一. 什么是Lambda
Wb/q&o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sacaL4[_< 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,
KU> $=Rd 8_S<zE`Ha -4&SYCw j~eYq class filler
EVW{!\8[ {
_BV'J92. public :
<=
xmJx-V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h98_6Dw(] } ;
(CRY$+d S&A, Q' X/_e#H0
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:
$\|$ekil4 s 9,?"\0Zm DA_[pR Z)6gh{B08 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}2^_Gaj
]E1aIt Rl7V~dUY 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>g!a\=-[ ]OE{qXr{ =gCv`SFW ?-
5{XrNm 二. 战前分析
3le/(=&1 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。
*<yKT$(+_ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
;O*y$|+PA M+X>!Os \$o!M1j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K<O1PrC /* --------------------------------------------- */
:xitV]1.
vector < int *> vp( 10 );
(c `t'e transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qm-G=EX /* --------------------------------------------- */
28u)q2s^W| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N5$L),?\y /* --------------------------------------------- */
~yH<,e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X'4g\)* /* --------------------------------------------- */
}yup`R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^zv0hGk 2 /* --------------------------------------------- */
b{|Ha3;w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=,q,W$- KJPCO0" uFDJRQJ< S) /(~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
F6*n,[5( 1._1, _2是什么?
e"u=4nk 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
CQf!< 2._1 = 1是在做什么?
qJ=4HlLno 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
UD|Qa Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
^2L\Y2 CeD O:J=, xS%Z
三. 动工
?\MvAG7Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-POV#1s D9
~jMcX 5[.Dlpa'7 R}MdBE template < typename T >
Ca]+*Eb9z{ class assignment
}D_h*9 {
pi)7R:i T value;
)UA$."~O public :
i3~"qbU%z[ assignment( const T & v) : value(v) {}
M>+FIb( template < typename T2 >
rQ -pD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n?vw|'(} } ;
^vXMX^* hsIC5@s3 _-aQ.p ?T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Kh<xQ:eMy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w5 nzS)B:u DIR_W-z U4]>8L +]^6&MqO class holder
07WZ w1(; {
%Q:i6 ~ public :
qdoJIP{ template < typename T >
7=yC*]BH-= assignment < T > operator = ( const T & t) const
O,(p><k$/ {
<Cc}MDM604 return assignment < T > (t);
OQ&?^S`8', }
9 p6QNDp } ;
M`!\$D g_?:G$1H s[h& Uv"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:
40cgsRa| <Z%iP{ static holder _1;
]Igd< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ipo?>To o:E+c_^q` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ssVO+
T 而不用手动写一个函数对象。
)SG+9!AbMZ ~Xi_bTAyAW 0Lcd@3XL {=Y%=^! s 四. 问题分析
LX{[9 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。
HMsTm}d 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。
(=:9pbP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T1TKwU8l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H\]ZtSw8- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.kWMr^ g kL;sA'I:S 五. 问题1:一致性
p%) 1(R8qM 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?|
GKf,1kns 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/mLOh2T 7FL!([S5i struct holder
llVm[7 {
dL%?k@R //
"&;>l<V template < typename T >
S;#S3?G T & operator ()( const T & r) const
6XyhOs%/ {
TJS/ O~= return (T & )r;
((i%h^tGa; }
8>" vAEf } ;
n}?XFx!% $$7Mq*a> 这样的话assignment也必须相应改动:
b#;%TbDF ^2-2Jz@ template < typename Left, typename Right >
5S4kn.3 class assignment
M0[7>N_ {
oNHbQ&h Left l;
f7B)iI! Right r;
bt3v`q+V public :
R;+vE'&CO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?@"F\Bv<h template < typename T2 >
dg[&5D1Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E.V#Bk=
} ;
,CiN@T \& D:`b61sWi_ 同时,holder的operator=也需要改动:
S?pWxHR] S<do.{|p[ template < typename T >
Ne7HPSWiOP assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+]I7]
{
wlc Cz return assignment < holder, T > ( * this , t);
M*M,Z }
) #G5XS+) TEQs\d 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。
v@_}R_pX 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
A")F7F31c %JUD54bBt return l(rhs) = r;
W&E?#=*X 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。
hSQ*_# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a,<l_#' Q<4Sd:P`" template < typename Tp >
{4B{~Qe; class constant_t
7lQ@I}i {
DZPg|*KT const Tp t;
zx:Qz public :
jz
CA2N% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/2 V template < typename T >
-U&k%X const Tp & operator ()( const T & r) const
`h%(ZG~ {
^FO&GM2a return t;
TsiI5'tx }
g!/O)X3 } ;
#8xP,2&zf lX g.` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|HT5G=dw 下面就可以修改holder的operator=了
bU$4"_eA
B c,
IAz template < typename T >
=;HC7TUM& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P_(QG
6 {
{,:yZ&( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n-djAhy }
yRd [$p $,I%g< 同时也要修改assignment的operator()
x:wv#Wh:l7 m$XMq template < typename T2 >
%s&"gWi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(:|g"8mQm 现在代码看起来就很一致了。
Sbzx7 *X $p( 六. 问题2:链式操作
TzSEQS{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B>]4NF\)H9 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。
:{8,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。
b8FSVV
7@ 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。
l&JV.}qGB8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
V*d@@%u** z^,P2kqK_ template < typename T >
uW 7Yem& struct result_1
{JGXdp:SB {
Y|X!da/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jNbU{Z%r } ;
BV"l;&F[ '&LH9r 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:
u2o196,Ut FE=vUQXE2 template < typename T >
->9waXRDz) struct ref
JHJIjYG>P {
P*!~Z*" typedef T & reference;
`ElJL{Rn } ;
G=(ja?d template < typename T >
z(dDX%k@ struct ref < T &>
+*`>7m<^ {
#&sw%CD typedef T & reference;
J]ri|a } ;
49!(Sa_]j `p#u9M> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/Z1>3=G by w,zm$s ^ template < typename T >
SdXAL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U6IvN@
g {
~P,@">} return l(t) = r(t);
j
V'~> }
W<\*5oB%H 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0f;`Zj0l8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,<O|#`?"@G LL%s$>c65A 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
j"Z9}F@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
82P#C4c+d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g0k{b +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;mauA#vd 最后的布局是:
T]lVwj Add
#9/S2m2\YG / \
1Gp|_8 Divide 5
OV`#/QL / \
|bX{MF _1 3
#@Rtb\9 似乎一切都解决了?不。
!{S HlS 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。
"ZR^w5 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。
umI6# Vd`= 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:
8z`Ne(h; J%1 2Ey@6 template < typename Right >
V_P,~! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
oLc Right & rt) const
m%.7l8vT {
Rf#t|MW*# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*3h!&.zm }
WV,j
<x9w 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Uq=!>C8 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。
@YI-@ 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。
WoDQg64 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。
]GmXZi 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。
8gXf4A(N 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?
R zn%!d^$> 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:
Sz0CP1WB p'YNj3&u template < class Action >
Q2RO&dL
9 class picker : public Action
Qhsk09K_=4 {
FA#8 public :
zR6^rq* picker( const Action & act) : Action(act) {}
@Yzc?+x // all the operator overloaded
VQ'DNv| 9 } ;
a!*K)x,"< U(u$5 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。
N83g=[ 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:
UWW_[dJr _do(
template < typename Right >
"%fvA; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E@D}Sqt {
E|5lm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p'`pO"EO }
dT4e[4l BZ-)XF'4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nk-V{'] 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。
HT6+OK(~dJ ;OY*`(Id template < typename T > struct picker_maker
q+}Er*r {
(#%R'9Rv typedef picker < constant_t < T > > result;
{ZrB,yK } ;
m-)yQM8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4KCJ(<p| {
&a];"2 typedef picker < T > result;
}~3 %KHT } ;
Ri&?uCCM `1qM Sq 下面总的结构就有了:
"8YXFg 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。
L#X!. 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。
cri.kr9Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-+w^"RBV 至此链式操作完美实现。
|"XxM(Dm {'R\C5:D7 c
DO<z 七. 问题3
2h^9lrQcQG 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。
x0 dO^D !mLD`62. template < typename T1, typename T2 >
35X4]
t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+Xjevg6DU {
\"^.>+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j/Rm~!q }
u"*Wo'3I| 1=.+!Tg 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:
rS/}!|uAu 98^o9i template < typename T1, typename T2 >
KsMC+:`F struct result_2
F"*.Qq {
3~&h9#7Ke typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,F)9{ <r] } ;
07:N)y, 9V5d=^ 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?
wqyrs|P 这个差事就留给了holder自己。
:?.RZKXQF )^'g2gVK+p 16N+ template < int Order >
/y<nAGtD& class holder;
y Ddi+ template <>
*U69rbYI class holder < 1 >
39+6ZTqx {
$JTQA public :
<.lT.>'? template < typename T >
F:o<E 42 struct result_1
|{G GATni {
' QrvkQ typedef T & result;
7^|,l } ;
^KeJ=VT template < typename T1, typename T2 >
Z[{k-_HgAm struct result_2
/>,Tq!i\4} {
w6 x{<d typedef T1 & result;
UD@u hL } ;
Bh\>2]~@a template < typename T >
v>&sb3I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bim
82<F {
^*fZ return (T & )r;
WLe9m02r }
}}g.L| template < typename T1, typename T2 >
.9Y,N&V<H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a9=pZ1QAG {
JXBTd=r_oM return (T1 & )r1;
;F;"Uw }
L
=kc^dU } ;
3bGJ?hpp m<DiYxK template <>
z+Cw*v\Y class holder < 2 >
\ tK{!v+ {
L:(>ON public :
?1G7=R template < typename T >
4KkjBPV struct result_1
r[TTG0| {
*+-L`b{SX typedef T & result;
9EE},D } ;
SREe,
e\ template < typename T1, typename T2 >
NX?IM8\t struct result_2
"XU
M$:D {
FHu
-'; typedef T2 & result;
)tRqt9Th* } ;
#ZPU.NNT? template < typename T >
:UyNa0$l:" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0x-58i0 {
UA{tmIC\ return (T & )r;
t#Q" ;e }
#s!q(Rc template < typename T1, typename T2 >
PyS~2)=B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b* QRd {
Zw)*+> +FV return (T2 & )r2;
vu&%e\gM }
%|3I|'%Y } ;
T JB)]d< C{i9~80n 9'qU4I 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
x}`]9XQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Nvlfi8. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
y}fF<qih'> g"60{ return l(i, j) = r(i, j);
;Jn"^zT 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6(Qr!< M<A*{@4$w& return ( int & )i;
Lqt.S| return ( int & )j;
O:=%{/6&D 最后执行i = j;
6hE. i
x 可见,参数被正确的选择了。
W;Rx(o> |NbF3 fD GJUorj& e~#"#? ,_JhvPWR,) 八. 中期总结
d$3;o&VUNI 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:
U5 `h 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
aKLA_-E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MWsjkI` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fkprTk^# ECO4ut.d 9@Iz:!oqb \(nb
>K LqH<HGMFD +<G |Ru- 九. 简化
-xJ_5 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
F-\Swbx+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
KjrUTG0oA 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}!5x1F! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4(VVEe +-*/&|^等
F:PaVr3q 2. 返回引用。
)HrFWI'Y =,各种复合赋值等
WjyuaAWY 3. 返回固定类型。
n{>Ge,enP0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oD$8( 4. 原样返回。
=!axQ[)A operator,
bIFKP 5. 返回解引用的类型。
Yy 4EM operator*(单目)
1'skCR|!< 6. 返回地址。
*%G$[= operator&(单目)
[0_JS 2KE 7. 下表访问返回类型。
xW$F-n operator[]
AN!MFsk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xvZNshkpAX operator<<和operator>>
H-?wEMi)*u U($sH9, OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jlmP1b9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jpL'y1@Ut i[:S *`@S template < typename Left >
p^2"g~ struct value_return
@S/PB[%S {
R^%uEP template < typename T >
wzw`9^B struct result_1
OH.Re6Rr {
4Xna}7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9n$0OH
/q } ;
z|Z<S+=f G1;.\ i template < typename T1, typename T2 >
I91pX<NBf struct result_2
}yCw|B|a {
OD,"8JF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Rp~#zt9: } ;
(S:+#v } ;
DVu_KT[H d go, Hfb Z[.+Wd\)-9 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d^"dL" Q6m >".,=u' 下面我们来剥离functor中的operator()
l2DhFt$!= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*>Z|!{bI UWdPB2x[ return l(t) op r(t)
Evz;eobW/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zVLv-U/=d return op l(t)
;(). return op l(t1, t2)
,"U8Fgf[r return l(t) op
FzOr#(^ return l(t1, t2) op
=-M)2&~L~ return l(t)[r(t)]
Zk+J= Cwq} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4X2XSK4 Q AJX7 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
-.A8kJ 单目: return f(l(t), r(t));
qyP|`Pm4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gf!hO$sQ3 双目: return f(l(t));
=<-tD< return f(l(t1, t2));
(fgX!G[W 下面就是f的实现,以operator/为例
-e=p*7'] %0]vW;Q5 struct meta_divide
!HA[:-JCz {
CPq{M.B template < typename T1, typename T2 >
1y5]+GU'` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_C9*M6IU {
dhe?7r]u return t1 / t2;
^7`"wj14 }
t<O5_}R%d } ;
q #f
U* V:h-K`~/ 这个工作可以让宏来做:
|]a=He; fI%+
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M.K-)r, template < typename T1, typename T2 > \
!g /&ws& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?3!"js
B 以后可以直接用
X{rw+! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
wiWpzJz 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
[>"bL$tlo* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\F%5TRoC `fEB,0j^ N9r}nqCN 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
mrDIt4$D CW k#Amt. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u7>b}+ak& class unary_op : public Rettype
@Md%gEh;& {
[B9'/: Left l;
}LS:f,1oGp public :
`r+"2.z* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E
3b`GRay J=4R" _yo template < typename T >
V,bfD3S3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wZVY h {
$x5P5^Y return FuncType::execute(l(t));
c0]^V>}cl }
>N>WOLbb7( o{yEF1,c\ template < typename T1, typename T2 >
k"|4
LPv[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OaU-4
~n; {
E4RvVfA0F return FuncType::execute(l(t1, t2));
6_/691 }
/_E8'qlx } ;
?Y2ZqI ) W)m?% zVe@`gc 同样还可以申明一个binary_op
D.o|pTZ AOQimjW9a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pv&:N,p class binary_op : public Rettype
{g}!M^| {
_f$8{&`k Left l;
`m?%{ \ Right r;
/*g3TbUs public :
!7!xJ&/V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2<wuzP| T6JN@:8 template < typename T >
^RytBwzKM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8R Wfv}:X {
V0 x[sEW return FuncType::execute(l(t), r(t));
r
H;@N }
wXp
A1,i :#58m0YLA: template < typename T1, typename T2 >
_x 'R8/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$j:$
` {
b'Qia'a% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:S}!i?n }
c4ptY5R), } ;
s42M[BW] F<q'ivj:w n"8vlNeW 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
:@)UI, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=3OK3| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5G=<2; 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。
W)3?T&` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Wr Ht 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。。。
l
T~RH0L 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;EbGW&T 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)
,d n9tY3 下面是修改过的unary_op
SLp &_S@4 J$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'^ b B+ class unary_op
[G2@[CtY1 {
D7|[:`` Left l;
[
qt
hn[3 0X@!i3eu public :
Hs/
aU_ E^w2IIw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DhY.5 H,`F%G#!`q template < typename T >
l+!!S"=8)~ struct result_1
HE58A.Q& {
eqbQ,, & typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LVKvPi } ;
n&ZArJ OE' ?3S template < typename T1, typename T2 >
0Jz H dz struct result_2
?q a {
-F=?M+9[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`i5U&K. 7 } ;
+v.uP [H >KHR;W 03 template < typename T1, typename T2 >
873$EiyXR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
' i5 VU4?K {
fB^h2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,Y *unk<S }
wK OljE6d 0_'(w;!wq: template < typename T >
MU6|>{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3FRz&FS:j {
xC N6? return OpClass::execute(lt(t));
sd4eJ }
k(LZ,WSR 8K+(CS>xvO } ;
PL$*)#S"$ Zoe>Ow8mE` BS3Aczwk 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
@}[ >*Xy% 好啦,现在才真正完美了。
DUH\/<^g 现在在picker里面就可以这么添加了:
+&hhj~I. 5=/&[= template < typename Right >
*+(t2!yFmE picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EWOS6Yg7 {
Q{%2Npvq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&Tz@lvOv% }
&\<!{Y<' 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。
#I>
c$dd m(0sG(A~ u.v
5!G 3OnIAk3 aq~>$CHa 十. bind
Pdgn9 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。
M)v\7a 先来分析一下一段例子
&O|!w& =BD} +(3 Xae0xs int foo( int x, int y) { return x - y;}
R7)\wP*l5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UI:YzR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Skb,cKU 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。
2_S%vA<L 我们来写个简单的。
b1+6I_u. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
mL5 Nu+# 对于函数对象类的版本:
$;O-1# ] D$X9xtT template < typename Func >
So?.V4aD_ struct functor_trait
)"( ojh {
!LGnh typedef typename Func::result_type result_type;
2Y~UeJ_\Lq } ;
(CUrFZT$ 对于无参数函数的版本:
g/*x;d= * SAYli+@ template < typename Ret >
l>(w] struct functor_trait < Ret ( * )() >
3C:!\R {
+SM&_b typedef Ret result_type;
VSm[80iR0 } ;
3k%fY 对于单参数函数的版本:
0 QzUcr)3+ cZ8lRVaWW template < typename Ret, typename V1 >
qcN{p7=0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O
&/9wi>!q {
L&D+0p^lI typedef Ret result_type;
T/[8w } ;
=D&xw2 对于双参数函数的版本:
kzky{0yKk= -|1H-[Y( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*HT)Au"5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R,3E_me"} {
v~l_6V} typedef Ret result_type;
rwZI;t$hf } ;
UJ\[^/t 等等。。。
B~%'YQk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.,-,@ZK XwZ~pY ~ template < typename Func >
ywSV4ZtM struct func_return
y15 MWZ {
Mz?xvP?z template < typename T >
73n|G/9n[ struct result_1
E1|> O {
%NyV2W=~X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9S<87sO } ;
}Q }&3m~g rP5&&Hso template < typename T1, typename T2 >
n;Nr[hI struct result_2
'zRi;:UHA {
9/8#e+L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z;c~(o@4 } ;
a{4Wg: } ;
r Jo8| Q140b;Z r8R]0\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|UudP?E )aV\=a |A template < typename Func, typename aPicker >
t;3n class binder_1
!=)R+g6b {
5B|&+7dCw Func fn;
nV[0O8p2Md aPicker pk;
A^m]DSFOO public :
WxLmzSz{xD "M-zBBY ] template < typename T >
jX9{Ki" struct result_1
gv6}GE {
)}Vb+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xr;:gz!h } ;
GlVb |O" 6~oo.6bA template < typename T1, typename T2 >
Wzn!BgxRr struct result_2
#mK/xbW {
!R
b typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!nm[ZrSP } ;
LR(Q.x J~e%EjN5e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EgYM][:UU X\=m template < typename T >
F2N)|C< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GKk>;X- {
0\y{/P?I$ return fn(pk(t));
Lddk:u&J }
<[oPh(!V template < typename T1, typename T2 >
~xp(k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G*`H2-, {
lDWg%pI+ return fn(pk(t1, t2));
hoLQuh%2% }
Uo~-^w} } ;
nt5x[xa W1$<,4j@M xn&$qLB 一目了然不是么?
CyWMr/' 最后实现bind
+L]$M)*0& >l>;"R9N 6-+q3#e template < typename Func, typename aPicker >
liuw! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9>OPaLn {
3jh:
K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{,9^k'9 }
fqY;>Z ^p}S5, 2个以上参数的bind可以同理实现。
h(>eHP 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
IQm[,Fh "R!)"B== 十一. phoenix
k%gO
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
C||9u}Q< !Z}d^$ for_each(v.begin(), v.end(),
rD?G7l<~>_ (
01_*^iCf5 do_
2X)n.%4g$; [
p_g#iH!* cout << _1 << " , "
KT9!R ]
W74Y.zQ .while_( -- _1),
H?a1XEY/ cout << var( " \n " )
g2|qGfl{C )
*?o`90HHP[ );
nl\l7/}6 q\r@x-&g+ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
b<]Ae!I' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]E:K8E
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,P.yl~'Al 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ox&PFI0Gn cN&]JS, |l#<vw
wE template < typename Cond, typename Actor >
4[P]+Z5b+ class do_while
|ler\"Eu {
|3:e$ Cond cd;
)zK6>-KWA Actor act;
!VoAN5#; public :
! !we4tWq template < typename T >
u;/5@ADW struct result_1
Ks>l=5~v| {
Xk]:]pl4W typedef int result_type;
,'%wadOo } ;
k7cM.<s! 7/># yR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0g{`Qd -L6YLe%w template < typename T >
oz[Mt
i* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vWh]1G#'p[ {
qPvWb1H: do
6dlV:f_\y {
:g~X"C1s act(t);
W)z@>4`Bb }
;+3XDz
v while (cd(t));
nPRv.h return 0 ;
N7l`-y }
j-%@A`j; } ;
w40 -K5wt> I8%Uyap{ \\d!z-NOk? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6Qw5_V^0o 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。
,3P@5Ef 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。
ON-zhT?v 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。
ygo4. 下面就是产生这个functor的类:
0YA ?"Ec#,~ $9@jV<Q1 template < typename Actor >
bZ-_Q class do_while_actor
~bnyk%S
o {
BTAt9Z8qK Actor act;
WFm\ bZ. public :
6cVJu%<V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vAt]N)R m3']/}xHO template < typename Cond >
(ptk!u6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{Q~HMe`, } ;
.EB'n{zxd s,|"s|P 1@<PcQBp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;_iDiLC; 最后,是那个do_
I ]HP T)lkT? h#~\-j9> class do_while_invoker
m4_ZGjmJM {
Q^ }Ib[ public :
g5@P template < typename Actor >
Z!foD^&R do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n]x%xnt {
VXP@)\! return do_while_actor < Actor > (act);
]rS:#LK }
S3N+9*iK } do_;
C-tkYP
t$EL3U/( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,TlYQ/j%h 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
aQHB 最后来说说怎么处理break和continue
G/N 1[) 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。
:v B9z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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