一. 什么是Lambda
)w4i0Xw^C: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]QlgVw, 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,
&s-iie$"@x
LhKaqR{ oSq?.*w< 2<q>]G-nN class filler
>k }ea5+ {
W US[hx, public :
TF R8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o<cg9 } ;
L7VD ZCV Lyo!}T z@Pv~" 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Ve)P/Zz}^ e%[0
NVo (w[#h9j N>
7sG(!'" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3-~* ^#( B4l! RW-)({ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1aAY7Dm_& R`5g# Ms=5*_J2Jk {{6D4M|s 二. 战前分析
+P! ibHfP 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
7F5v-/ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
\1Xr4H
u o|kiwr}Y d4~;!#< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dvAG}< /* --------------------------------------------- */
;NMv>1fI vector < int *> vp( 10 );
=cR"_ Z[8X transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
vmzc0J+3p /* --------------------------------------------- */
'GI|
t sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\E(^<Af /* --------------------------------------------- */
Y1Q240 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a`e'HQ /* --------------------------------------------- */
CM%Rz-c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
57wHo[CJ /* --------------------------------------------- */
@
D,]v: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K'Y/0:"* R 7h^
@ {j6$'v)0 I A%ZCdA; 看了之后,我们可以思考一些问题:
|*/-~5" 1._1, _2是什么?
$d-$dM?R5 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。
;kI)j
? 2._1 = 1是在做什么?
\ 5.nr*5 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。
Cnr=1E= 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。
w}]BJ<C S{m:Iij[; wz.. 三. 动工
O3V.4tp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q`'m:{8 P{LS +. [_eT{v2B4 7Ll?#eun template < typename T >
0&u=(;Dr\ class assignment
L+mE& {
u6 QW*8b4 T value;
R;w$_1 public :
blLl1Ak assignment( const T & v) : value(v) {}
w&@zJ [ template < typename T2 >
2$o#b. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'>ASr]Q } ;
7H*,HZc@= =0L%<@yA -X_\3J 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yEMM@5W)8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
lN&+<>a d~MY
z6" QLU <%w:B )Tieef*Q~ class holder
])G|U A. {
]c v/dY# public :
9B![l=Gh template < typename T >
mU(v9Jpf7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
yN)(MmX'1 {
qRgFVX+vc return assignment < T > (t);
2
FoLJ }
f[vm]1# } ;
,cxe"U 3-E-\5I uF|Up]Z G 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:
e|W;(@$< ]8R@2L3s static holder _1;
mZXtHFMu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*|j4>W\J dGj0;3FI% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wuo:PX'/9 而不用手动写一个函数对象。
R:(i}g<3 E24SD' |) F+*fim'NK $m~&| s 四. 问题分析
3s|:7 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
CS(XN>N 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
PH&Qw2(Sx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
94et ]u%7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[3qH?2& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
livKiX` ;du},>T$n 五. 问题1:一致性
F-b]>3r 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?|
'_V9FWDZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/;w(sU z;P# struct holder
Y>/_A%vQU {
ab2Cn|F //
Wu<;QY($5 template < typename T >
=H8FV09x} T & operator ()( const T & r) const
=n,1* {
;+(_stxqV9 return (T & )r;
DBsoa0w }
_aOs8#(X } ;
kppi>!6 VD@$y^!H 这样的话assignment也必须相应改动:
T fkGkVR 7g]mrI@ template < typename Left, typename Right >
RCYv 2=m>Q class assignment
L7aVj&xM {
I}o}
#OJ Left l;
Yq51+\d Right r;
B+~ /-3 public :
VpYD/Oj4; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q:Pp'[ RK template < typename T2 >
Y$"m*0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
D&"lu*"tg } ;
o+x!
( J
;z`bk^ 同时,holder的operator=也需要改动:
w0Nm.=I- "0Z/|& template < typename T >
wMN{ 9Ce3j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w{dRf!b69 {
et~D9='E return assignment < holder, T > ( * this , t);
1hCU"|VH: }
P2f^]z )sdHJ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.TdFI"Yn 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
CUG"2K9 @$^4Av- return l(rhs) = r;
F.aG7 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。
-N^Ah_9ek 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kiN,N]-V 5NN;Fw+ template < typename Tp >
PDw+Q class constant_t
l#T%N@X {
!',%kvJI const Tp t;
X[tB ^` public :
ZAy/u@qt constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v'?o#_La+ template < typename T >
|O>e=HC#q8 const Tp & operator ()( const T & r) const
Rrry;Hr {
_<mY| return t;
?.F^Oi6
u }
,4'y(X<R } ;
[o(!/38"@= C@:X9NU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@J5TDq @ 下面就可以修改holder的operator=了
Yl'8"
\HF >0ZG&W9 template < typename T >
ke;=Vg| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Tq)hAZ {
286reeN/e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%>9L}OAm }
"62g!e}!c Z&iW1 同时也要修改assignment的operator()
pL[3,.@WA 3 V ^5 4_ template < typename T2 >
}AB_i'C0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u
ynudO 现在代码看起来就很一致了。
`kvIw,c. 5RWqHPw+ 六. 问题2:链式操作
'-N5F 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#T>?g5I 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。
oGI'a:iff 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。
0',buJncV 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。
Z}vDP^rf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k\SqDmv BGj!/E template < typename T >
B-KMlHe struct result_1
v,QvCozOz {
)nj fqg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#*y.C[^5{ } ;
n!8W@qhew =ca[*0^Z7 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:
D~i 5E9s5 |X XO0 template < typename T >
*$DD+]2 struct ref
JtMl/h {
V{q*hQd_3 typedef T & reference;
RkF^V( } ;
d(RMD template < typename T >
<
-W 8 struct ref < T &>
lo6upirZX {
/\mYXi\ typedef T & reference;
F[jqJzCz } ;
$vO<v<I'Gb `{N0+n 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:'f#0 ox G! zV=p template < typename T >
}v;@1[.B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C=h$8Q {
1V+a;-? return l(t) = r(t);
<3LyNG. }
'vhgR2/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
9|D!&=8
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:7e2O!zH_ vy,ER< 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{Lk~O)E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GW
?.b_6* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
z(:0@ 5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ii?<Lz 最后的布局是:
bkceR>h% Add
Qa5<go{ / \
`*&*jdq&i Divide 5
3:PBVt= / \
(NFq/w% _1 3
0X~
似乎一切都解决了?不。
?>1AT==wI 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
KR^lmN 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
fS>W- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
e/6WhFN# ;? '`XB! template < typename Right >
Zuo7MR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(i.MxGDd Right & rt) const
8ysU.5S {
zg.' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[`Ol&R4k }
- A
x$ Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)p~\lM}?d 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。
Qi&!IG 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。
^W eE%" 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。
ua/A &XQx 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。
Y1rU 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?
$LRvPan` 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:
8+k\0fmy e#:.JbJ:D template < class Action >
pD9*WKEf* class picker : public Action
b*',(J94 {
-m(9*b{h@ public :
MOP/ q4j[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
MBIt)d@Ix // all the operator overloaded
lE78Yl] } ;
D?44:'x+- \L}Soe' 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。
M9.jJf 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:
t.t$6+"5We M n`gd# template < typename Right >
Y#V`i K picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v,bes[Ik {
:XxsD D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b6RuYwHWV0 }
w=vK{h#8 VU J*\Sg Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^GQ+,0Yy 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
%E}f7GT4 c/DB"_}!a template < typename T > struct picker_maker
3Wa^:8N {
|a%&7-; typedef picker < constant_t < T > > result;
-|\V' } ;
@]uvpI!h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vR.=o*!% {
W=|sy-N{2 typedef picker < T > result;
kO{A]LnAH } ;
tV%:sk^d 1Jg&L~Ws" 下面总的结构就有了:
NYA, functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
=e=sK'NvD picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
L:nZ_O; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#!wu}nDu 至此链式操作完美实现。
bCHJLtDQ &<2~7?$! xok8 七. 问题3
J,Du:|3o 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。
N_(qMW k%YvJ XL template < typename T1, typename T2 >
X:+lD58 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FBJw (.Jr {
h)fJ2]JW8W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:c[iS~ ~Y }
.xo#rt9_"= i}"Eu<
P 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:
%"B+;{y(5 %MGbIMpY template < typename T1, typename T2 >
<Dojl
# struct result_2
=z`#n}v {
g\^7 Q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~3bH2,{L[ } ;
gg
$/ -i*{8t 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?
f|Dq#(^\ 这个差事就留给了holder自己。
8 :B(}Y4K ZmU7 tK )RV.N}NU template < int Order >
M9so3L<N0 class holder;
;%wQnhg template <>
P(AcDG6K class holder < 1 >
6?\X)qBI {
s\&qvL1D public :
Cn+'!?!d, template < typename T >
OwRH
:l struct result_1
o^HzE;L} {
<g9@iUOI typedef T & result;
~Y;_vU } ;
+9Vp<( template < typename T1, typename T2 >
Q|T9tc-> struct result_2
$;~ {
,F^Rz. typedef T1 & result;
cl3@+v1 } ;
vhsHyb template < typename T >
5}-e9U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ujb7uho {
&\K p_ AR return (T & )r;
wP-BaB$_ }
Ek#?B6s template < typename T1, typename T2 >
#>)OLKP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JSKAlw {
eD<Kk 4){ return (T1 & )r1;
_}G1/`09# }
A\xvzs.d } ;
[OTZ"XQLI 67,@*cK3?J template <>
jbrx)9Z+% class holder < 2 >
d9bc>5%-F {
!u0|{6U public :
Fke_ms=I^ template < typename T >
Fkq;Q struct result_1
s}m.r5 {
dJ/(u&N typedef T & result;
svT1b'=\$I } ;
HzuB.B< template < typename T1, typename T2 >
6xfG`7Az struct result_2
bi=IIVlH {
vJ `'x typedef T2 & result;
+#$(>6Zu"{ } ;
i7 *cpNPO template < typename T >
OsSGVk #Qh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;`p!/9il {
uW@o,S0: return (T & )r;
*Y!c6eA }
iD/r8_} template < typename T1, typename T2 >
Adyv>T9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]E8S`[Vn {
=5zx]N1r return (T2 & )r2;
#"3az8u }
Z,x9 { } ;
hp:8e@ "@h 5
SF oJ<Wh @ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'J0Erk8( 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xQKD1#y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@qGg=)T W;^bc*a_ return l(i, j) = r(i, j);
XyM?Dc5, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L.]mC ! r]0UF0# return ( int & )i;
6Eu&%` return ( int & )j;
":o1g5? 最后执行i = j;
A\6Q*VhK 可见,参数被正确的选择了。
C6"bGA Q302!N [;]@PKW?w @|2}*_3\ 1V@\L|Y 八. 中期总结
<;?&<qMo,P 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
[H3~b= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
N$jI&SI?} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_z3Hl?qk= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Vu6pl hVfiF T21SuM M~G1ZB F[
Itq \sy;ca)[6g 九. 简化
.%@=,+nqz 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。
^z[-pTY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&<u
pj b 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:
kRk=8^."By 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
10/N-=NG18 +-*/&|^等
D4"](RXH 2. 返回引用。
y %k`
=,各种复合赋值等
,H3C\.%w\ 3. 返回固定类型。
!n`ogzOh 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@UO=)PxN3 4. 原样返回。
"~h.u operator,
#"M 'Cs 5. 返回解引用的类型。
|U_48 operator*(单目)
C { }s 6. 返回地址。
NVnKgGlHgd operator&(单目)
7p?6j)rj 7. 下表访问返回类型。
zXB]Bf3TH operator[]
'_n{+eR74 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i\S } aCm operator<<和operator>>
?l_>rSly5 HrA6wn\O 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。
JlsRP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b; SFnZa8 i3.8m=> template < typename Left >
dXh@E7 struct value_return
DytOS}/^9 {
+q] template < typename T >
fB5Bh;K struct result_1
Vgs( feGs {
9p!V?cH#8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g 1\4Jb } ;
%E7+W{?*1 k@5,6s:
template < typename T1, typename T2 >
.2hQ!)+ struct result_2
q[]!V0Ek10 {
~?vm97l typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
RR:m<9l } ;
!^ 6x64r } ;
3V`K^X3 zQ
{g~x %^"T z,f 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0$,Ag;"^? d@"eWvnlZ 下面我们来剥离functor中的operator()
+byw*Kk 首先operator里面的代码全是下面的形式:
wCBL1[~C >qx~m>2|8] return l(t) op r(t)
~0fT*lp return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]t1)8v2w> return op l(t)
NV;5T3 return op l(t1, t2)
5 v~Y> return l(t) op
tZa)sbz return l(t1, t2) op
5vYh~| return l(t)[r(t)]
)1j~(C)E8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
PZpwi?N +M@G 8l 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)X\.Xr-6q 单目: return f(l(t), r(t));
N)
{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S
M98 7Y!B 双目: return f(l(t));
ItKwB+my return f(l(t1, t2));
*8/Q_w 下面就是f的实现,以operator/为例
wXZ.D}d /~7H<^} struct meta_divide
A>>@&c:( {
(L|SE4 template < typename T1, typename T2 >
*&UVr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
u{H,i(mx? {
U]hQ#a+ return t1 / t2;
+@%9pbM"z }
":7cZ1VN2 } ;
/GM-#q
a EemKYcE@Nr 这个工作可以让宏来做:
&O0+\A9tP a4`@z:l #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]N=C%#ki! template < typename T1, typename T2 > \
jI;bVG
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.[2MPjg 以后可以直接用
?]9uHrdsN} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~g|e?$j 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
mZ/B:)_ (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。。。)
lBG*P>; f!LZT! y Vg
\-^$ 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
3<mv9U( :-"J)^V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o4~ft!> class unary_op : public Rettype
#mkr]K8A4 {
R@VO3zs W Left l;
-'}iK6 public :
GE5@XT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)&R;!#;5 LG<lZ9+y template < typename T >
/$eEj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[tD*\\IA {
IB!Wrnj? return FuncType::execute(l(t));
|%RFXkHS }
f2yv7t
T C>K/C!5? template < typename T1, typename T2 >
:X4\4B*~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.9^;? Ts {
wj'iU&aca return FuncType::execute(l(t1, t2));
vq5I 2 }
SD.ze(P } ;
l&|{uk =oh6;Ojt Y4714 同样还可以申明一个binary_op
[ThzLk#m S~TJF}[k^6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ix# class binary_op : public Rettype
F
Qk; {
-{7N]q)} Left l;
4xYo2X,B Right r;
Bhs`Y/Ls- public :
Q-au)R, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eoL)gIM% 8n:D#`K template < typename T >
C=b5[, UCB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A+}4N%kh {
f7W=x6Z4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
$I/p 6 }
tV,zz;* Oe vOj$-A--qU template < typename T1, typename T2 >
w[+!c-A:H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lxz %bC@ {
*&PgDAQ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jCl[!L5/1 }
s-ou ;S3s } ;
>I!(CM":s$ ( 0h]<7 fE:2MW!)* 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
k^]~NP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:ox CF0Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h
P1|l 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。
I|5OCTu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
w '"7~uN 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。。。
Zk[#BUA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h`Mf;'P 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)
[~o3S$C&7 下面是修改过的unary_op
QM]^@2rK2 '8JaD6W9S template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
y*D 8XI$ class unary_op
W{h7+X]Y {
D5p22WY Left l;
!v`=EF. ex1ecPpN public :
6\K)\ h CiblM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
pDLo`F}A t]ZSo- template < typename T >
0{yx*}. struct result_1
r:cUAe7# {
1}pR')YL[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D4|_?O3|m } ;
9wC; m : ;'p'8lts template < typename T1, typename T2 >
;D1IhDC struct result_2
q|l|gY1g) {
{V8Pn2mlo typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UPYM~c+} } ;
OOCeZ3yF( nM`) `!/ template < typename T1, typename T2 >
#<o#kJL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1|VJN D {
||V:',#,W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ob{pQx7 }
:m\KQ1sq Xd6y7s template < typename T >
y6/X!+3+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tp<V OUa {
d
eg>m?Y return OpClass::execute(lt(t));
f#5JAR }
b5Pn|5AVj >gl.(b25C } ;
{76! tOw
0(-:iq ~|rkt`8p 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
o3=kF 好啦,现在才真正完美了。
u*{ _WL[( 现在在picker里面就可以这么添加了:
"tM/`:Qp +0Gep}&z. template < typename Right >
dI-5%Um picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
` qTY {
]aNnY?qW5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aTsfl }
)*ckJK 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。
Q8y|:tb$Y \]xYV}(FO wVDB?gy%# 7h1gU ]'(7T# 十. bind
s~
A8/YoU} 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。
<q\)
o_tH 先来分析一下一段例子
Ib!rf: .A)Un/k7 UUu-(H-J int foo( int x, int y) { return x - y;}
od*Z$Hb>' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
j#t8Krd] " bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'-33iG 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Wxau]uix 我们来写个简单的。
W'h0Zg 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Wx$q:$h@q 对于函数对象类的版本:
ApYud?0b D1 ~x template < typename Func >
F*t_lN5{ struct functor_trait
([b!$o<v {
;+34g6 typedef typename Func::result_type result_type;
) Zo_6% } ;
917 0bmr 对于无参数函数的版本:
8<g#$(a_E [[]SkLZHg template < typename Ret >
dP7Vsa+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
5b1uD>,;y {
E\~ KVn typedef Ret result_type;
E? eWv)// } ;
|F@xwfgb 对于单参数函数的版本:
br;H8-
cPsn]U template < typename Ret, typename V1 >
Ldhk^/+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X";ZUp {
hMeqs+ typedef Ret result_type;
9/1+BQ } ;
,ah*!Zm.kk 对于双参数函数的版本:
=K[yT: <=/hil template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
KU(&%|;g struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:J&oX
<nF^ {
MH\dC9%p typedef Ret result_type;
`mJ6K&t$< } ;
uZKr 等等。。。
E4/Dr}4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mNTzUoZF'@ ;$wVu|& template < typename Func >
2uW;
xfeY struct func_return
3bH'H*2 {
N<VJ(20y template < typename T >
Cnh \%OW struct result_1
"]Xc`3SM {
Ai3*QX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lX4
x* } ;
Iit;F . 3T3EX|G template < typename T1, typename T2 >
UySZbmP48 struct result_2
`+:`_4 {
S;#'M![8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RMu~l@ } ;
JP[K;/ } ;
)1`0PJoHE m~0/&RA E{P|)`,V 最后一个单参数binder就很容易写出来了
n9ej7oj p6!x=cW template < typename Func, typename aPicker >
1^JS Dd class binder_1
[5Mr@f4I {
,(^*+G.i Func fn;
sWnLEw aPicker pk;
jasy<IqT!{ public :
BuXqd[;K% T!)(Dv8@F template < typename T >
q(W3i^778 struct result_1
*#+An<iT ; {
Ry6@VQ"NLb typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$suzW;{# } ;
V/9!K%y uiR8,H9*M template < typename T1, typename T2 >
&E5g3lf struct result_2
|z^^.d~a0 {
0*{%=M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R%[ c;i } ;
8$Y9ORs4 R.yvjPwJ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Em~>9f
?Q( _L=h0H l template < typename T >
O)r4?<Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L$M9w {
IyG}H} return fn(pk(t));
*VxgARIL }
3AN/
H template < typename T1, typename T2 >
n,WqyNt* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yr[\|$H5 {
GC}==^1 return fn(pk(t1, t2));
4
"'~NvO }
PB\x3pV!} } ;
Z4
=GMXj &&>ekG9@ 40m -ch6Q 一目了然不是么?
;>7De8v@@ 最后实现bind
{F.[&/A ln
dx"prW ]N F[>uiW template < typename Func, typename aPicker >
P( 8OQL: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
k@W1-D? {
BLD gt~h# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=Jb>x#Y }
-e:`|(Mo XlR@pr6tw 2个以上参数的bind可以同理实现。
l2Rb\4 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。
yD}B%\45 ;uP:"k 十一. phoenix
*gWwALGo5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wI/iuc eehb1L2(b for_each(v.begin(), v.end(),
)\$|X}uny& (
R8'RA%O9J do_
0n{=%Q [
*0=j?~& cout << _1 << " , "
brUF6rQ ]
(SAs- .while_( -- _1),
fI|Nc cout << var( " \n " )
i=2N;sAl )
$(x] );
)lDD\J7 },-H"Qs 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:
}@d @3 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
wk_@R=*(\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e+fN6v5pU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^^ixa1H< j?4qO]_Wx+ 6.yu-xm template < typename Cond, typename Actor >
G]&qx`TBK class do_while
AFwdJte9e {
:Zw2'IV Cond cd;
a9Zq{Ysj Actor act;
{E|$8)58i public :
88$8d>- template < typename T >
V(!V_Ug9. struct result_1
_6vWF {
sK?twg;D*| typedef int result_type;
inp7K41 } ;
/Lr.e% NC6&x=!3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>Cq<@$I2EB (X*^dO template < typename T >
kb!%-k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QQc -Ya!v {
}W^A*]X do
J\=*#*rJ1 {
SiN0OB act(t);
M x"\5i }
)Hr`MB while (cd(t));
mgU<htMr1 return 0 ;
5~DJWi, }
/&JT~M } ;
%JTpI` q{x8_E!L 4Ftu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,zY{ 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。
:NTO03F7v 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!AAFmc 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。
(A.C]hD 下面就是产生这个functor的类:
Pr
C{'XDlU v4 E}D 7tCw*t$ template < typename Actor >
<
I``&>
class do_while_actor
SUK?z!f<i {
VuZr:-K/ Actor act;
NDokSw- public :
buHJB*?9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vW@=<aS Z E' uZA template < typename Cond >
kD"{g#c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)0k53-h& } ;
E92-^YY z` b,h\
<(! :$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ql~J8G9 最后,是那个do_
b%c9oR's^ f*
wx< Yx`n:0 class do_while_invoker
u)Whr@m {
xN'I/@ kb public :
&BSn? template < typename Actor >
RT8 ?7xFc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
akTk( {
Rf% a'b return do_while_actor < Actor > (act);
+
>!;i6| }
xD=csJ'( } do_;
/dIzY0<aO |k9
C/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#[[ en 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g0E'g 最后来说说怎么处理break和continue
/g.U&oI]D 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。
\GU<43J2uo 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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