一. 什么是Lambda
dUD[e,? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;_XFo&@ 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,
8:q1~`?5"b b35fs]}u-6 x[|}.Ew xW+6qtG` class filler
kx8G {
qRu~$K public :
2zX]\s?3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Mg+2.
8% } ;
,10= }czrj%6 gZVc 5u< 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9FF0%*tGo @s*-%N^:[L IM*y|UHt ; cNv\t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?C]vS_jAh -$\y_?} ]iVcog"T 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y4yhF8E>;U XMZ,Y7 />C^WQI^ ]IaMp788 二. 战前分析
}f%} v 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。
:S]%6gb8G 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
aNsBcov3O DmK57V4L^ VCYwzB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WH%g(6w1j /* --------------------------------------------- */
LPXi+zj vector < int *> vp( 10 );
_!#@@O0p/h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yHYsZ,GE /* --------------------------------------------- */
TT%M'5& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5{TsiZh4 /* --------------------------------------------- */
+ SzU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SZ7:u895E /* --------------------------------------------- */
BX/8O<s0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#&+{mCjs /* --------------------------------------------- */
y<UK:^t31V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
rCEyQ)R_} goNG' o %| JBj]najN 8bGd} ( 看了之后,我们可以思考一些问题:
#!B4 u?"m 1._1, _2是什么?
;7*[Bcj. 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。
pp?D7S 2._1 = 1是在做什么?
uo:J\ E 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。
eSn+ B;
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。
Xfc-UP|} e)IzQ7Zex t|?ez4/{z 三. 动工
|T /ZL! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$GV7o{"& Cl.x'v OG~gFZr)6 UBKu/@[f@ template < typename T >
QpH'PYy class assignment
&A/]pi-\ {
uh_RGM& T value;
nbp=PzZy public :
2ACCh4(/P assignment( const T & v) : value(v) {}
nUr5Qn? template < typename T2 >
2>9C-VL2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.~db4d] } ;
J( TkXNm T.F!+ %QH$ipM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RU{twL.B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mexk~zA^ Rh2+=N<X h^45,E C \7eUw,~Q> class holder
j;Gtu {
0o4XUW public :
Wb_J(!da template < typename T >
wm@@$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
G>=*yqo
{
z9Mfd#5?>P return assignment < T > (t);
}K>d+6qk5 }
'BxX0 } ;
qZh/IW Jr4Ky<G_i (m}'4et~L 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:
B@))8.h] r<EY]f^`u static holder _1;
QL/(72K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2'Uu:Y^ ?R
'r4P, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S+6.ZZ9c 而不用手动写一个函数对象。
Y-z(zS^1 #z%fx
m7V/zne n&/
` 四. 问题分析
v/plpNVp> 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。
#%2rP'He 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。
}v{LRRi 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I@N8gn 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I
34>X`[o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gJ+'W1$/ Rv>-4@fMJ 五. 问题1:一致性
=XQ%t
@z0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
R29~~IOqO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9=tIz Ix}sK"}[n struct holder
{Xy5pfW
Q {
^7*11%Q //
q
i;1L
Kc template < typename T >
tOD6&< T & operator ()( const T & r) const
w2c?.x {
r5/0u(\LB return (T & )r;
kZ:ZtE }
2,F.$X } ;
6MW{,N gQuw1 这样的话assignment也必须相应改动:
@mBQ?;qlK ]W!0$'o template < typename Left, typename Right >
$PPi5f}HD class assignment
u=s p`%? {
?V=ZIGj Left l;
3"e,qY Right r;
+\A,&;!SR public :
^
@5QP$. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;'K5J9k template < typename T2 >
A)!*]o>U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0d&6lqTo } ;
ITBE|b 3
i0_hZ 同时,holder的operator=也需要改动:
?l )[7LR4 AT3Mlz~7# template < typename T >
^x,YW]AS} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%> eiAB_b {
4$<JHo
@. return assignment < holder, T > ( * this , t);
t*u:hex }
eym4=k ~ ]ieeP4* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
KpGhQdR# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~0$&3a<n1 9A=,E& return l(rhs) = r;
h]gp ^?= 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。
D@.6>:;il 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
a=2%4Wmz bd-L`={j template < typename Tp >
i.m^/0! class constant_t
L4HI0Mx {
c@7rqHU-0 const Tp t;
~>|ziHx public :
4B.*g-L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:o3N;*o>)0 template < typename T >
3w'tH4C[Y const Tp & operator ()( const T & r) const
L8B!u9% {
MTn{d return t;
g-
gV2$I }
[W&T(%(W- } ;
!Vk^TFt` %ET+iIhK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W<g1<z\f 下面就可以修改holder的operator=了
{IjR^J=k 9'B `]/L template < typename T >
`c$V$/IT assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9*M,R,y {
QXK{bxwC return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t6c4+D'{]. }
Bzf^ivT3L ]-#DB^EQ 同时也要修改assignment的operator()
_[BP0\dPW ;$4\e)AB template < typename T2 >
ih3n<gXF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{JLtE{ 现在代码看起来就很一致了。
?@x/E& "{t$nVJ 六. 问题2:链式操作
+}AI@+
现在让我们来看看如何处理链式操作。
(ZlU^Gw#UB 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。
#'`{Qv0,
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。
QT}tvm@PMq 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。
A#,ZUOPGH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tuX|\X xE}>,O|'q template < typename T >
c71y'hnT struct result_1
*T1_;4i {
DY*N|OnqJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L~3Pm%{@A } ;
Fr-SvsNFB 7yQ4*UB 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:
l]SX@zTb v$9y,^p@e
template < typename T >
zQ PQ struct ref
8P`"M#fI {
:4|4 =mkr typedef T & reference;
Gc7=
} ;
{;oPLr+Z template < typename T >
%TqC/c struct ref < T &>
^.y\(= {
,!9zrYi} typedef T & reference;
mE[y SrV } ;
="e+W@C !r-F>!~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/L3: pR_9NfV{ template < typename T >
5r0YA
IJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4p wH>1 {
7EJ+c${e.- return l(t) = r(t);
*1"+%Z^ }
^zr`;cJ+c 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
4M T 7 `sr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qP
,EBE X3&
Jb2c2 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
vQ.R{!",> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
- YBY[%jF> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Y-9I3?ar +5 调用divide的对象返回一个add对象。
q\ %I#1 最后的布局是:
xD 7]C|8o Add
p<%d2@lp / \
\7_y%HR Divide 5
zm# ?W / \
^rz_f{c]- _1 3
"
1tH 似乎一切都解决了?不。
=pr7G+_u 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
VN.Je:Ju 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
o;*Q}Gr<M OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
|BYRe1l6l GX%g9f!O template < typename Right >
UZ";a453r assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ig"L\ C"T Right & rt) const
5twhm {
H*6W q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A(X KyEx }
Xc.`-J~Il 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0}9h]X' XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
d5 -qZ{W 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
,//S`j$S 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。
SWLo|)@[/ 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。
0 {mex4 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?
L.IlBjD 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:
@nf`Gw ; Hp?/a?\Xm template < class Action >
P~dcW class picker : public Action
*ui</+ {
n@w%Zl public :
h];I{crh picker( const Action & act) : Action(act) {}
JI5Dy>u: // all the operator overloaded
n !(F, b } ;
\NC3'G:Ii 2rMpgV5 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。
}7X%'Bg=M 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:
K^[?O{x^B
7Lt)nq-b template < typename Right >
I:.s_8mH} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?Ob3tUz2 {
zreU')a return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j.YA2mr }
;rS{: G&dKY h\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Mp]rUPK 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。
H.0K?N&\?> D,6:EV"sa template < typename T > struct picker_maker
/O9EQ Pm( {
3a|\dav% typedef picker < constant_t < T > > result;
cZ06Kx.. } ;
e# bn# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;Qq\DFe.w {
=Sv/IXX\di typedef picker < T > result;
[
3HfQ } ;
\DzGQ{`~m Q.[0ct 下面总的结构就有了:
+v\oOBB) 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。
5X+A"X
;C 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。
9VT;ep picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'Vbi VLWD 至此链式操作完美实现。
Xeajxcop# W4N{S.#! {8aTV}Ha2 七. 问题3
n| ;Im&, 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。
CWlw0X D]}G.v1 template < typename T1, typename T2 >
iB{V^ksU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]{iQ21`a- {
,s(,S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
HV.t6@\}; }
=Uh$&m g'gdgfvn 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:
$?Wb}DU7_L Uv.)?YeGh template < typename T1, typename T2 >
3 Y &d= struct result_2
&vJH$R {
2|L&DF:G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xwr8`?]y } ;
uS-|wYE Z7#+pPt! 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?
"#] $r 这个差事就留给了holder自己。
P%6~&woF <N)oS-m> {FGj]* template < int Order >
NgwbQ7) class holder;
#?E"x/$Y6 template <>
/mMV{[ class holder < 1 >
1,~D4lD| {
w@pPcZ>z/ public :
j6YOKJX template < typename T >
TJN4k@\$2 struct result_1
Kgv T"s. {
(ZGbhMK typedef T & result;
nu^436MSOa } ;
=I4lL]> template < typename T1, typename T2 >
4JEpl'5^Q struct result_2
I*&8^r:A {
:Al!1BJQ typedef T1 & result;
N;d] 14| } ;
OVJ0}5P* template < typename T >
mR~&)QBP. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.6> w'F{> {
GVz6-T~\> return (T & )r;
~[
F`" }
>usL*b0% template < typename T1, typename T2 >
0"R|..l/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@ZJS&23E {
Zfw,7am/ return (T1 & )r1;
N#]ypl }
"7
yD0T)2 } ;
l}h!B_P' WA qINLdX template <>
:3PH8TL class holder < 2 >
h(4v8ae {
[UR-I0 s!/ public :
<v2;p}A template < typename T >
xk5]^yDp struct result_1
5G#n"}T {
Y2TtY; typedef T & result;
#Z #-Ht } ;
]GS bjHsO template < typename T1, typename T2 >
R_KH"`q struct result_2
s~>}a {
`L
zPotz typedef T2 & result;
n<,BmVQ } ;
~o( template < typename T >
1 zZlC#V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VVZ'i.*_3? {
4*L_)z&4; return (T & )r;
7$b1<.WX }
K9[UB template < typename T1, typename T2 >
\+etCo
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R-:2HRaA {
_$'ashF return (T2 & )r2;
oDR%\VY6T }
sK{e*[I>W } ;
~&T~1xsFJ e(sk[guvX '%qr.T
% 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> >。
do%&m]#; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!VJoM,b8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*hx @FeTz[ return l(i, j) = r(i, j);
NUZl`fu1Z4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}6# -"`=1l return ( int & )i;
uT{q9=w return ( int & )j;
^ c<Ve'- 最后执行i = j;
%4H%?4 可见,参数被正确的选择了。
pkzaNY/q d~H`CrQE* &HW9Jn >j/w@Fj uph(V 八. 中期总结
*VcJ= b
2Y 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:
WMdg1J+~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D^O@'zP=At 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&pRREu:[4L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)2.Si# AKC`TA*E fex@,I&
?
k /` Upe%rC( KPF1cJ2N 九. 简化
nUO0Ce 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。
CrLrw T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vzM^$V 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
aOp\91
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;I}fBZ3
+-*/&|^等
l**X^+=$ 2. 返回引用。
se)TzI^]b@ =,各种复合赋值等
)e{aN+ 3. 返回固定类型。
"sTRS* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
aUp
g u" 4. 原样返回。
+[VXs~I
q operator,
Y4-t7UlS; 5. 返回解引用的类型。
Ac@VGT:9 operator*(单目)
7dWS 6. 返回地址。
7! Nsm operator&(单目)
1?}T=)3+$ 7. 下表访问返回类型。
(=0.in Z operator[]
&
21%zPm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gdc<ZYcM operator<<和operator>>
l#o
~W` >Tgv11[ 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。
a(nlTMfu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]Ze1s02( X'srL j. template < typename Left >
4s-!7 struct value_return
9{l}bu/u {
lxx2H1([ template < typename T >
C+$#y2"z#n struct result_1
Ui~>SN>s {
XS#Qu=,- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uRvP hkqm } ;
+7Gwg pBHRa?Y5 template < typename T1, typename T2 >
%b$>qW\*& struct result_2
[txE .7p {
oJ^P(] dw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^#pEPVkY } ;
e'~3oqSvR } ;
WWY6ha {: /}NpA$ d]9z@Pd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y29m/i: 6k%f 下面我们来剥离functor中的operator()
J.a]K[ci 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$'v U2L >4TO=i return l(t) op r(t)
K(4_a``05 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=_CzH(=f# return op l(t)
x}4q {P5$ return op l(t1, t2)
_a, s
) return l(t) op
vM={V$D& return l(t1, t2) op
4W75T2q# return l(t)[r(t)]
M\j.8jG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
mh%VrAq 8*X4\3:*N 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:
KNl$3nX 单目: return f(l(t), r(t));
NEs:},)o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P \I|, 双目: return f(l(t));
7V>M] return f(l(t1, t2));
[),ige 下面就是f的实现,以operator/为例
:jf3HG Wwo0%<2y struct meta_divide
8ag!K*\V< {
sOY:e/_F template < typename T1, typename T2 >
)X7A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
TeQV?ZQ#} {
hH.G#-JO return t1 / t2;
6)J#OKZ }
f);FoVa6 } ;
z:O8Ls^\T XppOU 这个工作可以让宏来做:
"@kaHIf[ `cO:<^% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}H4RR}g template < typename T1, typename T2 > \
kfNWI#'9
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bt *k.=p 以后可以直接用
,4rPg]r@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2%1hdA< 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
}]TxlSp!; (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。。。)
yZ:qU({KhD L];b<*d 6@f-Glwg 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
g0H[*"hj 8L XHk l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$>gFf}#C class unary_op : public Rettype
k9R9Nz|J {
oU|c.mYe Left l;
GILfbNcd public :
3T
9j@N77 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V]&\fk-{ )"LJ
hLg template < typename T >
@x1-!
~z# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n%-0V> {
g`^x@rj`E return FuncType::execute(l(t));
$M#>9QHhc }
mmsPLv6 <VcQ{F template < typename T1, typename T2 >
+(*DT9s+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p<2,=*2 {
Q?T]MUY(L return FuncType::execute(l(t1, t2));
>p/`;Kq@ }
Jwp7gYZ } ;
uEYtE7 S'14hk< m*;ERK 同样还可以申明一个binary_op
]k(]qZ [Q =Nn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HDKbF/ class binary_op : public Rettype
F?cK-. {
BHw, 4#F1; Left l;
:]c3|J Right r;
OZT.=^:A public :
/bEAK- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cAy3^{3: HThcn1u~^b template < typename T >
__@BUK{ q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&{RDM~ {
<Qq*p return FuncType::execute(l(t), r(t));
-+5>|N# }
xpI wrJO i?gSC<a template < typename T1, typename T2 >
Y~Ifj,\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dd["dBIZ ' {
Wf<LR3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
DJ%PWlK5 }
a>)f=uS } ;
H1T.(M/" \f)#>+X-
9akH 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
3[&C g 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8] ikygt" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E e]-qN*8 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
<| &Npd' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{x7, 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Z=
!*e~j@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GF
WA>5n' 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<ih[TtZ 下面是修改过的unary_op
b[7]F %bfZn9_m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2-b6gc7 class unary_op
X?$_Sd"G+5 {
`W-Fssu Left l;
ETLD$=iS `lPfb[b public :
fzA9'i` "\=U)CJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=2 kG%9 rbpSg7}Q template < typename T >
s@DLt+ O5 struct result_1
3,=6@U {
%IRi1EmN8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H.2QKws^F } ;
;GI&lpKK Wm3X[?V template < typename T1, typename T2 >
EIQ
p>|5 struct result_2
@o6L6Y0Naa {
=ruao'A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}T$p)" } ;
:eg4z ) '=6\v! template < typename T1, typename T2 >
9S -9.mvop typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O<\@~U {
h@h! ,; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W];dD$Oqg }
3 9|MX21k 2|bn(QYz template < typename T >
m9A!D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F\KUZ[% {
9M9?%N:ra return OpClass::execute(lt(t));
T5:G$-qL( }
!YJs]_Wr Ki~1qu: } ;
@fV9
S"TcM VYhbx
'e +KEWP\r 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
Wr5V`sM 好啦,现在才真正完美了。
C/&-l{7 现在在picker里面就可以这么添加了:
d'I"jZ ;Q&5,<
N)j template < typename Right >
%!L9)(}" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0C*7K?/ {
kM@zyDn, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(@}!0[[^ }
1>&]R= 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。
v 6Vcjm ,'iE;o{Tu _\HQvH Z*2Vpnqh\ ~F?u)~QZ# 十. bind
7fX<511( 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=w1=,/y 先来分析一下一段例子
/Qk4 c\V7i#u[d;
4I?^ t" int foo( int x, int y) { return x - y;}
E\2%E@0# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]P2"[y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
SG4%}wn% 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。
FtC^5{V+V 我们来写个简单的。
`I5wV/%ib 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x~j`@k,; 对于函数对象类的版本:
mju>>\9 G<^{&E+= template < typename Func >
X/M4!L}\ struct functor_trait
LAe6`foW/ {
kd$D 3S^{ typedef typename Func::result_type result_type;
d6sye^P } ;
g^ i&gNDx 对于无参数函数的版本:
,$+V a"g!e^ template < typename Ret >
(41|'eB\\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Yr=Y@~ XL {
hzbw>g+ typedef Ret result_type;
@<]Ekkg } ;
~PahoRS 对于单参数函数的版本:
84 pFc;< W#C*5@ 8 template < typename Ret, typename V1 >
)sp4Ie struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f_Av3 {
df #$9- typedef Ret result_type;
5=?\1`e1[ } ;
xZF}D/S?Ov 对于双参数函数的版本:
6ez<g
Uf #7YY<)
xt} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
PJrtMAcKq struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X~,aNRy {
>:!X.TG$ typedef Ret result_type;
nl,uuc*; } ;
&<U0ZvrsH 等等。。。
YgV817OV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!*. -`$x :#?5X|Gz template < typename Func >
{"QNJq#: struct func_return
/&+tf* {
6N
S201o template < typename T >
~-J]W-n struct result_1
)i^<r ;_z {
,lA s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)vb*Ef } ;
hUMf"=q+ g:dH~> template < typename T1, typename T2 >
7.#F,Ue_0T struct result_2
zvH8^1yzG {
doy`C)xI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y6,/:qm } ;
{I #]@, } ;
'd$P`Vw: &3Szje @A89eZbW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.QJ5sgmh !F1N~6f template < typename Func, typename aPicker >
?fjuh}Q5h class binder_1
F!Q@u {
?Yk.$90 Func fn;
:~T99^$zA aPicker pk;
~h85BF5 public :
d0Qd$ .%A 78# v template < typename T >
Ksj -zR; struct result_1
^ ALly2 {
% <*g!y ` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lXiKY@R# } ;
A
'5,LfTu g/+C@_&m template < typename T1, typename T2 >
)~] (& struct result_2
W!&'pg {
'~&X wZ& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2Mmz %S'd } ;
bc)~k: S` ;?z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2h1C9n%j9 !&/{E
[ template < typename T >
ytoo~n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q/_f
zg {
C/kW0V7 return fn(pk(t));
"C SC }
J/GSceHF template < typename T1, typename T2 >
xScLVt<\e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5Z\#0":e {
#Xb+`' return fn(pk(t1, t2));
%$Z7x\_ }
7-T{a<g } ;
s6zNV4 MLWM&cFG 7cO n9fIE 一目了然不是么?
*
%M3PTY\ 最后实现bind
ayD}r#7 RUT,Y4 b k"]dK,, template < typename Func, typename aPicker >
\\7ZWp\fN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}36QsH8 {
wl$h4 {L7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
D-(w_$# }
[uls8
"^/j T {Uc:Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
B'EKM)dA 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
:8+Ni d) *nsAgGKKM^ 十一. phoenix
e9[|!/./5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/_Z652@ F>[,zN for_each(v.begin(), v.end(),
.Pw\~X3! (
FE!lok do_
3?Pn6J{O [
q]N:Tpm9 cout << _1 << " , "
)!:Lzi ]
i?e`:}T .while_( -- _1),
Gz[fG cout << var( " \n " )
8o0%@5M )
HcV"X,7S );
(BfgwC)
=xJKIu 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Gkv{~?95 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
(B-43!C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JEgx@};O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1,~SS &F5@6nJ` 'X!?vK^]p template < typename Cond, typename Actor >
S (N\cw$ class do_while
FEW_bP/4 {
A7`1-# Cond cd;
V-r3-b Actor act;
$aPfGZ<i public :
XNb ZNaAd template < typename T >
-cm$[,b6 struct result_1
d)R352 {
xOHgp=#D typedef int result_type;
2'<[7! } ;
t2iv(swTe fb:j%1WF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ze3X$%kWi Iu*^xn template < typename T >
F0UVo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y&= ALx@ {
$Qy7G{XJ[^ do
%-AE]-/HI {
k8uvNLA)a act(t);
0%
#<c p }
`\6?WXk3T while (cd(t));
zb
Z4|_ return 0 ;
:BGA. }
c9nH}/I_ } ;
O8W7<Wc|z FG!X"<he ?kz+R' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lM[XS4/TRa 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。
1uk0d`JL 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。
xN@Pz)yo 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。
34R!x6W0 下面就是产生这个functor的类:
1I}b|6
` `O8b1-1q~ b]JI@=s? template < typename Actor >
:g\rQazxO class do_while_actor
<(e8sNe {
Q!FLR>8 Actor act;
N9rBW public :
=0'q!}._! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(?b@b[D~4 ^:jN3@Q% template < typename Cond >
xyE1Gw`V picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5Y3i|cj } ;
9ElCg" V8~jf-\$b {3Vk p5%l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{+g[l5CR[ 最后,是那个do_
Bz`yfl2 l**;k+hw ._96*r=o class do_while_invoker
Ih[+K#t+E {
Y3ZK%OyPR public :
j,2l8? template < typename Actor >
b( ^^m:(w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9><mp]E4 {
il:nXpM! return do_while_actor < Actor > (act);
k 2%S`/: }
VZIR4J[\. } do_;
SgE/!+{ U~2`P 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
kDz>r#% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
i(6J>^I 最后来说说怎么处理break和continue
7e&\{* 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。
XDD<oo 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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