一. 什么是Lambda
Ac0C,*|^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$YSAD\a< 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
@G+Hrd6 <f%JZ4p* -"YQo |'9%vtbM class filler
"toyfZq@ {
Q#Q]xJH public :
N`1:U
4} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2>p K } ;
58\Rl bq/m?; {P"$;_Y"< 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:
89*CoQ 3%{A"^S=} 7(rNJPrU~= #n2'N^t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}J73{ HhDiGzOSi Tjma'3H*T0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
eu@hmR8T |s`j=<rNQI }u:@:}8K |b7v(Hx 二. 战前分析
_eb:"(m 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。
q4'szDYO2 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
fw$/@31AP? ;wwhW|A S1sNVW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8,=N~(pd` /* --------------------------------------------- */
Pz7{dQqjk# vector < int *> vp( 10 );
/yPFts_q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^BIB'/Kh) /* --------------------------------------------- */
[y-0w.V=oE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JwG$lGNJ /* --------------------------------------------- */
S&_Z,mT./ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`T7gfb%1-3 /* --------------------------------------------- */
4Xi
_[
Xf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
S+Z_Qf /* --------------------------------------------- */
GEj/Z};;[b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j hf%ze H^z6.!$m mz$)80ly /\34o{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
>Eg/ir0 1._1, _2是什么?
]Q1?Ox:' 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。
nI7G"f[%r; 2._1 = 1是在做什么?
Sm-gi|A 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。
gw' uY$ 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。
^0vK > j3 ,6UjlU tkX7yg>` 三. 动工
x>:~=#Vi 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*"Yz"PK ,rj_P Qz)1wf'y xj`ni G template < typename T >
.|W0B+Z8 class assignment
&x6Z=|Ers {
E0; }e
T value;
~R^~?Y%+< public :
tS#=I.ET assignment( const T & v) : value(v) {}
&XAG|
# template < typename T2 >
QY2/mtI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"#,]`ME; } ;
YHBH9E/B j_H"m R g(Q)fw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q2 K@i*s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dd1CuOd6(1 KG9h
rT r+%:rFeX
2..b/ class holder
/$
Gp<.z {
zURxXo/\V public :
cV^r_E\m template < typename T >
"Kky|(EQ$$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
q"BM*:W {
7^1yZ1( return assignment < T > (t);
KglL@V7 }
YZ>L\ } ;
jZwv!-: /g$cQ=c 2kMBe% 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`w/:o$& fLkZ'~e! static holder _1;
N
zrHWVD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LpRl!\FY$ #9{N[t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NqyKR&; 而不用手动写一个函数对象。
[R
V_{F:' ,36AR|IO) |,!]]YO.V tF lLKziU 四. 问题分析
R\DdU-k 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。
J)(KG dk 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。
3"v
k$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;Q*=AW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]`@= ;w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c%|K
x Jv_KZDOdk 五. 问题1:一致性
'Mp8!9=& 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?|
st~
1[in 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8{DZew / ;rwjqUDBz struct holder
<X>lA {
Iw@ou //
n1
k2<BU4b template < typename T >
K>%}m, T & operator ()( const T & r) const
+5:Dy,F= {
~V#MI@]V~ return (T & )r;
a^:on?:9 }
DJ&ni` } ;
9Q\CJ9 4wLN#dpeEy 这样的话assignment也必须相应改动:
yC%zX}5 &lbZTY} template < typename Left, typename Right >
w5/`_m! class assignment
War<a#0 {
bUv}({ Left l;
yg}zK>j^vC Right r;
pF0sXvWGG public :
] oOSL=~c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x?10^~R template < typename T2 >
%63zQFk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h"C7l#u } ;
U&F1}P$fb 9)c{L<o}T 同时,holder的operator=也需要改动:
j:|um&`) d,%e?8x5 template < typename T >
#eRrVjbo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|l \! {
WG~|sLg return assignment < holder, T > ( * this , t);
V$ 8go#5 }
P:lmQHls+ &Tc:WD 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。
qg7qTF& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4o/}KUu(* a7$]"
T 7 return l(rhs) = r;
ojmF:hR" 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。
'gBGZ?^N!U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[w*t(A s&Bk@a8 template < typename Tp >
sxG8jD class constant_t
uUhqj.::<Y {
6[.#B!;9 const Tp t;
f$7Xh~ public :
#|92+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k4n4BL template < typename T >
CBkI!
In2 const Tp & operator ()( const T & r) const
cj[a^ ZH {
4n9".UHh return t;
S['rfD>9 }
f`;y
"ba } ;
X
jPPgI \C{Dui)F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
, 0hk)Vvr3 下面就可以修改holder的operator=了
_DDknQP c[IT?6J4 template < typename T >
`s )-
lI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|2L|Zp& {
o"kVA;5<G return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`j#zwgUs }
:D|5E>o( cVV @MC 同时也要修改assignment的operator()
wo#,c( v[7iWBqJ template < typename T2 >
KF .O>c87& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lRk) 现在代码看起来就很一致了。
"_f~8f`y \X*Es.;|x 六. 问题2:链式操作
p&s~O,Bw$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TmS-w 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。
4Eri]O Ri 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。
&g;&=<#I 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。
WX-J4ieL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f]_{4Olk =%)Y,
)" template < typename T >
~|:U"w\[= struct result_1
7:M`k #oDP {
x>]14bLz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
icrcP ~$A } ;
MQ#nP_i _\2Ae\&c 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:
}OsAO O|} p=ny template < typename T >
IgmCZ?l&0 struct ref
?5IF;vk {
!=3Ce3- typedef T & reference;
w *pTK + } ;
sBq-"YcjR template < typename T >
v 1.8]||^ struct ref < T &>
/g`!Zn8a {
& FpoMW typedef T & reference;
q+Ec|Xd
e } ;
b)[2t^zG mG*ER^Y@D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ez-jVi-Fi q\$k'(k>35 template < typename T >
{i^F4A@=Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$eq*@5B {
c:[8ng 2v return l(t) = r(t);
J+(B]8aj }
Pf:;iXH? 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Dq~\U&U\$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2JhE`EVH /prR;'ks 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
w7%.EA{N _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1RgERj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jhJ'fI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FX
%(<M 最后的布局是:
&v/>P1Z
G Add
|muZv!,E / \
vf@toYc[E Divide 5
iAr]Ed"9| / \
yno X=#` _1 3
5-RA<d# 似乎一切都解决了?不。
%HD0N& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
W]oILL"d 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Yh["IhjR OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
jX;$g>P 4c]=kb GW template < typename Right >
(
}RJW: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u- }@^Y$M Right & rt) const
;L@p|]fu {
O>LqpZ
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KIGMWS^^ }
0F%/R^mw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[9;[g~;E%m 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。
GboZ T68 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。
=.]{OT 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。
| Kq<}R 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。
aT~=<rEDy 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?
iOB*K)U1 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:
$Xr4=9(|7 ;r BbLM` template < class Action >
FmhT^ class picker : public Action
4g)$(5jI} {
!DkIM}. public :
}a"koL picker( const Action & act) : Action(act) {}
-7IRlP& // all the operator overloaded
HLX#RQ } ;
Sw.Kl
0M iLO,XW?d
v 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。
o&)v{q 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:
'[vCC' 8xt8kf*k template < typename Right >
4jw q$G picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(,R\6 {
13p.dp` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cz1 m05E }
P#9Pq,I ~^J9v+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@ek8t2??x 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。
+O4//FC-" zmhAeblA template < typename T > struct picker_maker
w$0*5n>) {
re fAgS!=q typedef picker < constant_t < T > > result;
juA}7 } ;
]$!7;P template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w:9M6+mM^ {
b( ~#CHg typedef picker < T > result;
-HvJ&O.V$ } ;
o]B2^Yq;x 6Z5$cR_vC7 下面总的结构就有了:
TMD*-wYr functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
uBw[|,yn2* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
c27Zh=;Tj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
' L-h2 至此链式操作完美实现。
kvN<o-B Xb@dQRVX +bk+0k9k5 七. 问题3
i(4.7{* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
YbF}>1/" >@EwfM4[e template < typename T1, typename T2 >
}_D{|!!!T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&MBm1T|Y {
F$S/zh$)0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y]g5S-G }
`('NH]^ l%qfaU2 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:
Ckhwd AZ
SaI template < typename T1, typename T2 >
,xutI struct result_2
M hjIE<OI= {
X([@}ren typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
75iudki } ;
{<zE}7/2- wj8\eK)]L 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?
BkB9u&s^ 这个差事就留给了holder自己。
X=? \A{Y | Pqs)Mb] ypNeTR$4 template < int Order >
; hU9_e class holder;
bYYjP.rcF template <>
s>=$E~qq class holder < 1 >
f[q_eY {
gX(8V*os^ public :
x[R?hS,0t template < typename T >
X;v{,P=J struct result_1
GL^
j
|1 {
1pqYB]*u_ typedef T & result;
X*a7`aL } ;
$#_^uWN-M template < typename T1, typename T2 >
iZ0.rcQj'o struct result_2
KP!7hJhw {
nyZ?m typedef T1 & result;
'i;ofJ[.c } ;
'cY@Dqg1 template < typename T >
9y*(SDF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GYonb)F {
Xy9'JVV6 return (T & )r;
{"0n^! }
xM>dv5<E template < typename T1, typename T2 >
_he~Y2zFz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xEB4oQ5 {
v%QCp return (T1 & )r1;
qJ$S3B }
xzRC % } ;
1?r$Rx<R |[!0ry*N% template <>
xRF_'|e class holder < 2 >
{X W>3 " {
7N0m7SC public :
#Z]<E6<=9 template < typename T >
vIFx'S~D struct result_1
+EZr@ {
K,*If Hi6[ typedef T & result;
k,y#|bf,Y
} ;
M<@9di7c template < typename T1, typename T2 >
%Ip=3($Ku[ struct result_2
Q8DKU {
)EG-xo@X typedef T2 & result;
xH-} <7 } ;
5;9.&f template < typename T >
)' 2vUt`_7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vf`] {
QEEX|WM return (T & )r;
'YEiT#+/ }
e co=ia template < typename T1, typename T2 >
!Tu.A@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
& aF'IJC {
dTVM
!= return (T2 & )r2;
jw]IpGTt }
,aa
%{ } ;
i{PX= ]o_E]5"jO p-/}@r3Z+ 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> >。
2aQ}|
` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U7G|4( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!" : arK 6.4,Qae9E return l(i, j) = r(i, j);
)sapUnqrlR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s_,&"-> <zu)=W'R] return ( int & )i;
BimM)4g return ( int & )j;
y)Lyo'` 最后执行i = j;
,]?l(H $x' 可见,参数被正确的选择了。
? oGmGKq EtB56FU\ fVBRP[, I3?:KVa l1RFn,Tzr 八. 中期总结
S[uHPYhlA 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:
m$$98N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ix}*whW=U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
K9Pw10g' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t{/
EN)J O0"&wvR+5 i)e)FhEY6 O11.wLNH v aaZ upH%-)%' 九. 简化
*-9b!>5eD 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。
,#-^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9a_(_g>S 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:
dkbKnY& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gClDVO +-*/&|^等
[h2V9>4: 2. 返回引用。
@KYmkxW =,各种复合赋值等
-OP5v8c
f 3. 返回固定类型。
5(OF~mX# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~
.Eln+N 4. 原样返回。
|m7`:~ow operator,
:hxZ2O?5_ 5. 返回解引用的类型。
:Zd# }P operator*(单目)
wwmODw<tT 6. 返回地址。
Web8"8eD operator&(单目)
!PrO~ 7. 下表访问返回类型。
]#
T9v06w operator[]
WJL,L[XC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r^6vo6^ operator<<和operator>>
+NEP*mk k07) g:_ 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。
VVje|T^{Z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}fs;yPl, )+9D$m=P; template < typename Left >
g^En6n) struct value_return
7+u%]D! {
OiY2l;68 template < typename T >
0?t!tugG struct result_1
@w:sNXz- {
;h3*MR typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&f qmO>M } ;
;3sT>UB $Y0bjS2J template < typename T1, typename T2 >
M+^K, struct result_2
#(*WxVE {
6YU2
!x typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
C5RDP~au } ;
uf)W?`e~ } ;
L ou4M .^.UJo;4G HNuwq\w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J0p,P.G +;[`fSi 下面我们来剥离functor中的operator()
j)IK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rb\Ohv\ mLY * return l(t) op r(t)
<CmsnX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.Um%6a- return op l(t)
1I^Sv return op l(t1, t2)
;+b}@e return l(t) op
@7^#_772 return l(t1, t2) op
=\%>O7c,8Y return l(t)[r(t)]
lE|T'?/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
c8"I]Qc7 r IK|} 5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ZJ[ Uz_%W 单目: return f(l(t), r(t));
OEwfNZQ- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BtHvfoT 双目: return f(l(t));
JN KZ'9 return f(l(t1, t2));
/?XfVhA:A 下面就是f的实现,以operator/为例
=OZ_\vO C${TC+z struct meta_divide
r&3fSx9 {
2aje$w- template < typename T1, typename T2 >
i)(QNpv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ju9v n44 {
^:)&KV8D| return t1 / t2;
Xp?Z;$r$ }
YKc{P"'/| } ;
\!V6` @0KC xBG1up<z 这个工作可以让宏来做:
"\=_- ` >aWJ+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,6buo~?W: template < typename T1, typename T2 > \
gq@."wHU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8c|IGC 以后可以直接用
\%Smp2K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
M{4_BQ4$ 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
G<dXJ ]\\ (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。。。)
#dfW1@m y14@9<~9 pq&c]8H 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
j5)qF1W, 7=AKQ7BB>b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vZDQ@\HrC class unary_op : public Rettype
,`7GI*Vq {
Cp* n2 Left l;
8Z!ea3kAT public :
K/,lw~> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mDmWTq\ r4lG 5dV template < typename T >
|5/[0V-vy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n{yjH*\Z {
*sG<w%% return FuncType::execute(l(t));
} R/ }
;i#gk%-
2 WE7l[<b template < typename T1, typename T2 >
7@"X~C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XHg%X {
Q}T9NzOH% return FuncType::execute(l(t1, t2));
~EM];i }
e4b~s } ;
G9[-|[j^N Jr9}'l8 )AoFd> 同样还可以申明一个binary_op
u~kwNN9t3 .2P?1HpK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6J*`<k/S class binary_op : public Rettype
>?'FH +2K {
Wd}mC<rv1 Left l;
)pLq^j Right r;
>`uS NY"tO public :
W Q&<QVK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u@EM,o {EUH#': template < typename T >
IXN4?=)I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0R]CI {
bsry([N>w return FuncType::execute(l(t), r(t));
XL3h ;$, }
z&0V21"l f.$o|R=v template < typename T1, typename T2 >
<X |h* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t_rDXhM {
[s2V-'2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c$|dK }
9-^p23.@[j } ;
k#(cZ dL`
+^E> ,f+5x]F?m 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9gg,Dy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
w0!,1
Ry DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]t3"0 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
dE]"^O#Mc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>nDnb4 'C 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,]mwk~HeF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=R.9"7~2x 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
VWv0\:,G 下面是修改过的unary_op
<yPHdbF 03o3[g? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0?xiG SZV class unary_op
Y(zN {
7]j-zv Left l;
)''wu\7A)' %6'D!H?d public :
=.hDf<U
1}E@lOc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A*~1Uz\t lKUm_; m template < typename T >
%},G(> struct result_1
\2xBOe-a] {
J\'5CG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7yTe]O } ;
\cP'#jZz }GDG$QI]K& template < typename T1, typename T2 >
!nq\x8nU struct result_2
'kvFU_) {
N-9gfG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nln6:^w } ;
S "Pj1 wPJRp]FA template < typename T1, typename T2 >
#cG479X" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[B3aRi0AQ {
vCSB8R return OpClass::execute(lt(t1, t2));
c/Yi0Rl) }
WnzPPh3PJ oQ nk+> }% template < typename T >
XFTMT'9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vGwD~R {
;Ph )BY< return OpClass::execute(lt(t));
Lu 39eO6 }
\%Rta$O?S F^t?*
} ;
,l .U^d6> N%A`rY}u y!N)@y4 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
aijGz< 好啦,现在才真正完美了。
2^#UO=ct 现在在picker里面就可以这么添加了:
;sR6dT) Jx$#GUl#j template < typename Right >
G=HxD4l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
NJf(,Mr*| {
*P R_Y=v% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.l=*R7~EU }
OsL%SKs| 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。
Vnj/>e3 `uZv9I" }FiN 7# #7-@k-<| :n9xH 十. bind
KzX
,n_`an 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。
E(!6n= qR 先来分析一下一段例子
C%_ AY'?Xt ,&&M|,NQ&s int foo( int x, int y) { return x - y;}
ob0 8xGj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b]<HhU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&s^>S?L- 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。
ZoON5P> 我们来写个简单的。
(:-Jl"&R@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#C1A5JE& 对于函数对象类的版本:
,r 2VP\hLh V.Ba''E7 template < typename Func >
]vQ?]d?>a struct functor_trait
2Uv3_i< {
(vAv^A*i} typedef typename Func::result_type result_type;
|1+(Ny.%k } ;
r7"A u" 对于无参数函数的版本:
dH2]ZE0V gO:Z6}3vM template < typename Ret >
'uf2
nUo struct functor_trait < Ret ( * )() >
sh(kRrdY3 {
*rn]/w8ZW typedef Ret result_type;
}d~wDg<# } ;
'"w}gx 对于单参数函数的版本:
c@9Z&2) x , Vh template < typename Ret, typename V1 >
4Wla&yy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1Y"35)CR) {
=Esbeb7P typedef Ret result_type;
nl'J.dJe } ;
yMbcFDlBr 对于双参数函数的版本:
<Hh5u~ `[@^m5?b- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2rO)qjiH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M*O(+EM {
IQw
%|^ typedef Ret result_type;
974eY } ;
PPCTc|G 等等。。。
Q&upxE4-~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<DXmZ1 dF{6>8D=5B template < typename Func >
6mBDd>`0 struct func_return
VPM|Rj:d {
+#*&XX5A#? template < typename T >
kQwm"Z struct result_1
+2EHmuJ; {
y)p$_.YFF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
EItxRHV5 } ;
4ypRyO Kunle~Ro template < typename T1, typename T2 >
&$m=^ struct result_2
J&63Z {
}2Cd1RnS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CO:*x,6au } ;
MOP]\ypn } ;
$v:gBlj%" np-T&Pz2 K}PvrcO1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rT f lk (F,(]71Z+ template < typename Func, typename aPicker >
L2CW'Hd class binder_1
Gg}5$||^C {
NokXE Func fn;
H}h~~7E aPicker pk;
0
OAqA?Z public :
M)"]$TM !K3i-zY template < typename T >
gH{:`E k7 struct result_1
n5bXQ {
#)_J)/h typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TRgY :R_ } ;
M8^.19q; b&=]S( template < typename T1, typename T2 >
7.Ml9{M/i struct result_2
Mx/h?}u; {
5jn$7iE` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7$+P|U } ;
>oft :7p e=gboR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z}>4,d /rIm7FW) template < typename T >
8?e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cP*c(k~N {
:
cFF return fn(pk(t));
K4j@j}zK9I }
/:#j?c template < typename T1, typename T2 >
PM~bM3Ei typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OlEpid'Z {
,'FD}yw4v return fn(pk(t1, t2));
G%2P }
_qY`KP" } ;
z@!^ow)`J Y*Y&)k6t lq1[r~ 一目了然不是么?
tgO+*q5B 最后实现bind
LKqRvPnh cJP'ShnCh `aO.=:O_ template < typename Func, typename aPicker >
>65
TkAp picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X$BXT {
`Uzs+k-] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rW:iBq }
Ab*]dn`z ]@*tfz\YaH 2个以上参数的bind可以同理实现。
GS}0;x 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
oz%h)#; /"(b.& 十一. phoenix
]KsGkAG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8]My
k> 54=}GnZN for_each(v.begin(), v.end(),
jo_o`j (
>4Iv[ D1 do_
N\_( w:q [
"3@KRb4f cout << _1 << " , "
clHM8$ ]
ha_@Yqgh .while_( -- _1),
IK8%Q(.c cout << var( " \n " )
G-2EQ. )
(F_w>w.h );
rwoF}} q1UBKhpnH 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:
~Y% :
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
*7\W=- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%njOX#.w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:ezA+=ENg DX|uHbGg 6%>/og\% template < typename Cond, typename Actor >
_~ v-:w class do_while
w-lrnjs {
^Ss<X}es- Cond cd;
pNuqT* Actor act;
b<\$d4Qy public :
{&uT3*V1 template < typename T >
%Hh3u$Y, struct result_1
o5>/}wIf {
/n(9&'H< typedef int result_type;
s){Q&E~X } ;
658\#x8| ja?s@Y}-9s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VW {,:Ya }bp.OV-+ template < typename T >
3a%xn4P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5|CzX X#U {
L4~
W/6A do
$cq!RgRn {
7iP5T act(t);
?C}sR: K/ }
^ZR8s^X while (cd(t));
O"qR }W return 0 ;
97!H`|u < }
1f<RyAE?5 } ;
cu<y8
:U< O5O.><RP ikr7DBLt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q=njKC 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
;:U<ce= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
O'OFz}x), 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wajZqC2yg 下面就是产生这个functor的类:
4x(F&0 bhn5Lz$z o,J^ e_ template < typename Actor >
{(%~i37 class do_while_actor
qT$)Rb& {
Y5n>r@)m Actor act;
c88_}%h?( public :
8|6~o.B.G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r( M[8@Nz XwtAF3oz template < typename Cond >
nz[
m3] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zMr&1*CDX } ;
[NL -! $5x]%1R g#}tm< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W=3? x 最后,是那个do_
V;k#})_- l**3%cTb P0)AUi class do_while_invoker
0TmZ*?3!4 {
hD*(AJ public :
&5d\~{; template < typename Actor >
GoazH?% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"ct58Y@ {
pUGN!3 return do_while_actor < Actor > (act);
dkpQZXi9% }
s@PLS5d" } do_;
aV#h5s _\UIc;3Gl 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l77'Lne 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r,0@~;zA 最后来说说怎么处理break和continue
8A!'I<S1 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
2Y$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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