL return (T & )r;
=]=B}L` }
fp.!VOy } ;
+IwdMJ8&8 Xtuhc dzu[ 这样的话assignment也必须相应改动:
Hnfvo*6d.e T6sr/<#<( template < typename Left, typename Right >
kVV\*"9y class assignment
fC=fJZU7$ {
<T(s\N5B= Left l;
=}~NRmmF Right r;
I["F+kt^^ public :
e(?:g@]-r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6?53q e template < typename T2 >
GLo\q:5A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0L!er%GM } ;
4fu'QZ(} 5Waw?1GL 同时,holder的operator=也需要改动:
Wr]O 4a\n4KO X template < typename T >
mZ`1JO9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
' oBo| {
l'|E,N>X return assignment < holder, T > ( * this , t);
\BN|?r$a }
^H'hD J9g|#1G 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/yLzDCKn 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aXRv}WO$>k _aVJ$N. return l(rhs) = r;
/)sDnJ1r 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
*
eA{[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Gh2#-~|cB %GM>u2baw template < typename Tp >
^$e0t;W= class constant_t
/m97CC#+ {
`-~`<#E[ const Tp t;
x}v1X`6b public :
&J\B\` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\eEds:Hg template < typename T >
WLE%d]'%M const Tp & operator ()( const T & r) const
:9(3h" {
`2>XH:+7F return t;
`>%- }
pNP_f:A| } ;
.6\T`6H=a 7*+Km'=M 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
LEWa6'0rq 下面就可以修改holder的operator=了
r])Z9bbi nHrP>zN template < typename T >
:_>\DJ'> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L_E^}^1! {
xcHen/4X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D0f*eSXE{ }
DNmb[ :aHcPc: 同时也要修改assignment的operator()
=.DTR5(_h VK9Q?nu template < typename T2 >
JRD8Lz]Q3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
UMT\Q6p 现在代码看起来就很一致了。
k}X[u8A xM%
pvx.'L 六. 问题2:链式操作
9H>BWjS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g8KY`MBnC& 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。
,g%o 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。
w-r_H!- 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。
Ft3I>=f{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BlL|s=dlQV w2k<)3 g~ template < typename T >
-<xyC8$^$ struct result_1
:MK=h;5Z {
IeZ&7u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mU50pM~/i } ;
]+mjOks~ 3u*82s\8T 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:
jH(&oV JwjI{,jY template < typename T >
Rl1$?l6Rf struct ref
` ovgWv {
\N? 7WQ typedef T & reference;
FtN}]@F } ;
f?Z|>3.2 template < typename T >
D@#0 dDT struct ref < T &>
XjxPIdX_H {
#$FY+` typedef T & reference;
)9MrdVNv } ;
u %'y_C3 /oFc03d 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vmvFBzLR ZBF1rx? template < typename T >
\<X2ns@Tf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ln fm0 {
-xz|ayn return l(t) = r(t);
_r]nJEF5 }
o!=WFAi[pX 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。
3B;}j/h2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3I]Fdp)' RE 9nU%! 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
MA$Xv`6I\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Gbn4*<N _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l~rb]6E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oKRFd_r + 最后的布局是:
alc] Add
DKTD Z* / \
"?P[9x} Divide 5
L@nebT;\' / \
G,=F<TnI' _1 3
R5~gH6K| 似乎一切都解决了?不。
'#A:.P 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
#I;D 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
qcYNtEs*c OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
y+A{Y tfA}`*$s template < typename Right >
%kq ^]S2O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H'Ln
P>@n# Right & rt) const
8bt53ta {
;T>+, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9#Bx]wy }
;gUXvx~~r 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8 aZ$5^z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Pxqiv9D<R 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
=-Nsc1& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
;\x~ '@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
HxZ.OZbR 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
;SKcbws 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
+;dXDZ2 q? 9GrwL8F template < class Action >
]IS;\~ class picker : public Action
4%J|D cY2 {
&wjB{% public :
+xZQJeKb
picker( const Action & act) : Action(act) {}
p,;mYm s // all the operator overloaded
LWD#a~ } ;
nv)))I\ w.uK?A>W, Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
hg8Be6G< 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
DvYwCgLR s/t11; template < typename Right >
yUe+":7k. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=Dk7RKoHF {
@\jQoaLT$_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_=EZ `!% }
~RInN+N# @VK6JjIq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZdH1nX(Yh3 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。
/c#l9&, ! Mo`^t template < typename T > struct picker_maker
. :a<2sp6 {
TBnvV 5_ typedef picker < constant_t < T > > result;
K&dT(U } ;
DW|vMpU]u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$P nLG]X {
2+:'0Krc typedef picker < T > result;
,{8v4b- } ;
OKAkl #wjH4DT 下面总的结构就有了:
u-szt ? O| functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
:u/mTZDi picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
jct./arK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:Q7mV%% 至此链式操作完美实现。
7@l<?
( ="'- & DP*@dFU" 七. 问题3
2h q>T&8 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!Lkm? (_ h e&V# # template < typename T1, typename T2 >
8+&JQ"UaB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hb!6ZEmN% {
>DP:GcTG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3=-
})X; }
>1ZJ{se g5Td("&n 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
/:p8I6;
RJ}#)cT template < typename T1, typename T2 >
X;!~<~@Y struct result_2
bfdVED {
O('Nn]wo~9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
OipqoI2 } ;
;^ 3$kF ; )llt
G 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?
+pp9d-n 这个差事就留给了holder自己。
CVQB"L cp%ii' $Q/Ya@o template < int Order >
-5k2j^r; class holder;
#SnvV template <>
9 Cvn6{ class holder < 1 >
X+l'bp]Ry {
:E'P7A
public :
_| zBUrN template < typename T >
62\&RRB
i struct result_1
_Y!sVJ){,c {
KDTDJ8 typedef T & result;
CS@&^SEj } ;
&=Y e6 f[ template < typename T1, typename T2 >
.:9s}%Zr struct result_2
R#eg^7HfX {
F,T~\gO5, typedef T1 & result;
-^SA8y } ;
|/T43ADW template < typename T >
,.v7FM^gO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7bF*AYM {
Y7SacRO return (T & )r;
DWm SC}{. }
n:4uA`Vg template < typename T1, typename T2 >
Z
cpmquf8L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/3B6Mtb {
1%`7.;!i return (T1 & )r1;
BX< dSK }
AGq>=avv } ;
]KuMz p! ]'h; {;ug template <>
XG 0v class holder < 2 >
VQxpN 1 {
vAi$[p*im public :
*>."V5{;S template < typename T >
ax|1b`XUr" struct result_1
k;Fh4Hv {
\40YGFO typedef T & result;
&.N$ } ;
r;m`9,RW template < typename T1, typename T2 >
p#@Z$gTH`' struct result_2
O#_b7i {
<Kt3PyF typedef T2 & result;
>M;u*Go`QO } ;
g^~Kze template < typename T >
gEJi[E@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&`!^Zq vG {
aGoE,5 return (T & )r;
7r
0,>
3" }
n&Yk< template < typename T1, typename T2 >
thW< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=Ho"N`Qy {
IL!=mZ>2O return (T2 & )r2;
h(' )" }
t"AzI8O } ;
}!s!;BOx DQXS$uBT Wa'sZ# 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> >。
Q-eCHr) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g,kzQ}_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
cAuY4RV K@:m/Z}|4 return l(i, j) = r(i, j);
HY}j!X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+R.N%_
p{Sh F. return ( int & )i;
?mYYt]R return ( int & )j;
K : LL_, 最后执行i = j;
J5yidymrpW 可见,参数被正确的选择了。
E4[}lX} |$+5@+Zz |qN'P}L 3,eIB( ma& To= 八. 中期总结
"Ty/k8? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
KfY$ka[}"S 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,,<PVTd 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uCP>y6I 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rrBAQY|. KMK`F{ t?)pl2!A [=%YV# O C>QIrZu Oejq@iM"( 九. 简化
, c;eN 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。
b=[?b+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0$vj!-Mb^j 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
E~hzh /,34 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
slW3qRT\k +-*/&|^等
Mi7y&~, 2. 返回引用。
(ywo
a =,各种复合赋值等
#-#NqX: 3. 返回固定类型。
*nTU#U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/VTM 9)u 4. 原样返回。
[=TCEU{"~ operator,
k#JQxLy# 5. 返回解引用的类型。
XvGA|Ekf< operator*(单目)
]!{y
a8 6. 返回地址。
K
k[`dR; operator&(单目)
@y|_d 7. 下表访问返回类型。
-X1X)0v$ operator[]
n!ok?=(kQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9w4sSj` operator<<和operator>>
I9y.e++/ F[`ZqW 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。
mY&ud>,U: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-uR72f jUMf6^^ template < typename Left >
H{G{H=K_ struct value_return
]B4}eBt5)@ {
b"j|Bb template < typename T >
#=,(JmQPt struct result_1
#`SD$; {
KLQ!b,=q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9IZu$- } ;
QLq@u[A $1Nd_pD= template < typename T1, typename T2 >
&jQ?v@|1c struct result_2
rR{,)fX; {
4sFv?W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
":W%,`@$ } ;
GH4iuPh] } ;
L/r@ S' IMLsQit* ~6[*q~B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sq0 PBEqq lPP,` 下面我们来剥离functor中的operator()
.0y%5wz8j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~P f5ORoe r.3KPiYK return l(t) op r(t)
g@v
s*xE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fP-|+TyO return op l(t)
dE=Ue#1U@5 return op l(t1, t2)
8HErE<_( return l(t) op
Qo0H return l(t1, t2) op
r0dDHj~F return l(t)[r(t)]
6L4$vJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6j9)/ HP c+' =hR[ 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:
&*,:1=p 单目: return f(l(t), r(t));
@ GDX7TPV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QB{rVI>mI! 双目: return f(l(t));
}xb=< return f(l(t1, t2));
OEgI_=B 下面就是f的实现,以operator/为例
le>Wm&E m~l
F`? struct meta_divide
@9G- m(?* {
df*w>xS template < typename T1, typename T2 >
RuRt0Sd3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f"5g>[1 {
+Ezgn/bS& return t1 / t2;
5F $V`kYT }
QBJ3iQs1 } ;
j6}R7$JR aw $L$7b} 这个工作可以让宏来做:
%:C ]7gQ r64u31.) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!
T9]/H? template < typename T1, typename T2 > \
Yx d X#3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-p,x&h,p 以后可以直接用
b'@we0V@S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v"DL'@$Ut{ 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
H: {7X1bV (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。。。)
Xh+ia#K hZ\+FOx; 8nNsrat 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
A7XnHPIw QDmYSY$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#=e;?w class unary_op : public Rettype
JqU ADm {
~|+zJ5 Left l;
^s/ public :
|Rzy8j* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ze^jG-SL$9 q }C+tn"\ template < typename T >
GR4?BuY, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H^%.=kf {
-`c:}m return FuncType::execute(l(t));
6)gd^{ }
><?BqRm+ `m~syKz4A template < typename T1, typename T2 >
V`hu,Y;% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e_3CSx8Cc {
?:rx1}:F return FuncType::execute(l(t1, t2));
h rN% }
w=b(X
q+: } ;
lT8\}hNI+ E">T*ao VrP}#3I 同样还可以申明一个binary_op
- 0HkT Y uV6g[J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yl]FP@N( class binary_op : public Rettype
2YwVU.*> {
$A\m>*@ Left l;
ekSY~z=/u Right r;
i^z`"3#LE public :
wVK*P
-C binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QGnxQ{ko sYbH|} template < typename T >
?h\mk0[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MFit|C {
;^k7zNf- return FuncType::execute(l(t), r(t));
o,Z{ w" }
/M0/-pV9 B\`Aojw"E? template < typename T1, typename T2 >
7hNb/O004 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/L=(^k=a.; {
}2>"<) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qB6dFl\ ( }
<|6%9@ } ;
/)|X.D /ci]}`'ws ilLBCS} 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
_uxPx 21g} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
mPZGA\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3C>qh{z" 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。
43:t
\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V-O(U*] 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。。。
CX/(o] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P1kB>"bR 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)
0`#(Toe{B 下面是修改过的unary_op
=odkz}bU KlxN~/gyik template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2i=H"('G)+ class unary_op
PK6iY7Qp) {
#} ,x @]p Left l;
X!,@j\L P~C rtTss public :
pJpNO$$w [`fI:ao| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%FkLQ+v/< Xh3; template < typename T >
.#6MQJ]OH struct result_1
70W"G
X& {
t={0( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q%3<Juq~$ } ;
OmMX$YID pgc3jP! template < typename T1, typename T2 >
@|-OJ4[5 struct result_2
Qc-(*} {
;6;H*Y0,|E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+=@ ^i' } ;
'"YYj$>
' 7v~j=Z> template < typename T1, typename T2 >
'VnwG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x!7yU_ls` {
Nud,\mXrY[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mO rWJ~= }
E0f{iO;} xN->cA$A template < typename T >
y2Bh?>pg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:KE/!]z {
+a)E|(cN return OpClass::execute(lt(t));
HD`>-E# }
F3E[wdT JNU/`JN9f } ;
I2Ev~! TR vZ !XE aF]8 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
E)p9eU[# 好啦,现在才真正完美了。
sa-9$},z4 现在在picker里面就可以这么添加了:
}6m?d!m lJ template < typename Right >
HOW7cV'X picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
o
\L!(hm {
S>:,z}i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=]>%t] }
4*H"Z(HP 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。
-$k>F# xF8S*,#,* I}0_nge J1F{v)T'? UsW5d]i}Y 十. bind
t 0O4GcAN 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。
f?UzD#50D 先来分析一下一段例子
`iixq9xi 02b6s&L a+z2Zd!u\x int foo( int x, int y) { return x - y;}
tai Vk4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2:^njqX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^$?qT60%d| 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
|m>}%{ 我们来写个简单的。
e-6w8*!i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#6> 6S;Ib 对于函数对象类的版本:
FvImX W4(?HTWZ template < typename Func >
)m#']c:rg struct functor_trait
fj']?a!m {
?T'][q typedef typename Func::result_type result_type;
2W$lQ;iO } ;
SG]K 对于无参数函数的版本:
WStnzVe T 1Cs>#) template < typename Ret >
M}FWBs'*| struct functor_trait < Ret ( * )() >
05e>\}{0 {
Wr%7~y*K typedef Ret result_type;
I48VNX } ;
,@CfVQz 对于单参数函数的版本:
4('JwZw\! k=n
"+ template < typename Ret, typename V1 >
d]B=*7] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{U @3yB {
&"S/Lt typedef Ret result_type;
?l6jG } ;
aC\4}i< 对于双参数函数的版本:
NB)t7/Us F?]N8W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g:~+Pe struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
TipHV;|e {
%v=!'?VT typedef Ret result_type;
#+jUhxq } ;
H!eh
J$[ 等等。。。
-Zy)5NB-tZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o:\XRPB >{&A%b4JF template < typename Func >
VWa|Y@Dc] struct func_return
zG%
|0
{
vA>W9OI
template < typename T >
,b.n{91[]x struct result_1
wh6&>m#r {
GW
m4~]0E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l)Mh2lA,= } ;
W<'<'z5 $$gtZ{ukQ template < typename T1, typename T2 >
0s%6n5> struct result_2
hPO>,j^ {
P;U@y"s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O%$O(l } ;
Rt4di^v } ;
KTmaglgp CT"Fk'B' k|j:T[_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L|67f4 +VOb template < typename Func, typename aPicker >
w-rOecwFvu class binder_1
[b1hC ~I; {
[thboP.? Func fn;
uWc: jP aPicker pk;
Uf2:gLrF public :
c E76L%O xqWj|jA template < typename T >
i^/54 struct result_1
K`(#K#n {
^KH%mSX> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LknVqZ|k } ;
iZ Ta>@ bXvbddu)} template < typename T1, typename T2 >
h$&rE@N| struct result_2
FAtWsk*pgY {
\R Z3Hh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-Enbcz(B } ;
`ue?Z%p| ,+-h7^{` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mQ,{=C=D # #>a&, template < typename T >
:~-i&KNk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;&mxqY8`' {
rw*M&qg!z return fn(pk(t));
t-EV h~D1p }
B$7[8h template < typename T1, typename T2 >
ZKQo#!} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yBe(^ n {
ZR
mPP return fn(pk(t1, t2));
?!m ma\W }
/Sj_y*x1e } ;
;Jo*|pju qw0~*0} fLM.kCD?u 一目了然不是么?
+$~8)95<B 最后实现bind
ZgBckb |Gc&1*$ npj5U/
template < typename Func, typename aPicker >
RpeBm#E2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'FxYMSZS$ {
BvJ\x) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^ 0eO\wc?O }
ybYXD? am(#Fa 2个以上参数的bind可以同理实现。
J/[7d?hI/ 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。
\E&th p s((b"{fFb 十一. phoenix
">,K1:(D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ou!)1UFI eoL0^cZj for_each(v.begin(), v.end(),
B[7A (
FvA|1c do_
@7X\tV.Z [
K*:Im#Q cout << _1 << " , "
1:5P%$?b ]
*vD/(&pQ1: .while_( -- _1),
E6Q91Wz9f cout << var( " \n " )
0STk)>3$- )
SZE `J:w );
4K'|DO|dH ZmP1C`> 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:
ku-cn2M/ 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
:SdIU36 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%|bN@@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.W-=x,`hY4 pKYLAt+^> BArJ"t*/z template < typename Cond, typename Actor >
wRj~Qv~E class do_while
*Ji9%IA {
Sy:K:Z|[U Cond cd;
9<w=),R`8 Actor act;
`U!(cDY public :
)2toL5 Q template < typename T >
*.,8,e8Vq struct result_1
flPZlL {
DbQBVy typedef int result_type;
fGG
9zB6 } ;
@21u I{ L*IU0Jy> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+Bn?-{h= nE^wxtY template < typename T >
k=FcPF" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pBvo M={2! {
W*3o|x do
Ipg\9*c` {
ym[+Rw act(t);
,A^L=+ }
9M;I$_U`vj while (cd(t));
{#0Tl return 0 ;
% hNn%Oy:E }
O${r^6Hh } ;
?'T"?b< Y0rf9 d{?)q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5#P: "U 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。
#% qqL 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。
D.
77WjwQ 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。
1RURZoL 下面就是产生这个functor的类:
?DJuQFv >[
@{$\?x: ,,XS;X? template < typename Actor >
QZWoKGd}+ class do_while_actor
FV`3,NFk {
@f-0X1C."N Actor act;
y B1W>s8& public :
y+l<vJu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ST#PMb'izn h=:*7>} template < typename Cond >
;U8dm" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YHJ' } ;
F=:F>6` W&Y4Dq^ /95FDk> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D5}DV 最后,是那个do_
pn+D@x#IA :U7;M}0 n}) class do_while_invoker
$&bU2 ] {
DrW/KU,{+( public :
LPsh?Ca?N template < typename Actor >
%L.lkRs do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Pxap;;\ {
:p,c%"8 return do_while_actor < Actor > (act);
$h C~af6 }
W=q?tD~V } do_;
7l[t9ON 4U_rB9K$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o-~-F+mj# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gGF$M
` 最后来说说怎么处理break和continue
^.nwc# 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。
?SBh^/zf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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