一. 什么是Lambda
_(<D*V[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ages-Z_X 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,
'"=Mw;p xgeKz^, ?/,sKF74i S2jO class filler
]k(n_+! {
*&vySyt public :
z!={d1u#T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/}Z0\, } ;
NI^[7.2 YC
uuj$ ?kvkdHEO_ 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:
.7HnWKUV I=,u7w`m v<`1z?dch 2@(Qd3N( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jR^>xp; ]c8O"4n
n XVfp* ` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\gE3wmSJ, btC.EmX :X`Bc" MO{6B#(<F 二. 战前分析
;rj=hc 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。
[akyCb 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
[]{g9CO $z9z'^HqO 4K@`>Y5g* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o.}?K>5 /* --------------------------------------------- */
Eu AJ.n vector < int *> vp( 10 );
#0HF7C3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7b_Ihv
/* --------------------------------------------- */
bm{L6D E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
nx(O]R,Sw /* --------------------------------------------- */
`NC{+A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hwmpiyu /* --------------------------------------------- */
Z' 0Gd@/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
aQ ~ /* --------------------------------------------- */
1f 0"z1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R,hX *yVq &\\iD :J SR#%gR_SC P^%.7C 看了之后,我们可以思考一些问题:
5@+8*Fdk 1._1, _2是什么?
z/7H/~d 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~%4#R4& 2._1 = 1是在做什么?
`j59MSuK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
7CGKm8T Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
EiY i<Z_S T
x_n$ & W"mkNqH 三. 动工
`A\
!Gn? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
lA39$oJ #;
I8 aMb z,nRw/o :8;8-c template < typename T >
K5Fzmo a class assignment
w+cI0lj {
&Jj^)GBU T value;
(U/xpj} public :
DVYY1!j< assignment( const T & v) : value(v) {}
%}G:R!4 d template < typename T2 >
xA nAW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K<b -|t9f } ;
_Gy*" ;E 0\AYUa?RM |WeLmy%9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S:] w@$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,vQkvuz l}X3uyS j0sR]i S8" h9| class holder
S<Q6b_D {
l[^bo/ public :
5I{YsM template < typename T >
(jCE&'?} assignment < T > operator = ( const T & t) const
:Ke~b_$Uy- {
H7)(<6b,z return assignment < T > (t);
;w?zmj<Dm }
8oY0?|_Bx } ;
#]I:}Q51 6^['g-\2 pTmG\wA~$ 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:
~s{$&N VLtb16| static holder _1;
xYM!mcA Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
bt#=p7W ltHC+8aZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P/t$xqAL 而不用手动写一个函数对象。
jHB,r^:' 2:i`, v}-'L#6 G:'-|h 四. 问题分析
A1\;6W: 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Cs%'Af 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。
G\TyXq_4 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z]\0]i
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hdN3r{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jKQnox+= H5/%"1Q 五. 问题1:一致性
?
Z8_(e0U 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?|
VX&KGG.6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qX:54$t @q5!3Nz struct holder
L4SFu.J' {
vC\]7]mC //
~z>2`^Z" template < typename T >
=g/K>B T & operator ()( const T & r) const
" I`<s < {
j/wNPB/NM return (T & )r;
ZWmmFKFG. }
61T"K } ;
~oT0h[< ^']xkS 这样的话assignment也必须相应改动:
~mK9S^[ K*;=^PY template < typename Left, typename Right >
S! ,.#e (Y class assignment
u-j$4\' {
yBauK-7*c Left l;
Dw;L=4F
| Right r;
Vjj30f public :
9+=U&* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&hd+x5 template < typename T2 >
}RDhI1x[mk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b)$<aFl } ;
.'+Tnu(5q rq}ew0&/
同时,holder的operator=也需要改动:
sEe^:aSN T
-C2V$1 template < typename T >
ZxbWgM5rm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hV'JTU]H {
b V;R}3) return assignment < holder, T > ( * this , t);
OMO.-p }
Y'bDEdeT B4[onYU 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
v?!x,H$Qd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Jh M.P9 N}VKH5U| return l(rhs) = r;
aQ]C`9k 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。
j3IxcG}f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
FB6`2E%o ./[%%" template < typename Tp >
'(&.[Pk:" class constant_t
*Yl9%x]3c {
/jeurCQ8#u const Tp t;
#Cvjv;
QwY public :
U $X"W' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
DDc?GY: template < typename T >
~naL1o_FZ const Tp & operator ()( const T & r) const
h+CTi6-p {
o}7`SYn return t;
!4]wb!F }
l>7`D3 } ;
PRWS[2[yk ggJn oL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a0CmCv2# 下面就可以修改holder的operator=了
vkASp&a \@GA;~x.b template < typename T >
EF qWnz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g15e|y)th {
ZnI_<iFR* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Kt;h'? }
k[gO>UGB; _rY,=h{+ 同时也要修改assignment的operator()
(.m0hN!~u rrwBsa3 template < typename T2 >
*Jmy:C<> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j1Q G-Rs& 现在代码看起来就很一致了。
iZwt,)( qOV#$dkY 六. 问题2:链式操作
+i4S^B/8i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
M@E*_U!U 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。
+0;6.PK 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。
m/Q@ - 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。
iaLsIy#h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9`$fU)K[Pl 2} /Z.)^Q template < typename T >
r|{h7' struct result_1
xCEEv5(5 {
>ys>Q) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#dtYa } ;
ZXFM_>y5 o(u&n3Q' 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:
_K_!(]t Ky8sLm@ template < typename T >
m@u!frE, struct ref
m5v9:5{ {
'0p 5|[ZD typedef T & reference;
$[by) } ;
}'b3'/MJ template < typename T >
FL,jlE_ struct ref < T &>
0gL]^_+7 {
(I IPrW;> typedef T & reference;
B-@6m } ;
VL?ubt< 8T):b2h 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F@& R"- p&>*bF, template < typename T >
D}>pl8ke~g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1j`-lD {
M$B9?N6 return l(t) = r(t);
\ExM.T }
cuO(*%Is1 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。
k?;A#L~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!\'7j-6 'nz;|6uC 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
&BY%<h0c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rr>QG<i;G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o8-BTq8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
] QGYEjW 最后的布局是:
=!w5%|r. Add
pEuZsQ / \
O#7ONQfBO Divide 5
Kyt.[" p / \
1XSA3;ZEc _1 3
&=Gz[1
L 似乎一切都解决了?不。
>XcbNZV 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。
*p`0dvXG2 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。
AjKP -[ 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:
J;W(}"cFq 0&mo1 k_U template < typename Right >
y>Zvos e assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e6z;;C@'G Right & rt) const
6}='/d-[ {
MUhC6s\F return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d rnqX-E; }
peCmb)>Sa 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Y9Q-<~\z 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。
p(QB 5at 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。
>@KQ )p' ` 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。
b'Pq[ ) 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。
#s$b\"4 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?
|s-q+q{| 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:
}S<2({GI 7!+kyA\}r^ template < class Action >
g]EDL<b class picker : public Action
{hG r`Rh {
zpV@{%VSj public :
PVP,2Yq! picker( const Action & act) : Action(act) {}
gh=s#DQsFw // all the operator overloaded
'%_1eaH } ;
(#Z2 )IPnSh/< 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。
J~eY,n.6] 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:
Y]/(R"-2G $/90('D template < typename Right >
JZQkr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t
j&+HC {
[HI&>dm=$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)SQ*"X4" }
d"<Q}Ay ]:i
:QiYD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)67_yHW 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。
vo)pT X&o!xV -+ template < typename T > struct picker_maker
X0O0Y>" {
* t6XU typedef picker < constant_t < T > > result;
Rq gH,AN } ;
/ZqBO*] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-}`ES] {
YLmzMD> typedef picker < T > result;
A`v (hBM } ;
m^rgzx19? py`RH) 下面总的结构就有了:
dya]^L}fL 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。
CB<1]Z 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。
["- pylhK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sfNXIEr^ 至此链式操作完美实现。
|-4C[5rM qg#TE-Y` DE|r~TQ 七. 问题3
q$z#+2u 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。
Xoyk 'T]- ^29w@* template < typename T1, typename T2 >
P1;T-.X~& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M[ $(Pu {
+5H9mk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/%C6e
)7BL }
>8Wvz.Nq/ hYMIe]kJ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4J0{$Xuu0 pW7vY)hj template < typename T1, typename T2 >
0JQy-hpF struct result_2
:LBG6J {
<9 lZ%j; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<8Ek-aNNt } ;
&I:[ 'l! s|Ls 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?
fN~kdm. 这个差事就留给了holder自己。
kF.!U/C [H;HrwM
s) zqfv|3-!} template < int Order >
Kdh(vNB> class holder;
8*kZ.-T
B template <>
!|_b}/ class holder < 1 >
O=LS~&=, {
.Gq.s t% public :
r7Bv?M^! template < typename T >
zIt-mU struct result_1
jT"P$0sJAd {
VvN52
qeL typedef T & result;
tW 53&q\= } ;
UMwB. * template < typename T1, typename T2 >
pA)!40kz struct result_2
J~KWn. {
X).UvPZ/ typedef T1 & result;
v'Ce|.; } ;
Cj%SW <v| template < typename T >
(rO_Vfaa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*@o@> {
q9.)p return (T & )r;
/:v+:-lU }
>JwdVy^ template < typename T1, typename T2 >
z_R^n#A~r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
geU-T\1[l {
&B^#?vmO return (T1 & )r1;
8^M5k%P }
J"QXu M } ;
I\DmVc\l r|4jR6%<'m template <>
<q
hNX$t class holder < 2 >
Z
l.}= {
]#R'hL%f public :
,!t1( H
template < typename T >
[1B F8: struct result_1
j*f%<`2`j {
QEL^0c8 ~ typedef T & result;
W[PZQCL}K) } ;
H|;6K`O_ template < typename T1, typename T2 >
9\i;zpN\ struct result_2
-/|O*oZ {
=2uE\6Fl, typedef T2 & result;
{ 6Lkh } ;
~r;da 9 template < typename T >
'`?\CXX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p 7IJ3YY {
_?>!Bz
m return (T & )r;
='u'/g$'& }
mE)65@3% template < typename T1, typename T2 >
P`6
T;|VDk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DR3M|4[ {
w,TyV%b[_ return (T2 & )r2;
J0zudbP }
!iUdej^tx } ;
Yf.H$L W!q'wrIx( !e@G[%k 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> >。
6i[\?7O'0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GjZ@fnF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;wND?: #3u3WTk+ return l(i, j) = r(i, j);
q# gZ\V$I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
nV 38Mj2U %Y%+K5;AZ return ( int & )i;
z"o;|T: return ( int & )j;
IIeEe7%# 最后执行i = j;
|57KTiiNLI 可见,参数被正确的选择了。
qY\zZ zk5sAHQ [W=%L:Ea 8yz A
W&q 2!>phE 八. 中期总结
i,rP/A^q 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:
(bt^L3}a 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+4\JY"oi 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}<7Dyn, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;=: R| b0X*+q z:9 8~RUYsg W093rNF~ Le9r7O: 九. 简化
,'5P[- 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。
;d G.oUk= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5FqUFzVqsl 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:
8B;`9?CI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$t.N|b`' +-*/&|^等
AKx\U?ei7 2. 返回引用。
seY0"ym&e =,各种复合赋值等
K4SR`Q 3. 返回固定类型。
OP
|{R7uC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0uzis09 4. 原样返回。
PN/2EmwtC operator,
-`wGF#}y(= 5. 返回解引用的类型。
CvmZW$5Yo operator*(单目)
i_g="^ 6. 返回地址。
;Fcdjy operator&(单目)
n4YEu\* 7. 下表访问返回类型。
LW_Y operator[]
FMY
r6/I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
({D.oS operator<<和operator>>
@A!Ef=R 9UOx~Ty OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;w4rwL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:d/Z&LXD ;1S{xd*^N template < typename Left >
G,{L=xOh struct value_return
Q !5Tw {
m#,
F%s template < typename T >
xp/u, q struct result_1
\|R`wFn^P {
;G!X?(%+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
q "bpI8j } ;
GEA@AD=^f #:T5_9p template < typename T1, typename T2 >
pX6T7 struct result_2
`@ qSDW!b {
OW)8Z60 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;Iw'TF } ;
0'^? m$ } ;
W~W^$A 5gF}7D@ 0VoC|,$U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j='Ne5X1 St|sUtj<r 下面我们来剥离functor中的operator()
&IT'%*Y:V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aEXV^5;,pJ wX#\\Jgi return l(t) op r(t)
#Vul#JHW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|Y(].G, return op l(t)
)%X\5]w` return op l(t1, t2)
++,mM7a return l(t) op
^!{oyw
return l(t1, t2) op
p: sn>Y return l(t)[r(t)]
Z>QSZ48= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QI=SR 'P@a_*I 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:
CvQ LF9| 单目: return f(l(t), r(t));
`<HY$PAe return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_?kf9 . 双目: return f(l(t));
NXeo&+F return f(l(t1, t2));
}C"#b\A2 下面就是f的实现,以operator/为例
Y141Twjvd 51x^gX| struct meta_divide
"T}J|28Z {
>z^T~@m7l template < typename T1, typename T2 >
\`>Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#l;Ekjfz {
h^hEyrJw
return t1 / t2;
uO[4 WZ }
\vQ_:-A } ;
xR#hU;E} MM'<uy 这个工作可以让宏来做:
)QBsyN<x6 5R"b1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4i~;Ql template < typename T1, typename T2 > \
d_5h6Cz4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{GWcw<g.B 以后可以直接用
/cI]Z^& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"a,Tc2xk 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
#Q'i/|g (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
`
|]6<<'iW OPKX&)SE- ,nHz~Xi1t 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Fof_xv9 oAvJ"JH@i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tD4IwX class unary_op : public Rettype
>wMsZ+@m {
zLxWyPM0; Left l;
<mm}IdH public :
"X]ufZ7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(Nik(Oyj" >F-J}P template < typename T >
dk(-yv' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uxh4nyE {
ww\/$ | return FuncType::execute(l(t));
`Z@wWs }
%mcuYR'D} '6 /uc:zv template < typename T1, typename T2 >
klch!m=d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/`s^.Xh {
*=2jteG=3. return FuncType::execute(l(t1, t2));
;<&s_C3 }
jG.*tuf } ;
10[~ki-1; pp{); qQ1m5_OD`z 同样还可以申明一个binary_op
+=}%
7o G*"N}M1) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4h~Oj
y16& class binary_op : public Rettype
n[iil$VKh {
qp{NRNkQ Left l;
V_
]4UE Right r;
d>AVUf<o~ public :
(K?[gI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g|+G(~=e| p}Gk|Kjlq, template < typename T >
F~DG:x~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t]@Zd* {
S3J6P2P return FuncType::execute(l(t), r(t));
V) a6H^l }
3p^WTQ>( \7C >4 template < typename T1, typename T2 >
C#r`oZS1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gai?LXM
l} {
#qn)Nq( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)0GnTB;5Z }
=Q|}7g8o } ;
_c(=> NeK:[Q@je =}q4ked/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
w"BTu-I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.(Pe1pe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vEgJmHv; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
22*t%{( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c:$:j,i} 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。。。
HOUyB's' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
IIu3mXAw 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)
We4 FR4` 下面是修改过的unary_op
Xoik%T- sZbzY^P template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H?~u%b@ class unary_op
tL).f:? {
e;pNB Left l;
%fyb?6?Y L;f=\q"g public :
pUwX
cy<n KYl^{F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I;|Aiu* %-*vlNC ) template < typename T >
sXydMk`J struct result_1
8bysg9H0 {
zHU#Jjc_b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M\<!m^~ } ;
$yc,D=*Isi RXof$2CZS template < typename T1, typename T2 >
vV'^HD^v struct result_2
P0Jd6"sS" {
7L\GI`y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m3XH3FgKz } ;
5\'%zZ, l p/5!a~1'xN template < typename T1, typename T2 >
XnY}dsSO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z84W{!
P {
D4vmBVT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$XI<s$P%(% }
"p;DQ-V XVLuhwi template < typename T >
^&<*$Ai~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2lSM`cw {
b{ozt\: M return OpClass::execute(lt(t));
#wd \& }
\}Wkj~IX \I'Zc] } ;
5]Ra?rF R P X`2zr ZB2'm3'bh 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
qB39\j 好啦,现在才真正完美了。
6nfkZvn 现在在picker里面就可以这么添加了:
6m"
75 Y-Ku2m template < typename Right >
LWL>hd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pkU e|V {
wW<"l"x, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=5/;h+bk+3 }
A{J 1 n 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
.apX72's, oU@ljSD 6uXW`/lvX pjCWg4ya ~fF} 十. bind
PJYA5"}W 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
&0eB@8{N 先来分析一下一段例子
G}-.xj] .fsk DW eq+o_R}CS int foo( int x, int y) { return x - y;}
F=om^6G%X5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
PM.SEzhm bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D+)=bPMe 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%1@<), 我们来写个简单的。
tN{t-xUgk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
],YYFU} 对于函数对象类的版本:
7
h1"8#X sBb.Y
k template < typename Func >
UvZ@"El struct functor_trait
huoKr {
&o/4hnHYt typedef typename Func::result_type result_type;
M96( Rg } ;
WDGGT.h G 对于无参数函数的版本:
KYu(H[a 05KoxFO? template < typename Ret >
~0-764% struct functor_trait < Ret ( * )() >
IPVzV\o {
M',D typedef Ret result_type;
k2uiu } ;
fBgKX?Y 对于单参数函数的版本:
<VU4rk^= _0*>I1F~ template < typename Ret, typename V1 >
= b!J)] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D' `"_ {
Uo}&-$ B typedef Ret result_type;
!"J#,e| } ;
^CPfo/! 对于双参数函数的版本:
0Mu8ZVI{ unnx#e] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uvDoo6' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)6Q0f {
&7w>K6p typedef Ret result_type;
z>33O5U } ;
gww^?j# 等等。。。
3> #mO}\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
EOX_[ek7 WQ}!]$<"y template < typename Func >
bez'[Y{ struct func_return
bjBeiKH {
iEviH>b5 template < typename T >
paNw5]
-
struct result_1
2rCY&8 {
0BCGJFZ{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+z=%89GJ } ;
PGPbpl&\t [u9JL3 template < typename T1, typename T2 >
dBMe`hM) struct result_2
;(Xe@OtW {
dA}
72D? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LBkc s4+ } ;
cvUut^CdK } ;
d%lHa??/h vzcBo% {?/8jCVd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[DxefYyI aGe(vQPi9 template < typename Func, typename aPicker >
%L
j0 class binder_1
`cP'~OT {
*?bk?*?s Func fn;
6"i{P aPicker pk;
)J+{oB[>b public :
D*cyFAF :@ E1Pun? template < typename T >
9c6GYWIFt& struct result_1
8b(1ut{ {
V(2,\+ t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+lW}ixt } ;
{@V3?pG?p lU$4NUwM template < typename T1, typename T2 >
X&(ERY,h struct result_2
,|.8nk" {
O wA~( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
icPp8EwH } ;
/c@*eU R6!cK[e]4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\-
=^]]b= )Ig+uDGk template < typename T >
{?*<B=c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2;4]PRD6w {
N^\2
_T return fn(pk(t));
])V2}gH }
,\lYPx\P[ template < typename T1, typename T2 >
\\S/NA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KQ4kZN {
E- )VPZ1D return fn(pk(t1, t2));
TCHqe19? }
6F*-qb3 } ;
8QVE_ Eu %j'G.*TD ;8*XOC;[ 一目了然不是么?
QqiJun_m 最后实现bind
~=:2~$gsn b96t0w!cs f]tv`<Q7 template < typename Func, typename aPicker >
a)!![X?\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Y=vVxVI\ {
1BQ0M{& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
F qeV3N }
AH2_#\ oX'0o 'c 2个以上参数的bind可以同理实现。
d4Co^A& 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。
Xhcn] GilQtd3\ 十一. phoenix
fJN*s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DX}B0B ;rB6u_5"I. for_each(v.begin(), v.end(),
ZV'$k\ (
JEWL) do_
T'ED$}N>~ [
;n`R\NO9 cout << _1 << " , "
4q>7OB:e ]
pOC% oj .while_( -- _1),
&5\^f?'b7 cout << var( " \n " )
d_Q*$Iz)3 )
No`|m0 :j );
O'k+7y X'fuF2owd 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%#~((m1 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
AV40:y\RW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Rn`ld@=p[ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
10wvfRhng v*E(/}<v CSMeSPOm] template < typename Cond, typename Actor >
D.'h?^kA class do_while
B*\$
/bk, {
!FTNmyM~F Cond cd;
Kv(z4 z Actor act;
pzp,t(%j public :
&V'519vmoZ template < typename T >
lT 8#bA struct result_1
?4XnEDAm {
YT>KJ typedef int result_type;
lnS(&`oh\= } ;
4/S=5r} NJtQx2Sd'H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.%=V">R M)&Io6>
template < typename T >
dsJm>U) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eD%HXGe {
~+yZfOcw do
`@[l\.Vt: {
LL&ud_Y act(t);
9lf*O0Z&n }
-LtK8wl^ while (cd(t));
,CP5~4u return 0 ;
zuSq+pxL@ }
uG!:Z6%p } ;
v??TJ^1 3jjMY :.kZR; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nq"evD5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
:\XI0E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
~#R9i^Y 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-$(Jk< 下面就是产生这个functor的类:
iPq &Y* H~noJIw# JK]R*!{n template < typename Actor >
='Q{R*u class do_while_actor
S}(8f!9< {
dBSbu=^$ ) Actor act;
bB!#:j>(v public :
`K*b?:0lp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+oI3I~ z-dFDtiA template < typename Cond >
3iRA$C-p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]1D%zKY%$Z } ;
-(i(02PX #2RiLht O.,3| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<3TA>Dz 最后,是那个do_
:_ROJ ?+~cA^-3T O~!T3APGU class do_while_invoker
#sTEQjJ,J {
{o0qUX>[ public :
{ox2Tg? template < typename Actor >
CS 8jA\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8S]". {
Xd<t5{bD! return do_while_actor < Actor > (act);
V8WFQdXc }
'$G"[ljr } do_;
j~E",7Q' G,f-. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0V$k7H$Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
eujK4s 最后来说说怎么处理break和continue
*>NX%by) 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。
!z 53OT! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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