一. 什么是Lambda
S:QEHd_C 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
69yyVu_ 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,
"O
"@HVF@ B.#0kjA} p<34}iZ xpwzz O*U class filler
Q pq0j^\ {
`^vD4qD| public :
?VsZo6Z" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
t+ ]+Gn } ;
XZGyh X7 !
+ 7ve[z o9>X"5CmX 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:
^(:Rbsl >w2u [~wcHE b}*hodzF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
><qE5D[ ~Y[1Me d+'+z %s% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9nE%r\H ]\lw^.% S\m]z e H<"j3qt 二. 战前分析
uItKs u 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。
\Y$NGB=2[ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
w=$_',5#Z ;21JM2JI8 ] W_T(C* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|IvX7%*]~ /* --------------------------------------------- */
=[&Jxy>Y vector < int *> vp( 10 );
jg(A_V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
JiR|+6"7
/* --------------------------------------------- */
MNz q}(p sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
y(A"g3^= /* --------------------------------------------- */
+#no$m.bH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sBwgl9 /* --------------------------------------------- */
)UJMmw\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ZSNg^)cN /* --------------------------------------------- */
%y q}4[S+o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g2I @j3 p=zm_+= vKeK] LFC k6 R 看了之后,我们可以思考一些问题:
xjYFTb}! 1._1, _2是什么?
f8lww)^,v 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
1tDN$rM5 2._1 = 1是在做什么?
[g? NU] 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。
P_gQ-pF. 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。
cW
RY[{v '};Xb|msU RUEUn 三. 动工
fOJyY[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q%a4g xM:dFS <+a\'X c -3fvO~ template < typename T >
8c9_=8vw class assignment
>nxtQ {
b+3pu\w` T value;
aF:I]]TfK~ public :
<
5ow81 assignment( const T & v) : value(v) {}
i=ba=-"Mt template < typename T2 >
K"#}R<k8:A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i<
ih : } ;
D|xSO~M5 Oj:`r*z43 3eB2=_V` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fKfi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C8?/$1|RL (w.B_9# 5XhV+t
g. U5klVl class holder
6V)# Yf {
|^1eL I public :
N5_v}<CN template < typename T >
dG| iA] assignment < T > operator = ( const T & t) const
lBCM;#P {
u!Z&c7kPI return assignment < T > (t);
]?kf;A@ }
w4OVfTlN } ;
b;yhgdFx ''Hq-Ng ?0.+DB
$ 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:jwwE2 y]Y)?]) static holder _1;
cv^^NgQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A >x{\ )P$
IXA\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1:,aFp>qr 而不用手动写一个函数对象。
'{J!5x?L^ Y4 i-Pp? .G^.kg , <'/+E4m 四. 问题分析
Dr;@) 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。
l_8t[ 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。
'Ct+0X:D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`+<5QtD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/_ LUys/0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0n1y$*I4 ?^yZVmAo] 五. 问题1:一致性
r`"
? K]rI 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
13B[mp4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}C) Jx'p\* struct holder
Qd@`jwjS {
g6N{Z e Wg //
Chjth" template < typename T >
/P,J);Y T & operator ()( const T & r) const
H*l8,*M} {
+('jqbV return (T & )r;
-PxA~((g5 }
`/#6k> } ;
B&tl6?7h 5^tL# 这样的话assignment也必须相应改动:
sR #( \ k{9s>l~' template < typename Left, typename Right >
1MOQ/N2BR class assignment
x3)qK6,\ {
+f|u5c Left l;
D7 .R
NXo Right r;
Vk[m$ public :
0e3aWn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y0U:i.) template < typename T2 >
QarA.Ne~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(/c9v8Pr(7 } ;
VTD'D+t E_-CsL% 同时,holder的operator=也需要改动:
I,.>tC (]rtBeT template < typename T >
LR}b^QU7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
z$;z&X$j {
MLaH("aen return assignment < holder, T > ( * this , t);
<1V!-D4xu }
^cd+W? #m|AQr| 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。
AOhsat;O` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wn5CaP(]8 ^O4.$4t| return l(rhs) = r;
4R@3jGXb8q 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
KI#),~nS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Fn$EP:> #O qfyY! template < typename Tp >
u9QvcD^'z class constant_t
H 2\KI( {
7zT]\AnO const Tp t;
PWx2<t<;9 public :
#%Uk}5;- constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?<
mSEgvu template < typename T >
pzH N:9r const Tp & operator ()( const T & r) const
C%0 |o/Wi {
(?D47^F & return t;
5
J61PuH
}
cYq<.A(hVj } ;
5&\Q0SX(~ T)qD}hl 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-#|J 下面就可以修改holder的operator=了
1\TXb!OtL c{7!:hi`x template < typename T >
Gr}Lp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CFkM}`v0 {
7xz|u\?_2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
G(EiDo& }
<9B\(' ![P1Qvp 同时也要修改assignment的operator()
O-@*xwD =i4 Ds template < typename T2 >
1Y_Cd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6$lj$8\ 现在代码看起来就很一致了。
$RfM}!7? *am.NH\ 六. 问题2:链式操作
~8o's` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0jF~cV 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。
D4?5% s 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。
6V
KsX+sd 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。
gT22!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dd@qk`Zl&A :
2Ho
template < typename T >
%+ynrg- struct result_1
9s8B>(L {
y'(l]F1] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@2yi%_]h } ;
G'{$$+U^K _=Ed>2M)no 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:
ggR@& \ -^`]tF`M template < typename T >
VImcW;Xa struct ref
&'uFy0d, {
Xt %;]1n typedef T & reference;
0'{0kE[wn } ;
(p08jR
'5 template < typename T >
;I1}g] struct ref < T &>
t."hAvRL {
fgVeB;k| typedef T & reference;
:Y`cgi0vkd } ;
G%_6"s RsIR}.* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UT|FV
twO g!;k$`@{E' template < typename T >
^|M\vO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;+t~$5
{
`OO=^.-u return l(t) = r(t);
# Y/.%ch. }
eY^;L_7}p 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
u4*7n-( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=X6WK7^0 L5=Tj4` 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Ao~ZK[u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E~Eh'>Y(B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
a"uO0LOb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WlVp|s{TYP 最后的布局是:
ij i<+oul Add
H-$ )@ / \
lX$6U|! Divide 5
!mLQdkTE / \
V~ph1Boz2 _1 3
9Ps[i)- 似乎一切都解决了?不。
jkw:h0hX 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
ug*#rpb 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%"Tn=fZIF OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
+^1E0@b% Blv!%es template < typename Right >
<$!^LKKzA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(GB2("p` Right & rt) const
dXR70/ {
<\uz",e} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)vVt{g }
/c/t_xB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~^jdiy5 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。
[C 1o9c! 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。
m:|jv|f 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。
wT/TQEgz 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。
^~~&[wY 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?
.XD7};g 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:
xE%1C6~C< H{Tt>k template < class Action >
8`Wj 1 ,q class picker : public Action
b=[gK|fu {
pm$ZKM public :
>'IFr9&3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
"[(&$I // all the operator overloaded
242dT/j } ;
Ckd=tvL P2J{Ml# 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。
Q|40
8EM 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:
f+>l-6M+p sjh>i>t template < typename Right >
];BGJ5^j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a& >(*PQ {
|,zcrOo] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>:W7f2%8` }
Hx;ij? I5RV:e5b Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3L2@C% 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。
K:}~8 P>^ ?f1PQ template < typename T > struct picker_maker
JTT"t@__ {
x!\FB.h4!( typedef picker < constant_t < T > > result;
M6(o J* } ;
:uM2cc^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s|3@\9\ {
@NBWNgBv typedef picker < T > result;
:,.g_@wvG } ;
KP)BD; x+~IXi>Ig 下面总的结构就有了:
]TTX<R
ZLr 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。
-ya0!D 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。
HVb9YU+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&{ B-a 至此链式操作完美实现。
Dd+ f,$ HV:mS* e |7IlYy&: 七. 问题3
wk {9 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。
F|._'i+B! n^QOGT.s6` template < typename T1, typename T2 >
aQax85 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x'Z< {
s>sIji return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a/@<KnT }
c"ukV_6~J c"aiZ(aP 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:
j7;v'eA`;7 bH7[6#y$ template < typename T1, typename T2 >
@Z$`c{V< struct result_2
y<YVb@O. {
D
.3Q0a6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#plwK-tPR } ;
NN5V|#
P} a!"81*&4# 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
W(*:8}m,p 这个差事就留给了holder自己。
DQg:W |A cmDskQ: o{*8l#x8 template < int Order >
T:0X-U class holder;
G'XlsyaWrb template <>
db"FC3/H class holder < 1 >
Kb0OauW {
v _Bu public :
_>HXQ6Hw template < typename T >
fk!wq.a struct result_1
}~lF Rf {
]*{QVn( typedef T & result;
k/nOz* } ;
'l\V{0;mp template < typename T1, typename T2 >
Ah)OyO6 struct result_2
ErF;5ec {
7Z>u|L($m typedef T1 & result;
<FH3ePz } ;
b:7;zOtF template < typename T >
x]%e_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
M;W{A)0i1 {
k]x64hgm return (T & )r;
~\hA-l36 }
c=H(*# template < typename T1, typename T2 >
eif<aG5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+-,Q>` {
zdn e2 return (T1 & )r1;
ro37H2^Ty }
v%> ?~`Y } ;
Rs)tf|`/ D@qq=M template <>
Js qze'BGY class holder < 2 >
fl~k')s {
_6qf>=qQ`" public :
%Ua*}C template < typename T >
AEK * w4 struct result_1
Z!6\KV] {
~/[cZY@ typedef T & result;
%-]j;'6}cX } ;
133lIX+(k template < typename T1, typename T2 >
@okC":Fw, struct result_2
=b,$jCv<,5 {
,e>C)wq; typedef T2 & result;
qYIBP?`g } ;
FHM^x2 template < typename T >
u4$d#0sA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j]J2,J {
8nES=<rz return (T & )r;
`(=)8>|e }
P%pB]d.qpi template < typename T1, typename T2 >
-+|0LXo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N&S:=x:$S {
S7wZCQe return (T2 & )r2;
=DE5Wq19 }
F#4?@W } ;
@)VJ,Ql$Y ' n4zFj+S Xa<siA{ 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> >。
\R&`bAd k 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
BAmH2" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
j/ 9FiuK U@D=.6\B return l(i, j) = r(i, j);
y+Q!4A 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L4.yrA-]C% @Z@yI2#e return ( int & )i;
:+]6SC0ql return ( int & )j;
N
Ja]UZx 最后执行i = j;
/CKkT.Le 可见,参数被正确的选择了。
Gpe h#Q4x n{Jvx>); }kL%l 76 =uk!#3{ BT d$n!'$n 八. 中期总结
]}>GUXe)^ 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:
Vl^jTX5N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#:' P3)& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*I'O_D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
jGI!}4_ (jY.S|% An]*J|nFIY K<Yh'RvTD vU{ZB^+&6o +|#sF,,X4g 九. 简化
4pA<s- 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。
[`ttNW(_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
CoJaVLl 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:
WHE*NWz>q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
uT;Qo{G^ +-*/&|^等
PJkMn 2. 返回引用。
e5`{*g$i). =,各种复合赋值等
wQ.ild 3. 返回固定类型。
@gxO%@@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dqF--)Nb 4. 原样返回。
d9Rj-e1x operator,
,8$;|#d 5. 返回解引用的类型。
iy$]9Wf6=@ operator*(单目)
5^*
d4[&+ 6. 返回地址。
3%<ia$ operator&(单目)
@ULr)&9 7. 下表访问返回类型。
{R1jysGtD operator[]
=9pFb!KX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/-BplU*"9 operator<<和operator>>
PFEi=}Y@(( ? `FI!3j 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。
00b
)B g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P\N`E?lJL (V e[FhA template < typename Left >
+(|T\%$DT struct value_return
{mkYW-4Se {
2!" N9Adt template < typename T >
cm7aL%D$c struct result_1
t5eux&C {
%? RX}37K typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Sm,%> } ;
I S!B$ -{L[Wt{1 template < typename T1, typename T2 >
Z,u:g c+* struct result_2
4H1s"mP< {
elP`5BuN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
EW]gG@w]5r } ;
KgKV(q= } ;
?,s{M^sj^ <ygkK5#q 1~5={eI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"$Rl9(} \=83#*KK 下面我们来剥离functor中的operator()
0BVMLRB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f#^%\K:YYR /wvA]ooT return l(t) op r(t)
x$M[/ID0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q:nYUW o return op l(t)
Lw!@[;2 return op l(t1, t2)
?rHc%H return l(t) op
VMtR4! :q return l(t1, t2) op
>#>YoA@S return l(t)[r(t)]
]CHMkuP[k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
][qZOIk@ fh,Y#. V` 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:
q .?D{[2 单目: return f(l(t), r(t));
R\X=Vg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I98wMV8 双目: return f(l(t));
TJO|{Lxm return f(l(t1, t2));
'l<kY\I!% 下面就是f的实现,以operator/为例
j[Et+V? =#>P! struct meta_divide
rg\|-_.es' {
Kk??} template < typename T1, typename T2 >
/?by4v73P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%0"o(y+zt {
Q>z0?%B return t1 / t2;
o]k[l; }
U(i2j)|^I3 } ;
^(6.P)$ XvdK; 这个工作可以让宏来做:
tc#
rL r5F#q #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
L-=^GNh template < typename T1, typename T2 > \
Lp{l&-uQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=>BT]WK> 以后可以直接用
r2H]n.MT DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UkeW2l`: 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
0ED(e1K#B (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。。。)
&Cdd Be}Cj(C &uk?1Z#j 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
7eu7ie6 hS<x+|'l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BeplS class unary_op : public Rettype
hQX|wWh {
P:CwC"z>sS Left l;
znu?x|mV public :
TrHBbyqk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|E!xt6B @dO~0dF template < typename T >
mT\] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#mtlgK' {
m#8mU,7 return FuncType::execute(l(t));
b/2t@VlL }
q}+9$v oBIKtS*L template < typename T1, typename T2 >
LoNz
1KJL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qzV:N8+,` {
n {^D_S return FuncType::execute(l(t1, t2));
Jd)|==yD }
{AQ3y,sh } ;
fq\E$'o$ =Ermh7, Riu0;U( \ 同样还可以申明一个binary_op
@XB/9! et)A$'Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_%"/I96' class binary_op : public Rettype
? NVN&zD] {
.7cQKdvcC Left l;
?2DYz"/') Right r;
G9^!=
v@ public :
8]+hfB/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lZE x0 R%54!f0
% template < typename T >
+=;F vb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=j}]-! {
3X%>xUI return FuncType::execute(l(t), r(t));
,9 }
LLV:E{`p -pyTzC$HO template < typename T1, typename T2 >
2z&HT SI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:Q!U;33aG {
>L5[dkg% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1^Ci$ra }
>`\~=ivrD } ;
:/d#U:I =d& So,EPB+ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zTm&m#){3A 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
VbJGyjx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!V#(g ./W 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
RE7 I" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8^^Xr 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
M)(
5S1ndq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;NBJ@E, 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
!&?(ty^F 下面是修改过的unary_op
`A3"*,|z *)H?d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>o%.`)Ar class unary_op
EL5gMs {
@aWvN;v Left l;
:anUr< wHAoO#`wn5 public :
vRYfB{~ +Ae4LeVzc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xW!2[.O5H Mb"i}Yt{ template < typename T >
M')f,5i&$ struct result_1
-Wb/3X {
r`HtN{6r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OpW4@le_r } ;
x?y)a9&Hm &r;-=ASYzV template < typename T1, typename T2 >
( Y'q%$ struct result_2
}L'BzSU@G {
T:q!>"5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iYEhrb } ;
Fr`"XH xf_NHKZ) template < typename T1, typename T2 >
DW\';" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,73J# {
&$:1rA_v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Cd?aC }
J-P>
~
L" fb0i6RC~& template < typename T >
N \1
EWi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f!|7j}3 {
BGh1hyJ8d return OpClass::execute(lt(t));
...|S]a }
R7+3$F5B A NR?An } ;
P+tRxpz }1kT0*'L e*{'A 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
Ka%u#}; 好啦,现在才真正完美了。
4! ]28[2B6 现在在picker里面就可以这么添加了:
b*i_'k}*<g #fk#RNt template < typename Right >
>c
%*:a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%#kml{I {
v50w}w' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#X1iig+ }
*m)+|v} 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。
$2I^ ;5r[ %P@V7n ]@LeyT'cY ;:nx6wi _-mSK/Z 十. bind
jNV)=s^ed[ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
!(2rU @. 先来分析一下一段例子
E "9` m/TjXA8_ CNU,\>J@$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
2aj9:S bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&/wd_;d^A bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
QAN : 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。
,,
S]_S 我们来写个简单的。
iR(=<> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8);G'7O 对于函数对象类的版本:
-(~OzRfYi :]]#X
~J template < typename Func >
9W5~I9% struct functor_trait
_TLB1T^/4 {
X"hdCY% typedef typename Func::result_type result_type;
' 5tk0A } ;
^W8kt 对于无参数函数的版本:
WK$d<:" ou V%*<Ki template < typename Ret >
4zo^ b0v struct functor_trait < Ret ( * )() >
Yf&P|Iiw {
%mF:nU4 typedef Ret result_type;
, yd]R4M } ;
z:gp\ 对于单参数函数的版本:
;zF3e&e( 2?c##Izn template < typename Ret, typename V1 >
d1]1bN4`"0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|J:|56kVZq {
kMS&"/z typedef Ret result_type;
3aX/)v.:4 } ;
qnc?&f 对于双参数函数的版本:
"O (N=|b uE'O}Y95 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%?X6TAtH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LsxRK5 {
"t)$4gERK typedef Ret result_type;
eq(1'?7]`G } ;
-q30tO. 等等。。。
{YK7';_E* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$d*PY_ 1| dXbyUd template < typename Func >
(B0QBDj! struct func_return
cV4]Y(9 {
q.kDx_ template < typename T >
]@!3os,CNF struct result_1
x~QZVL=: {
&3$FkU^F6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wx8Qz,Z } ;
~e_ muMd9\p template < typename T1, typename T2 >
Vg~10Q struct result_2
12@Ge] {
t|m=X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q 7-ZPX } ;
dpvEY(Ds } ;
Qp9QSyMs} u7SC_3R z.Vf,<H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
UPy 4ST 3BSZz%va template < typename Func, typename aPicker >
L[^.pO class binder_1
2^%O%Pc {
A=sz8?K+` Func fn;
Y;"jsK{$ aPicker pk;
67Ev$a_d" public :
J"-/ok(<@ CfT(a!;Eox template < typename T >
%~:@}C%A struct result_1
#^tnRfS" {
2sj:
&][R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vVZ+u4y } ;
.kTOG'K\e ^{YK'60 template < typename T1, typename T2 >
D&x.io struct result_2
Yx&d\/9 {
"xNP"S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{e1sq^>| } ;
gnYo/q=K shEAr*u binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m/q`k +6x}yc:yd template < typename T >
Gx*B(t]4y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N_G84wxx {
RXo 6y(^ return fn(pk(t));
+-T|ov< }
Yr\quinLL template < typename T1, typename T2 >
IgRi(q^b- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BY9Z}/{j {
^M\X/uq$E return fn(pk(t1, t2));
mi1^hl'2 }
ac6@E4 _ } ;
A]1dR\p Dbb=d8utE 5A^8?,F@ 一目了然不是么?
i(ZzE 最后实现bind
C$$Zwgy G`/4n@ `l6OQdB3W template < typename Func, typename aPicker >
8kC$Z ) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4`ZoAr-5| {
?2R!n"m-d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q#1G4l. }
pMY7{z 2
6
>9$S 2个以上参数的bind可以同理实现。
b~B'FD 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。
&kn?=NW C,%Dp0 十一. phoenix
4"\x# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|onLJY7) Vk2%yw> for_each(v.begin(), v.end(),
.wUnN8crQ (
Ups0Xg&{ do_
e
z_c; [
&ld<fa(w+2 cout << _1 << " , "
df {\O*6 ]
[P0c,97_
H .while_( -- _1),
8k)*f+1o cout << var( " \n " )
SL`; `// )
Q&lb]U+\u );
wkx #WC :fnJp9c 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:
:'xZF2 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
`Y+R9bd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5q'b
M 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4F6I7lu :;TF_Sv U#- 5",X| template < typename Cond, typename Actor >
y |i(~ class do_while
cvf?ID84 {
*3OlWnZ? Cond cd;
,Z
:2ba Actor act;
&;WK=# public :
st~l|| template < typename T >
`c|H^*RC struct result_1
M,yxPHlN {
("{vbs$; typedef int result_type;
9$qw&j[ } ;
U3-MvI,Q mey -Bn do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@HnahD !KT.p2\ template < typename T >
\TnK<83 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{5HQ=& {
h,-i\8gq do
ke KsLrd {
xRO9o3 act(t);
=3rf}bl2 }
U#sv.r/L}3 while (cd(t));
s jaaZx1 return 0 ;
+W$uHQq }
0F6@aQ\y3 } ;
T-lP=KF= wlh%{l Fi 7~JZZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'PW/0k 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
,J<+Wxz 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
k8SY=HP 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
SMU8U 下面就是产生这个functor的类:
FPZ@6 BPKrRex 8/y8tMm] template < typename Actor >
paYS<8In class do_while_actor
6/p9ag] {
V`i (vC( Actor act;
hYA1N&yz@ public :
,6f6r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ae2I,Qt% zWhzU|=8 template < typename Cond >
Xi+l 1xe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:RYYjmG5;
} ;
^)$T` <]#_&Na <h<_''+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EpCNp FQT< 最后,是那个do_
yFDt%&*n^ B[f:T%
?i!d00X class do_while_invoker
V=PK)FJ {
m1tc="j public :
w*(1qUF#% template < typename Actor >
Lm0q/d2|\X do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5l(@p7_+ {
O -p^S return do_while_actor < Actor > (act);
`}}|QP5xG }
s(=@J?7As } do_;
`Cy;/95m 83'rQDo)G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6pZ/C<Y|W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MQy,[y7I 最后来说说怎么处理break和continue
)sK_k
U{\ 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。
uhwCC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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