一. 什么是Lambda
)Fc`rY 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l2v4SvbX 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,
b;wf7~a* "AN2K %GRD3S
| aH;@V class filler
j@4
yRl ^ {
]Y#$!fIx public :
Ri$wt.b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Qo*,2B9R L } ;
BMw_F)hTO sE*A,z? ENlqoj1 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:
PJC[#>} !Vtt.j &4 "NU l7ce.R f/spJ<B).4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[Z2:3*5r. /*5t@_0fe t;P%&:"@M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
DNsDEU 4"$K66yk@ >KjyxJ7 %
K$om|]p 二. 战前分析
~#X,)L{y7v 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。
l3Vw?f 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
Da#|}m0> V K/;ohTTP W~15[r0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D- )jmz>R /* --------------------------------------------- */
Lod$&k@@ vector < int *> vp( 10 );
TH_Vw,) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~z)diF< /* --------------------------------------------- */
Cm:&n|
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lO482l_t /* --------------------------------------------- */
,vBi)H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SK2nxZOH /* --------------------------------------------- */
TNs0^h) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[@Hv, /* --------------------------------------------- */
{^TV Zdw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Pb0+z=L 8'=8!V @Q:5{? 5#~ARk*?a 看了之后,我们可以思考一些问题:
SB#YV
1._1, _2是什么?
0-
GA,I_ 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。
PV?XpT 2._1 = 1是在做什么?
{I s?>m4 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。
v:s.V>{"S 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。
QcyYTg4i xk}(u`:. xNG'UbU 三. 动工
".&x`C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vkE[Ur> 3z Jbb3e ZN)a}\] %G9:M;|' template < typename T >
O=os ,'" class assignment
vF, !8e'v {
?#@JH T value;
D:Zpls. public :
TGxspmY6 assignment( const T & v) : value(v) {}
^H'zS3S template < typename T2 >
&gc8"B@V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
l6b3i
v, } ;
VFN\
Ryd `r"euO
r\ 846j<fE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
c nAwoTt4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'U<-w$!f+^ {;4AdZk ^FSUK ]JQk,<l5E class holder
Zf<M14iM {
wAE,mw public :
m
ys5B} template < typename T >
=re1xR!E5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
YH`/;H=$G/ {
Gy36{* return assignment < T > (t);
t0Q/vp*/ }
zn5 } ;
x1)G!i O`e0r%SJ DJ"O`qNV3 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:
t?^C9(;6 s MAc+9G9k static holder _1;
htbN7B( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WXj}gL` DKL< "#.7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L|G!of[8n 而不用手动写一个函数对象。
kzCD>m |Ia3b VW _%Ay\4H^\ 2-821Sf#h 四. 问题分析
\(_FGa4j 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。
<Vp7G%"'W 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。
jqHg'Fq 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X#mm
Z;P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z(AI]wk3< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
11}fPWK .?b2Bd!MC 五. 问题1:一致性
.fxI) 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?|
CQfrAk4mu 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6L~@jg~0A[ | ]`gps struct holder
m`UNdFS {
@L|X('i //
k))*Sg template < typename T >
'j=7'aX>K T & operator ()( const T & r) const
TDg#O!DUF {
}~dXz?{p8 return (T & )r;
'>[KVvm }
BDY@&vF } ;
}x4,a6^ ,J?Hdy:R 这样的话assignment也必须相应改动:
~uRG~,{rH <by}/lF0 template < typename Left, typename Right >
o[*</A
} class assignment
'2=u<a B {
O4FW/)gq Left l;
'>>
IMF Right r;
%7BVJJp2 public :
QZk:G+$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vTYI
ez`g template < typename T2 >
yv4ki5u` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+]Of f^s } ;
]B0>r^ [wl:"rm 同时,holder的operator=也需要改动:
.['@:}$1 [6qa"Ie template < typename T >
~T<#HSR` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
HGmgQ>q@M$ {
s)<#a(! return assignment < holder, T > ( * this , t);
1QM*oj: }
fXMVl\ < qWe1`.o 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。
CtVY;eG 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
o9M[Zr1@k ''!pvxA return l(rhs) = r;
^pMjii8IZ 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。
_GK^ 7}u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-i|qk`Y {s|rk template < typename Tp >
35Nwx< class constant_t
(+>~6SE {
OxX{[|!` const Tp t;
rKq/=Avv public :
?_ [xpK() constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
zLXmjrC template < typename T >
%JDG aG' const Tp & operator ()( const T & r) const
CFqoD l {
-yeQQ4b return t;
0m,A`*o }
X"b4U\A } ;
*Id$%O "s2?cQv{# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i^sK+v 下面就可以修改holder的operator=了
zvL&V
.> ~\/>b}^uf' template < typename T >
0CI?[R\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I})la!9 {
_:0<]<x? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
C1P{4 U }
{rGq|Bj Vn? %w~0! 同时也要修改assignment的operator()
I"@X~Y7}
y|q4d(P. template < typename T2 >
d9|dHJf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6BVV2j)zl: 现在代码看起来就很一致了。
l?(nkg["nY )7=B]{B_ 六. 问题2:链式操作
P]T(I/\g 现在让我们来看看如何处理链式操作。
X`]-)(UX 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。
:w(J=0Lt 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。
mp0p#8txi 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。
+]
B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*wP8)yv7 +FQ:Q+ template < typename T >
#})Oz| c struct result_1
$-"AMZ899 {
:ORCsl6- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sF]v$kq } ;
y?<[g;MuT VgZ<T,SuW 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:
Gk,{{:M:5 MLY19 ;e template < typename T >
>1a-}>r struct ref
Vj4
if@Z {
$/],QD_;" typedef T & reference;
!798%T } ;
p+;Re2Uyg template < typename T >
5}9-)\8=z struct ref < T &>
- t4"BD {
:q~qRRmjBe typedef T & reference;
"$+naY{w } ;
'0X!_w6W Q l%7wrK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+@]1!|@( n<8$_?- template < typename T >
NmST1pMk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*x`z5_yfO {
aRq7x~j
)\ return l(t) = r(t);
<.$<d }
dJ?VN!B0 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。
hiaj!&+Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<,Sy:>:" 0ang~_ 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
3`TC* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
a%tm[Re _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jp8=>mk +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sxgR;gf6 最后的布局是:
_XXK1H x Add
7EY~5U/4 / \
\bQ|O7s Divide 5
7;;W{W% / \
ro@Zbm;P _1 3
#i ?@S$ 似乎一切都解决了?不。
N$pwTyk 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。
H24g+<Tv 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。
qt/syF&s 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:
pPo?5s 'e3y| template < typename Right >
u>&\@?( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8)5n Right & rt) const
l4U& CA y {
$2]1 3j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MGc=TQ. }
@EfCNOy 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#H
O\I7m XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
z(.$>O&6H 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。
L)8 +/+ 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。
a[";K, 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。
@EO#Ms 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?
1a_;[.s 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:
+n,8o:fU: ~Zl`Ap template < class Action >
r4+w?=` class picker : public Action
Ez?vJDd {
:FG}k Y public :
Q)#<T]~= picker( const Action & act) : Action(act) {}
;T#t)oV // all the operator overloaded
r{\cm
Ds } ;
[.6>%G1C mI9h| n 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。
cD0 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:
F1M@$S, QIi*'21a+ template < typename Right >
7;CeQx/W)W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n/$Bd FH {
pal))e!B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1"/V?ArfL }
X&wK< 4c2P%X(
C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^{6Y7T] 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。
d.2b7q09 ++&F5'?g template < typename T > struct picker_maker
6\5U%~78 {
3BY/&'oX typedef picker < constant_t < T > > result;
q/;mxq$ } ;
v[Q)cqj/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(R6ZoBZ {
S<Q1
&], typedef picker < T > result;
Efp=z=E } ;
"VT5WFj P* aD2("Z 下面总的结构就有了:
EAY9~b6~c 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。
lg8~`96 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。
T^sxR4F picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
YvYav d 至此链式操作完美实现。
>F+:ej o8s&n3mY}y 6:B5PJq 七. 问题3
A:D\!5= 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。
<U~P-c
tN xje{kx# template < typename T1, typename T2 >
yLDHJ}R ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,7j`5iq[m {
;euWpE;E\# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a@8knJ| }
..~{cU4Tt z?
{#/ 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:
*kKGsy Fn[~5/ template < typename T1, typename T2 >
qb" ! struct result_2
`Mjm/9+18 {
SQ.4IWT(hR typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0I#<-9&d- } ;
0(i`~g5 2f:'~ P56 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?
Yt#($}p 这个差事就留给了holder自己。
ko5\*!|:lj 8p5'}Lq )j9FB template < int Order >
]$L[3qA. class holder;
+\W"n_PPy template <>
>^ Y9p~ class holder < 1 >
PN'8"8`{ {
NGze: gPmO public :
"q(&<+D@ template < typename T >
;m5M:Z" struct result_1
{'b8;x8h {
|hdh4P$+| typedef T & result;
JBwTmOvQ } ;
#ERn 8k template < typename T1, typename T2 >
fk"{G>&8 struct result_2
Ja (/ym^ {
HhpP}9P; typedef T1 & result;
@i`gR% } ;
w+MdQ@'5 template < typename T >
}`MO}Pz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l,X;<&-[ {
Qb|dp~K.M return (T & )r;
Kz<xu ulr }
y&CUT:M6 template < typename T1, typename T2 >
9.@(& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fC-^[Af) {
ex|kD*= return (T1 & )r1;
gSGe] }
T+[e6/| } ;
=CVw0'yZ ko:I.6- K template <>
wH`@r?& class holder < 2 >
n;=A'g|Q {
e7qT; public :
T9$U./69-L template < typename T >
O<E0L&4-& struct result_1
yp4G"\hN9 {
0GR9opZtA typedef T & result;
+/X'QB$R } ;
E??%)q template < typename T1, typename T2 >
C=]3NB>Jc struct result_2
=;`YtOL {
w %zw+E typedef T2 & result;
6,7omYof } ;
o2|(0uN' template < typename T >
MvW>ktkU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5^Y/RS i {
j~8+,: return (T & )r;
Qnw$=L: }
=I5XG"", template < typename T1, typename T2 >
N\fT6#5B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nZT@d;]U9 {
|-mazvA return (T2 & )r2;
jgstx3 }
\1Bgs^ } ;
$W?XxgkB? J#kdyBmuO w*
I+~o- 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
c]]F`B 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s6D-?G*u%8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H94.E|Q\+ p3S c4 return l(i, j) = r(i, j);
[s/@z*,M1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w|HZI,~ _R<HC return ( int & )i;
K$.zO4 return ( int & )j;
moR]{2Cd{ 最后执行i = j;
vh HMxOZ; 可见,参数被正确的选择了。
n1t(ns| Q*8-d9C hG@ys5 `[KhG)Y7t TH|hrL;:8 八. 中期总结
e!yw"Cf* 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:
[1*/lt|+p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-1:Z^&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。
j+9
S 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K[[k,W]qb LC{hoq\ ,
.I^ekF V.#8-?z ~D5MAEazS 9qDGxW
'1 九. 简化
Dkb&/k:) 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。
bw\=F_>L 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q.1ohj0) 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:
s]c$]&IGG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&[RU.Q!_H +-*/&|^等
8:% R|b 2. 返回引用。
_);Kb/ =,各种复合赋值等
?~.&Y 3. 返回固定类型。
e{;e 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bY~ v0kg 4. 原样返回。
.LhmYbQ2WE operator,
>#?: x*[ 5. 返回解引用的类型。
.@Uz/j?> operator*(单目)
[MS.5+1Y 6. 返回地址。
!j9i=YDb operator&(单目)
mPin\-I 7. 下表访问返回类型。
B:~;7A\ operator[]
\NU[DHrMP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l;A_Aii( operator<<和operator>>
cEdJn@ , 5$U>M 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。
h<;[P?z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
bFezTl{M 3\r@f_p template < typename Left >
<y!r~? struct value_return
~,2hP
~ {
V^I/nuy template < typename T >
q}$=bR1+ struct result_1
J~3T8e# {
#<Nvy9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^~qs-.? } ;
V1)P=?%(US ~[TKVjyO template < typename T1, typename T2 >
U!:!]DX( struct result_2
oxQID {
1\*B. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6 v^ } ;
qLi9ym, ] } ;
(V.,~t@ $sF#Na4^ %8CT -mQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\t# 9zn> G.nftp(*} 下面我们来剥离functor中的operator()
4>VZk^%b# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
yVHlT gvqd1?0w return l(t) op r(t)
v\(m"|4(i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m}[~A@qD return op l(t)
N5s|a5 return op l(t1, t2)
/Jf`x>eiH return l(t) op
v7FRTrqjj return l(t1, t2) op
|vN@2h(|" return l(t)[r(t)]
<nTmZ-; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ef}E.Bl 3
9{"T0 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:
eM=) >zl 单目: return f(l(t), r(t));
uuYH6bw*d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#r.` V!= 双目: return f(l(t));
#oJbrh9J6 return f(l(t1, t2));
yF5 下面就是f的实现,以operator/为例
*C@[5#CA2z (GEi<\16[ struct meta_divide
~Oq,[,W {
&U$8zn~[k template < typename T1, typename T2 >
0IgnpeA] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
r@[VY g~ {
xSDE6] return t1 / t2;
x*&&?nV Iz }
zLw h6^?Y } ;
M=[q+A 7s8<FyFsjd 这个工作可以让宏来做:
n22hVw \As oeeF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w}W@M,.^ template < typename T1, typename T2 > \
&O6;nJEI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m/hi~.D9 以后可以直接用
r` `iC5Ii DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dD^_^'i 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
j&[.2PW\ (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。。。)
hG~]~ ) cxD}t'T Stw+Dm\! 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
ok3 ra%R:xX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w
<#*O: class unary_op : public Rettype
ECS<l*i57& {
K\KO5A Left l;
N=Uc=I7C public :
@ojg`!, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a(ux?V)E. %kZ~xbY template < typename T >
l0caP( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sh
!~T<yy {
NT;x1 return FuncType::execute(l(t));
O~#uQm }
>2lAy:B5 ~w1{zxs template < typename T1, typename T2 >
fsrg2:kQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^%oG8z,L {
LZQFj/,Jg return FuncType::execute(l(t1, t2));
+f\pk \Ith }
RUS7Z~5 } ;
DO1 JPeIi xMSNrOc yL;o{
G 同样还可以申明一个binary_op
V5yxQb vfJ3idvo*w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oDW<e'Jm class binary_op : public Rettype
g]Xzio&w {
68p\WheCal Left l;
?)?IZ Qj Right r;
V#zhGAMy. public :
h\=p=M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h/1nm U] hsHVX[<5` template < typename T >
D%jD8 p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hi {2h04 {
}_a+X return FuncType::execute(l(t), r(t));
PTzp;. }
'YZI>V* vZ[$H template < typename T1, typename T2 >
xm}q6>jRV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vbRrk($` {
(>rS
_#^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wRXn9 }
vh|Tb5W< } ;
5W[3_P+ IqhICC1V- (#j2P0B 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
Gut J_2f^9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{?EEIfg DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
VY+(,\)U 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。
\3H<z@; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(30<oE{ 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。。。
t$]&,ucW# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i{tTUA 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)
+CnyK(V 下面是修改过的unary_op
|D;_:x9 9N~8s6Ob template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$6:XsrV\a class unary_op
wJ80};! {
v Q-ixh Left l;
93Mdp9v+i ^%n124 public :
N,j>;x3xT s{(ehP.Dd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-1jjB1 c
}<*~w; template < typename T >
.sd B3x struct result_1
qDby!^ryc {
a.
h?4+^bN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xa87xX=a } ;
Tjnt(5 g hAV2F# template < typename T1, typename T2 >
c;c:Ea5 struct result_2
P$p@5 hl {
+M44XhT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jd ["eI } ;
o"'iXUJ %B#hb<7} template < typename T1, typename T2 >
OJMvn'y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'R^iKNPs {
wrH7 pd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6RK ~Dl&g }
t{_!Z(Rt5) 2Ryp@c&r^ template < typename T >
n_<mPU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yB-.sGu {
>$2E1HW. return OpClass::execute(lt(t));
=y?#^ }
NNwc!x)* OI~}e,[2z } ;
n`P`yb\f$ ? ouV HDyQzCG, 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
g93I+ 好啦,现在才真正完美了。
O[; +i 现在在picker里面就可以这么添加了:
zLh Fbyn( {J{1`@ template < typename Right >
;!'qtw"CB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:FnOS<_B {
LFCTr/, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2bWUa~%B }
-r!42`S 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。
7nm}fT
z7 &kb\,mQ Q`N18I3 }.'Z=yy F#6cF=};@ 十. bind
DYX-5~;! 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)9v$! 先来分析一下一段例子
iDZrK%fl M
/"gf;)q> 8GY.){d!l int foo( int x, int y) { return x - y;}
e{5,'(1] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x7f:F. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!;i*\
a 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
>b'w'" 我们来写个简单的。
qB+n6y% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&(g|="T 对于函数对象类的版本:
PJCnud F G=1m]>I8 template < typename Func >
-)X{n?i struct functor_trait
CQ<8P86gt {
ai4PM
b$p typedef typename Func::result_type result_type;
7UnzIe } ;
C(s\LI!r 对于无参数函数的版本:
w}d}hI PQ,+hq template < typename Ret >
r]9 e^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
TaOOq}8c# {
)Lb72;!? typedef Ret result_type;
e|VJ9|;3 } ;
:.DI_XN` 对于单参数函数的版本:
d4J<, tR<L`?4 template < typename Ret, typename V1 >
r]0(qg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`0?^[;[u[ {
9<v}LeX typedef Ret result_type;
!Vb,zQ } ;
C,.-Q"juH 对于双参数函数的版本:
HM):" y<|)'( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x:qr \Rz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H-Pq!9[DB {
U,HIB^=
R typedef Ret result_type;
9Fk4|+OJ } ;
%lV@:"G 等等。。。
[7RheXO< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
b"t")U== \BUqDd! template < typename Func >
R>*g\}9Zh3 struct func_return
%]#VdS|N {
847 R
template < typename T >
b_vVB`> struct result_1
P% Q@9kO> {
.liyC~YW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q<yAT(w } ;
@89I#t6A. !y%+GwoW template < typename T1, typename T2 >
:c=v} struct result_2
kxh 5}eB {
"7d.i(vw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a1|c2kT } ;
,%Z&*n } ;
odpUM@OAW |Ytg 2 h<U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y@`~ 9$ b_l3+'#ofM template < typename Func, typename aPicker >
ESIzGaM class binder_1
5U~OP {
lbS?/f Func fn;
>t0%?wj)Y aPicker pk;
qOi5WX6F/ public :
,gmH2. )\0q_a template < typename T >
E=kw)<X2 struct result_1
;E#\ {
s^cc@C typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.H2qs{N! } ;
FCiq?@ 6- ]h5L] template < typename T1, typename T2 >
b=1%pX_ struct result_2
z,x"a {
+]c}rWm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bDWeU} } ;
f05=Mc&) x'qWM/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-`Q}tg>cT g4wZvra6%) template < typename T >
|l7%l&! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j o_
sAb {
E:w:4[neh return fn(pk(t));
g~!$i`_b }
vCb]%sd-U template < typename T1, typename T2 >
q}wj}t# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c
0-w6 {
;'HF'Z return fn(pk(t1, t2));
XsUUJuCG }
/.P9MSz0G } ;
2xn<E>] Pz@/|&] ErDL^M-` 一目了然不是么?
LeHiT>aX! 最后实现bind
@]=f?+y[ 2
HE;V zR ZXt?[Ll template < typename Func, typename aPicker >
:}9j^}"c3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@o#+5P {
$"8d:N?I[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
kXwi{P3D$ }
:<GfET Is CCqT tp 2个以上参数的bind可以同理实现。
WeC(w+}p 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。
&g0g]G21*I :#$F)]y'\ 十一. phoenix
yN\e{;z` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:wipE]~4t -;pOh;WG for_each(v.begin(), v.end(),
((|IS[ (
#s2B%X do_
y94kX:q [
os$nL'sq cout << _1 << " , "
O?ktWHUx ]
=& -[TPW .while_( -- _1),
mW4%2fD[ cout << var( " \n " )
>SDpuG&> )
f^9&WT );
PZ,z15PG] >uy%-aXiVa 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:
i8~r 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
JE!("]& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=_PvrB 2' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qC@Ar)T =g~j=v,e ll<mE, template < typename Cond, typename Actor >
|0
!I5|<k class do_while
|RhM| i {
I:$"E%
>= Cond cd;
*)> do
L Actor act;
o| D^`Z public :
<I2z& template < typename T >
2dbRE:v5 struct result_1
6I |A-h {
J%Mnjk^_\S typedef int result_type;
'RTtE } ;
QCpM|,drS 3t(c_:[% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|J3NR`-R sLns3&n2 template < typename T >
o8z)nOTO; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q`Q}yE>9 {
Y~qb;N\ do
Fr5 Xp {
3z[$4L'. act(t);
@`|)Ia< }
Q2s&L]L= while (cd(t));
ctI{^f: return 0 ;
Gt~JA0+C)7 }
nQ=aLV+' } ;
qLjT.7 .x YG[w@u MzTW8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;>ozEh#8w 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
s".HEP~]= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
,W*H6fw+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
1 Z[f
{T) 下面就是产生这个functor的类:
kMxjS^fr js <Ww$zFW z~Na-N template < typename Actor >
N:W9}, class do_while_actor
>eS$ {
2]ti!< Actor act;
^M[P-#X_ public :
&88oB6$D^q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?+`xe{k \dkOK`)b template < typename Cond >
Gi7RMql6Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(E!!pz } ;
Z'M`}3O 5 DFZ^~ 97LpY_sU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
P}r)wAt 最后,是那个do_
]J@/p:S> P!<[U!<hH T+CajSV class do_while_invoker
/Ox)|)l {
G]*|H0j public :
1;wb(DN*c template < typename Actor >
Ceg!w#8 Z, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"s_Z& {
kGHC]Fb) return do_while_actor < Actor > (act);
3 QCVgo
i\ }
q#[`KOPV } do_;
PC/!9s0W ~UPZ< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g.C5r]=+& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}5b M1h#z 最后来说说怎么处理break和continue
+nU.p/cK+\ 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。
3-x%wD. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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