一. 什么是Lambda
ytcLx77`: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lJK]S=cd 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,
y3oq{Z> Ik:G5m<ta -nb U5o ' @!&{N class filler
G@7^M} {
4:V
+>Jt public :
TNu %_
34 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
EavBUX$O } ;
?{J1&;j* +Br<;sW n_QuuUB 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
.}dLqw 7U [C=NL JU8}TX ~^F]t$rz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|O8e;v72g^ D2ggFxqe a
,mgM&yD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
} 9@rhW q`e0%^U kepuh%KY[
[MeivrJ+ 二. 战前分析
t#(NfzN 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。
G@s:|oe 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^|8qvS$ Z!v,;MW Sm/8VSY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BbB3#/g /* --------------------------------------------- */
0]>bNbLB" vector < int *> vp( 10 );
uI,*&bP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZcA"HD% /* --------------------------------------------- */
:V9Q<B^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N<JI^%HBgP /* --------------------------------------------- */
UN?tn}`! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D4$b-?y /* --------------------------------------------- */
%<yW(s9{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
r`"_D%kc /* --------------------------------------------- */
ev&l=(hY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]D6<6OB kHK<~srB $
DN. U`*we43 看了之后,我们可以思考一些问题:
_kD5pC = 1._1, _2是什么?
lg|6~=aQ
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。
h#zm+( [B* 2._1 = 1是在做什么?
K E\>T: 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。
XU'(^Y8Imz 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。
~vF*&^4Vh O!Ue0\1Kj0 2Wcu. 三. 动工
Kj0)/Fjl+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i?_Q@uA~<: =o@}~G&HA rbf5~sw&8+ mpYBMSLM template < typename T >
!KV!Tkx h class assignment
R5sEQ| E {
(0`rfYv5.R T value;
puOMtCI public :
#7fOH
U8v assignment( const T & v) : value(v) {}
x.gz sd template < typename T2 >
3g7]$} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1=]#=)+ } ;
$bp'b<jx [CHN3&l-5S _3
!s{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/8Lb_QH{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6?"Gj}|r 7:~3B-Tb v0'z''KM! @!$xSH class holder
,$]m1|t@z {
#8d#Jw public :
S> Fb'rJ3 template < typename T >
7gtaI3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
#W:.Fsq {
&'\-M6GW return assignment < T > (t);
n_sV>$f-u }
s\.r3U&6 } ;
2zo>`;l %~eu&\os Xk:x=4u& 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:
hj=n;,a9 covCa )kf static holder _1;
P'$2%P$8:~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%4VM"C4[ tli*3YIw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s2sJJdN 而不用手动写一个函数对象。
,ig`'U E=.J*7 +) 9=bB 8hV4l'Pa72 四. 问题分析
ZrYRLg 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/p-k'387 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@V4nc
'o. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xfUV'=~( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ILG&l<!E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
BDp(&=ktq 8U#14U5rS 五. 问题1:一致性
6\h*SBI?( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
:CM2kh"Iu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_576Qa'rm m[ S1 struct holder
EhW@iYL {
`34+~;;Jh //
af'ncZ@U template < typename T >
Na\&}GSf^ T & operator ()( const T & r) const
jcePSps] {
Jcvp< return (T & )r;
f`}u9!jVR }
jp-(n z\ } ;
QIwO _[Q USE! 这样的话assignment也必须相应改动:
GWx?RIKF eT F s9$ template < typename Left, typename Right >
H1evW class assignment
45+kwo0 {
MNfc1I_# Left l;
g6q[
I8 Right r;
[CnoMN public :
} BP.t$_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6_EfOD9 template < typename T2 >
jJ>I*'w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%AMF6l[ } ;
_=w=!U&W TIV|7nKL 同时,holder的operator=也需要改动:
N,)rrBD +C$wkx] template < typename T >
ZU:c[` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AWZ4h,as{ {
4YMUkwh return assignment < holder, T > ( * this , t);
OoOwEV2p_ }
<SRSJJR|( Ze`ms96j{ 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。
m,J9:S<5; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
FOa2VP% s4 Uk5< return l(rhs) = r;
neWx-O 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。
uN&49o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`)jAdad-s $nthMx$ template < typename Tp >
gC@=]Y class constant_t
1
RyvPP {
o`jV d,aj const Tp t;
n%dh|j2u public :
*xKY>E+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f<DqA/$ template < typename T >
&'5j! const Tp & operator ()( const T & r) const
}e1]Ib! {
e58tf3 return t;
(
Qk*B }
c}7Rt|`c } ;
r-}C !aF] }8'bXG+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XQ k,xQ 下面就可以修改holder的operator=了
B?XqH_=0L ^@maF<Jb template < typename T >
G{s
q|1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_'r&'s;<z {
xirZ.wj W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c+TCC%AJQI }
d_Y7/_i 5DeAH; 同时也要修改assignment的operator()
@}e5T/{X}T 5,V3_p:)VI template < typename T2 >
^^*dHWHn< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ID=^497
现在代码看起来就很一致了。
1`&"U[{ %xwdH4_ 六. 问题2:链式操作
]\%u9,b%! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=
:\o/)+ 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。
_AVP1 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。
~p/1
9/ 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。
n ^C"v6X
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SnW>` z`@|v~i0` template < typename T >
`oH6'+fT`; struct result_1
>]8H@. \ {
:'gX//b): typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&14Er,K } ;
%,5_]bGvb
xCiq;FFR 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:
8DJoQl9 pj'[
H template < typename T >
t'Pn* struct ref
=I9RM9O< {
7pz #%Hf typedef T & reference;
QK/~lN } ;
FAd4p9[Y template < typename T >
[[0u|`T/ struct ref < T &>
$>PV6 {
h.h\)>DM@ typedef T & reference;
|Xk>a7X } ;
odpjEeQC |`6*~ciUV 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H(j983 0W>,RR) template < typename T >
DlbNW& V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w57D qG> {
-]~vEfq+T return l(t) = r(t);
f+W %X }
{`1gDKH 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。
PzDekyl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
io(Rb\#" /aD3E"Op 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
sM'%apM# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*5|q_K
Pt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<%]i7&8| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
jAb R[QR1% 最后的布局是:
":N
EI Add
uz;z+Bd^ / \
<2{-ey] Divide 5
J9*$@&@S / \
S U$U _1 3
nhP ua& 似乎一切都解决了?不。
r5g:#mF" 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。
#Rcb
iV*M 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。
Ves
x$!F# OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
jpek=4E P+nd?:cz template < typename Right >
h#rziZ( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+&h<:/ V Right & rt) const
vCS D1~V_ {
P<A_7Ho return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2^$Ha| }
-9z!fCu3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'l*p!= 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。
/KH,11)yc 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。
kls
6Dk# 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。
'9d]
B^)F 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。
=;?afUj 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?
(7_}UT@w- 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:
3c.,T ^9*kZV<K template < class Action >
Pwg?a class picker : public Action
$@(+"
$ {
'6zD`Q public :
%d#h<e|,. picker( const Action & act) : Action(act) {}
-kz9KGkPb+ // all the operator overloaded
U}2b{ } ;
%^CoWbU h#7p&F 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。
Doj>Irj?7 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
nL@(|nJ[ 9d_
Zdc template < typename Right >
f,}9~r# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rsgTd\b {
#.^A5`k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$(8CU$gi= }
+ =N#6#1 "MNI_C#{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<@z!kl 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。
S)$iHBx{ E\Et,l#|LY template < typename T > struct picker_maker
(6#,
$Ze {
6wY6*R typedef picker < constant_t < T > > result;
)eaEc9o> } ;
yhSbX4Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+<o}@hefY2 {
>q7/zl typedef picker < T > result;
mxfmK +'_ } ;
FLzC kzJ:6 E+!A0!1 下面总的结构就有了:
A,;V|jv9 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
M4`.[P4 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
6=o'.03\f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ods/1 KW 至此链式操作完美实现。
lrL:v~g nkAS]sC \7U'p:h=U 七. 问题3
-.=:@H}r 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
E6zSMl5b (764-iv( template < typename T1, typename T2 >
p.|NZXk%%a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V>Vu)7 {
f5ttQ&@FF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C_ 4(-OWq }
O~
]3 .b y8arFG 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#Li6RSeW M!)~h<YL template < typename T1, typename T2 >
#M~6A^) struct result_2
n/Fx2QC{ {
l}MVk%[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{GP#/5$= } ;
Qf#=Y j WAqH*LB 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?
0Mu6R=s 这个差事就留给了holder自己。
cWS 0B $$ `+0K~k|DC la}Xo0nq0+ template < int Order >
BDiN*.w5 class holder;
DO{Lj#@ template <>
>Xv
Fg class holder < 1 >
>#Ue`)d`aY {
u]uZc~T public :
RR9G$}WS( template < typename T >
;\48Q; struct result_1
o@47WD'm {
+ko-oZ7V typedef T & result;
#m;|QWW } ;
*P0sl( & template < typename T1, typename T2 >
AREpZ2GiU struct result_2
e[l#r>NT {
(R|Ftjs . typedef T1 & result;
0n-S%e5 } ;
>,}SP; template < typename T >
&\>. j| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RoYwZX~ {
DICS6VG} return (T & )r;
5|_El/G }
3K{G =WE$ template < typename T1, typename T2 >
3EO:Uk5< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ki=]#]rg {
*1`q
x+1 return (T1 & )r1;
F*TkQ\y }
k!)Pl,nJ } ;
'D &[Y)f^ |B~^7RHXo template <>
.hVB)@/ class holder < 2 >
"l[ c/q[ {
+b_o2'' public :
4RyQ^vL template < typename T >
,LftQ1*; struct result_1
YG K7b6
{
WinwPn+9 typedef T & result;
?w5>Z/V } ;
L|]!ULi$d template < typename T1, typename T2 >
gEISnMH struct result_2
>& `;@ZOH {
!5* typedef T2 & result;
V<ExR@|}.% } ;
Gk-49|qIV template < typename T >
VbfTdRD- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2C[xrZa^ {
o_R_ return (T & )r;
.{,fb }
,0\Pr template < typename T1, typename T2 >
}=$>w@mJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WlW7b.2. {
Hkzx(yTi return (T2 & )r2;
'1vm]+oM }
Q|7l!YTzVu } ;
< VrHWJo J>N^ FR9 &3CC | 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> >。
6BH
P#B2j 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@5tGI U;1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
BRTCo,i G/4~_\YMq return l(i, j) = r(i, j);
D/&nEMp6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`BzjDI:a _;'<}a return ( int & )i;
hF`Qs return ( int & )j;
e]zd6{g[m 最后执行i = j;
$iMbtA5aQ 可见,参数被正确的选择了。
8Os: SC@Q wn/Y5 gn)>(MG aW*8t'm;m' {n 4W3 八. 中期总结
^E]y >Y 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:
;/ASl<t, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nxhn|v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^?R8>97_? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8fWk C<f} \V%l.P4>e m<I>NYfE HApjXv!U[ 5ggsOqH LOi/+;> 九. 简化
,t@B]ll 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。
HyC826~-rI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@&9 ,0x 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:
RfQ*`^D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TxP8&!d +-*/&|^等
U0@Qc}y 2. 返回引用。
)MeeF-Ad6 =,各种复合赋值等
O#n=mJ 3. 返回固定类型。
dM)x|b3z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;5&=I|xqe 4. 原样返回。
S+7u,%n/ operator,
Z3 O_K 5. 返回解引用的类型。
Lq]t6o] operator*(单目)
:CGh$d] + 6. 返回地址。
UH`cWV Lpr operator&(单目)
%`\=qSf* 7. 下表访问返回类型。
,w%hD* operator[]
t~M0_TnXlP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Ctx{rf_~ operator<<和operator>>
ukc<yc].+? IN?6~O
p 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。
~nRbb;M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i;fU],aK! nO
`R++ template < typename Left >
SQ-CdpT< struct value_return
:0'vz M {
#tN!^LLi template < typename T >
8;$zD]{D1 struct result_1
B\\M%!a> {
O&evv8 6L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
MuF{STE>-> } ;
X86r`} ZZrvl4h template < typename T1, typename T2 >
Q?V'3ZZF! struct result_2
-Ra-Ux {
/3j3'~0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s[Whg!2~ } ;
*]*0uo } ;
<2t%<<%
?)2; W $ Gs|Z$( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
cv"Bhql JQDS3v=1$ 下面我们来剥离functor中的operator()
z-JYzxL9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'J8Ga<s7C j5!pS xOC return l(t) op r(t)
=y0h\<[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M.``o1b return op l(t)
K$c?:?wmo return op l(t1, t2)
,:xses*7 return l(t) op
,SH^L|I return l(t1, t2) op
p9[gG\ return l(t)[r(t)]
@umn[J#* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4P?R "Lk nG~^-c+ 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:
l0lvca=; 单目: return f(l(t), r(t));
/)<Xoa return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~(}nd 双目: return f(l(t));
G]T&{3g-. return f(l(t1, t2));
|Ge!;v 下面就是f的实现,以operator/为例
?*:BgaR_ +6s6QeNS8 struct meta_divide
]23+ d/ {
ZVDi;
template < typename T1, typename T2 >
9`cj9zz7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
C:p` {
6ag0c&k return t1 / t2;
I]Ws
}
r#(*x 2~, } ;
_-z; AQD`cG 这个工作可以让宏来做:
og`g]Z<I Q*8efzgs| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|?\2F template < typename T1, typename T2 > \
/X;!
F> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d RHw]!. 以后可以直接用
;aDYw [ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Q|7;Zsd: 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
Sr+ & (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。。。)
%Mf3OtPiJW TNlS2b1 ~|&To> 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
]uXmug i2?TMM!Fe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$d
Nmq class unary_op : public Rettype
}b+$S'`Bv {
ggUw4w/e Left l;
:.crES7<[X public :
c>+hY5?C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+T HBPEq +kx#"L: template < typename T >
X4/3vY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kza5_7p`L {
<*z9:jzQ return FuncType::execute(l(t));
a 1~@m[ }
b$Q#Fv&P __i))2 template < typename T1, typename T2 >
oT- Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@Uqcym. {
:8Ugz ~i return FuncType::execute(l(t1, t2));
m0 ]Lc{ }
1 Ay.^f } ;
KNSMx<GP $u,
~183 B:fulgh2ni 同样还可以申明一个binary_op
K}QZdN'] @gi / 1 cq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E+P-)bRa class binary_op : public Rettype
^]9.$$GU\A {
JPq' C$ Left l;
"LM[WcDX Right r;
/\m>PcPa public :
nBtKSNT#Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
te+r.(p gP?.io9Oi template < typename T >
" (yw(/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p5#UH {
E2Ec`o return FuncType::execute(l(t), r(t));
jBJ|%KM }
|fPR7- )OZ template < typename T1, typename T2 >
w%~Mg3| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-NUA {
wcL|{rUXba return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n8o(>?Kw }
\1oN't. } ;
O[ug7\cl+ mBDzc(_\$' s$xm 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
-|GX]jx(Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m5lTf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P"r7m 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
AizLzR$OG 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JxlZ,FF$@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
v|:TYpku3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nw=:+? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
P=.T|l1 下面是修改过的unary_op
^TAf+C^Ry ?:#$btmn? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
GE}>{x=^x class unary_op
Z;cA_}5 {
RH"EO4 Left l;
/;`-[ QVe<Z A8N; public :
d>Ky(wS T26'b . unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GhW{6.^
K&up1nZ@( template < typename T >
h%! ,|[| struct result_1
~/;shs<9EM {
`Lr|KuFN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@O
HsM?nW } ;
[ip}f4K b#Vm;6BHD1 template < typename T1, typename T2 >
$Fv|w9 struct result_2
2 P9{?Y {
9.Yn]O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.> ^U
mM } ;
9Qn*frdY, vn ^* template < typename T1, typename T2 >
6 IKi*} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I~25}(IDZ" {
]_2<uK}fg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r-5xo.J' }
_Q}vPSJviC %=5 m!"F template < typename T >
:7pt=IA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\/?&W[T F {
`,Y/!(:; return OpClass::execute(lt(t));
H'x_}y }
a@N
1"O c6LPqPcN } ;
yS@xyW / H~?p,h eI+p 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3.@ir"vy 好啦,现在才真正完美了。
j\2q2_f 现在在picker里面就可以这么添加了:
9Nu:{_YoP td|O #R template < typename Right >
@<B$LJ|jdG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jWh}cM= {
#A^(1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J;Eg"8x] }
TFtD>q X 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。
n(jrK9] s^GE>rf P;ovPyoO DaqpveKa F,JqHa9 十. bind
t8t+wi! 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。
MzIn~[\ 先来分析一下一段例子
EN)0b,ax 2,G9~<t 'Jl73#3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
t#=FFQOt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5Pd^Sew bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#LfoG?k1K 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。
D*!9K8<o 我们来写个简单的。
;a`I8F j 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]SNcL[U 对于函数对象类的版本:
=B"^#n ; rF=\H3`p3 template < typename Func >
Hq "l` struct functor_trait
I=&Kn@^ {
9l}G{u9a typedef typename Func::result_type result_type;
nrCr9# } ;
2w>yW] 对于无参数函数的版本:
}&LLo ^4{"h template < typename Ret >
myDcr|j-a struct functor_trait < Ret ( * )() >
8J8@0 {
>?GCH(eW% typedef Ret result_type;
L+NrU+:=C } ;
]gDX~]f[ 对于单参数函数的版本:
O8 5) ^ Y$ '6p."= template < typename Ret, typename V1 >
o7v,:e: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
wQN/MYF[ {
/t_AiM,( typedef Ret result_type;
xRm~a-rp } ;
B^"1V{M 对于双参数函数的版本:
U
)J/so) ^-26K|{3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*hkNJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zl@hg<n {
"[\),7&03 typedef Ret result_type;
I=K|1 } ;
6|]e}I@<2 等等。。。
!Q5NV4gd+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n^%",*8gD* _:VIlg
U template < typename Func >
}vt>}%% struct func_return
7kh(WtUz {
#\gx.2W7 template < typename T >
t? [8k&Z struct result_1
Y]H,rO {
H]VoXJ\* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0Y9fK? ( } ;
%lS jC%Z'd \Culf'iX template < typename T1, typename T2 >
,2lH*=m; struct result_2
aYcc2N%C {
Ae>:i7.V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x^/453Lk } ;
?m dGMf) } ;
5ii:93Hlj h"On9 ')1p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5DnX8t+d poVtg}n template < typename Func, typename aPicker >
ljJR7< class binder_1
7aJ:kumDZ {
[M&.'X Func fn;
Rge\8H/z aPicker pk;
`6 ?.ihV public :
"i~~Q'=7 v_NL2eQ~ template < typename T >
R![4|FR struct result_1
>2dF^cDE-3 {
==Bxv:6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,_RPy2N } ;
K)9+3(? g0A,VX:2 template < typename T1, typename T2 >
v}BXH4 &Y struct result_2
e~NF}9#A {
]TIBy "3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jt6,id)& } ;
+<w\K* M 3c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9hdz<eFL |J^$3RX template < typename T >
y rmi:=N( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#w&N)
c> {
%S]g8O[}nl return fn(pk(t));
wvlM( }
Pm!/#PtX template < typename T1, typename T2 >
%)!b254 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1eMz"@Q9 {
DI7g-h8` return fn(pk(t1, t2));
]j57Gk%z }
w}r~Wk^dLI } ;
K#4Toc#=V IhPX/P QT7PCHP 一目了然不是么?
B dKD%CJ[ 最后实现bind
@"'$e_jj" .fD%*- 0=V
-{ template < typename Func, typename aPicker >
-1c{Jo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<^fvTb &* {
sH /08Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=w2_1F" }
/'Q2TLy= xBg.QV 2个以上参数的bind可以同理实现。
":V,&o9n 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。
\2VYDBi?| y sFp` 十一. phoenix
[WW ~SOJe Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(I\qTfN4 QB L| n+ for_each(v.begin(), v.end(),
iuS*Vw (
T7~Vk2o%( do_
DBk]2W|i [
}<qT[m cout << _1 << " , "
NH0uK ]
~(K{D
D7[N .while_( -- _1),
9jW"83*5 cout << var( " \n " )
#0'%51Jcl )
#7|73&u( );
BSHtoD@e7 [LDY;k~5+ 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:
vnD `+y 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
sG8G}f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pT'jX^BU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
OO*2>Qy~z p~f=0K ^F:Bj&0v[ template < typename Cond, typename Actor >
S0mzDLgE class do_while
T1W H {
i16kPU
Cond cd;
c[X:vDUX Actor act;
vx}W.6C} public :
*5d6Q template < typename T >
W?X3 :1c9: struct result_1
_q=ua;I& {
p d(W(-`8! typedef int result_type;
oxXCf%! } ;
R(on[g_1 ,f^ICM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rWNywxnT SmVL?wf template < typename T >
_BHEK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'e:(61_ {
LZ<^b6Dxk do
]oxi~TwY^ {
<P.'r,"[ act(t);
U*:E|'> }
]'5 G/H5?; while (cd(t));
'ZAl7k . return 0 ;
,v_NrX=f? }
)>I-j$%=2 } ;
W.Z`kH *B U6F1QLSLz O#?@'1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
IA680^ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
VCQo3k5
{ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>p
9~' 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
4}F~h 下面就是产生这个functor的类:
6QAhVg: A ppzQh1
y85R"d template < typename Actor >
6|Xe ],u class do_while_actor
s"B2Whe {
e\r%"~v Actor act;
?@CbaX~+K public :
l;i/$Yu7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-mw`f)?Ev p((a(Q/ template < typename Cond >
-_ <z_IL\% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
KvXFzx|A } ;
-; *lcY* y~^-I5!_ u $rm/{i_7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D|$Fw5!^k6 最后,是那个do_
y_r(06"z1 (!%9# 9PdD =9HH class do_while_invoker
ziC%Q8 {
CaR-Yk
public :
IPf>9#L template < typename Actor >
vn4z C do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Go(Td++HS {
]i\;#pj} return do_while_actor < Actor > (act);
n&3}F? }
GQ2/3kt } do_;
ym_p49 tmi)LRF
H 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u(i=-PN_< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_$i)bJ 最后来说说怎么处理break和continue
tE,&
G-jU 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。
EYA=fU 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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