一. 什么是Lambda
kUn55 l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hq$:62NYg 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
f#/v^Ql* ^B>
4:+^ fkyj&M/ hU+sg~E class filler
i4v7x;m_p {
[D?RL`ZF public :
)iluu1,o void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*V3 }L
Z } ;
K
)1K ] <+" Jh_N# US0)^TKrj 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+'hcFZn(T p@NE^aMn W9{6?,] *#+XfOtF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|AuN5|obI ?fc({zb a` 95eL} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R.*KaCA wp-*S}TT -GDX#A-J -`FTWH 二. 战前分析
KE&Y~y8O\ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
\ d+&&ns 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
mn?<
Zz M8:gHjwsx ^'*9,.ltd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
70mQ{YNN /* --------------------------------------------- */
B@=+Fg DD vector < int *> vp( 10 );
\O^b|0zc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D%Hz'G0| /* --------------------------------------------- */
-?&wD["y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UP 75}h9 /* --------------------------------------------- */
73rr">
9#0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?msx /* --------------------------------------------- */
6*/0 yGij for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
kf~ D m}bV /* --------------------------------------------- */
{(Drw~/@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[>oq~[e)? 89U<9j P+wV.pF| Wb68" )$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
}.$oZo9J 1._1, _2是什么?
}rxFX 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。
o2@8w[r 2._1 = 1是在做什么?
e$4 5 OL 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。
_}EGk4E 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。
$e_A( | KaZ*HPe( O+@"l$;N 三. 动工
{Fta4D_1N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
d/+sR@\ T""X~+{Z@ 5 b( [1*
\vs,$h template < typename T >
L8Z[Ly+_ class assignment
8tK 8|t5+ {
L/1?PM T value;
89Svx5S public :
k
9R_27F assignment( const T & v) : value(v) {}
S92'\2 template < typename T2 >
Bi]`e_(} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8G?'F${` } ;
68kxw1xY &^8>Kd8 #%il+3J 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]m{;yOQdsC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r3mB"("Z' tV9BVsN $Ud-aRlD @ZK#Y){ class holder
$M@SZknm {
fJtJ2x i public :
}"06'
template < typename T >
ZsirX~W< assignment < T > operator = ( const T & t) const
j/5>zS {
,]w-!I return assignment < T > (t);
n6ETWjP }
l[.*X } ;
?<YtlqL wciYv, kZs 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:
{:$0j|zL1 7]_UZ)u static holder _1;
=#[_8)q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L%ND?'@ i,NN" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N{IY\/;\ 而不用手动写一个函数对象。
6]Q
~c"+5 ps[TiW{q; nchhNU <T[%03 四. 问题分析
c|x:]W'ij 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
[Qa0uM#SU 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
[aU#"k)M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
v1?P$f*g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g><u(3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
aSi:(w w:I^iI. 五. 问题1:一致性
x2ln$dSy7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
',n;ag`c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
s/0-DHd %4Ylq|d struct holder
.Ej `! {
]^Z7w`=%5 //
\K9XG/XIx template < typename T >
Nc
F T & operator ()( const T & r) const
PQ. xmg2 {
>^ 0JlL`XG return (T & )r;
cBb!7?6( }
fz31di9$ } ;
8)&yjY
%1 <No/ 这样的话assignment也必须相应改动:
?q1&(g]qO BoG/Hd.S template < typename Left, typename Right >
.!RBhLH_g class assignment
wxB?} {
3}= .7qm Left l;
1eZ">,F6< Right r;
?^mgK9^v@ public :
B++.tQ=X. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V7%G? template < typename T2 >
C(b"0> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g2^7PtJg } ;
8N4W}YBs C_dsYuQ5R 同时,holder的operator=也需要改动:
h`Vb#5ik GeWB"(t template < typename T >
E)3B)(@&P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PvBx<i}A {
cEnkt= return assignment < holder, T > ( * this , t);
P5* :r3> }
ZZA!Y9ia2 4%LG9hS 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。
L7_(KC h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ZD/>L/ 'Sppm;? return l(rhs) = r;
F\Q)l+c 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。
@/l{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J:dF^3Y *>V6KW template < typename Tp >
D{Y~kV| class constant_t
fs&J%ku\ {
A9qCaq{ const Tp t;
^+oi|y public :
&eQzfx=|km constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
EXH{3E54)` template < typename T >
SJoQaR,)> const Tp & operator ()( const T & r) const
yc|C}oQF {
"5 PP<A,F( return t;
n{d}]V@ }
QG?7L_I } ;
<Q/^[ 5u T
9ssC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5#g<L ~ 下面就可以修改holder的operator=了
fO[X<|9 `J[(Dx'y=t template < typename T >
G]E$U]=9r: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V.)y7B {
@;qC% +^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{S%)GvrT }
yT`[9u, /%po@Pm#I 同时也要修改assignment的operator()
Wy@Z)z? q~p,A>K template < typename T2 >
"h_]it};C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zwR@^ 5^6 现在代码看起来就很一致了。
Wv_5sPqLW 7J~6J.m 六. 问题2:链式操作
hE\,4c1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oo)P(_"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。
-}%'I]R= 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。
R"6Gm67 t 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。
Kv:U QdnU[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#i-!:6sLA m?'5*\(ST template < typename T >
bR?-B>EB struct result_1
Fe.Y4\xz {
kuu9'Sqc'b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7loCb4Hv } ;
BnvUPDT& F+*>q 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:
)wP0U{7?v }r]WB)_w template < typename T >
hghtF struct ref
cE 8vSQ% {
?u"(^93f typedef T & reference;
7IBm(# } ;
JmrQDO_( template < typename T >
&UP@Sr0D7 struct ref < T &>
B7nMyoj
{
%2^C typedef T & reference;
5IW^^<kiu } ;
"M
v%M2'c _t6siB_u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
THJ KuWy [?RLvhU| template < typename T >
TSdjX]Kf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
DX}EOxO,. {
w4'(Y,(` return l(t) = r(t);
-le:0NUwI }
LnZ*,>1Z 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。
/4#.qq0\{c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F){f{-@) M$FXDyr 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
7
tF1g=\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
yZHQql%J
O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m(y?3}h +5 调用divide的对象返回一个add对象。
c[!e*n!y 最后的布局是:
Ptzha?}OZ Add
DG8$zl5 / \
{5.,gb @6 Divide 5
*`ehI_v : / \
l6xC'c,jg _1 3
=ADAMP 似乎一切都解决了?不。
h?.6e9Y4 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。
c1wgb8 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。
dS0G+3J&+E 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:
\>cZ= 9XT6Gf56 template < typename Right >
`>?\MWyu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.}ohnnJB0 Right & rt) const
sa#=#0yg {
$MKx\qx} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1(w0*` }
]WN{8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(loUO;S= 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。
fL83:<RK 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。
u~LisZ&tP 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。
rNU,(htS 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。
20^F -,z 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?
-ud~'<k
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:
:eQ@I+ 3, ,Z template < class Action >
$7TYix8= class picker : public Action
uP|AP {
Vt
n$*ML public :
;ZjQy,H% picker( const Action & act) : Action(act) {}
RduA0@g0 // all the operator overloaded
(d^pYPr{ } ;
~S|Vd CEYHD ?9k8 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。
#$jAGt3^BT 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[+{ ot
/Ia=/Jj7N template < typename Right >
~l CG37 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v6s8 p {
Zx}=c4I(y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kC|tv{g#> }
xw%?R=&L rcxV ,<[B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.Yha(5( 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
feNr!/ 6 Y&OG>_\ template < typename T > struct picker_maker
' AeU {
lqX]'gu]\ typedef picker < constant_t < T > > result;
?aSL'GI } ;
Lrq+0dI 65 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jt3s;U* {
MuZ\<;W$ typedef picker < T > result;
c1|o^ eZ
} ;
]a_;*Xq8d }y=7r!{@ 下面总的结构就有了:
.a=M@;p 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。
bRNE:))r_ 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。
><\mt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]P(Eo|)m 至此链式操作完美实现。
4LBjqv,P vm8QKPy >GT0x 七. 问题3
0R_ZP12 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。
OMKEn!Wq px4Z template < typename T1, typename T2 >
K/MIDH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nn#A-x}~;b {
5U1@wfKE3> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
bXJ,L$q }
C!qW:H xBB:b\ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
WpTC,~- %*|XN*i XC template < typename T1, typename T2 >
}{iR+MX struct result_2
14oD^`-t {
fD,#z& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3XL0Pm } ;
QR4v6*VpD Yo7ctwzdH; 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
wfo}TGhC 这个差事就留给了holder自己。
lJ7k4ua\ m?[F)<~a t$\]6RU template < int Order >
K\?vTgc( class holder;
>IoOCQQ* template <>
!m_'<=)B4~ class holder < 1 >
*:\QD 8 ^ {
!vImmhI!I public :
{\]SvoJnJ template < typename T >
mT!~;]RrF struct result_1
F>^k<E?,C {
w?Q@"^IL typedef T & result;
IDLA-Vxo } ;
s)]|zu0"Ku template < typename T1, typename T2 >
5n(p1OM2q struct result_2
_BR>- :Jr {
L0+@{GP? typedef T1 & result;
+pf 7 } ;
.Z/"L@ template < typename T >
Nkv2?o>l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)}paQmy# {
Gc@ENE f return (T & )r;
6 _73 }
PicO3m template < typename T1, typename T2 >
UK_2i(I"e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@Chj0wWZ> {
YjHGdacs return (T1 & )r1;
-$e\m]
}Z }
ig?]kZ } ;
It]CoAo+ 1
#EmZ{* template <>
#wC4$y<> class holder < 2 >
H2k>E}` {
!_x-aro3< public :
60`y= !?f template < typename T >
Ma{|+\Q.Z struct result_1
-O(.J'=8 {
DK4V/>@8 typedef T & result;
xhimRi } ;
F'SOl*v(s5 template < typename T1, typename T2 >
61gZZM struct result_2
V]vk9M2q[l {
`^_.E:f typedef T2 & result;
A;2?!i#f } ;
:=~([oSNW" template < typename T >
r-'j#|^tz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R \`,Q'3 {
\UNw43EL return (T & )r;
n'M}6XUw }
:+[q` template < typename T1, typename T2 >
9KAXc(- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^[qmELW#7 {
OM,uR3, return (T2 & )r2;
gVZ~OcB!W }
NEJ
Nu_Z } ;
{H0B"i Rjh/M`| 6J&L5E 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> >。
xY_/CR[, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rJ<v1Yb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,&l>^w/ 1lMU('r% return l(i, j) = r(i, j);
'9^x"U9c 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x>Q#Bvy 2+ 9">a@ return ( int & )i;
*,Y+3yM return ( int & )j;
Y|1kE; 最后执行i = j;
MNJ$/l)h 可见,参数被正确的选择了。
L0uN|?} BJ{mX>I( N %0F[sY6 8G{} r \W*ouH 八. 中期总结
(c[|k 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
5?2PUE,a 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\/lS!+~''] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X0
%k`3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L4Kkbt<x seq
S*^7 nk6xavQji r[~Km5 %} \@Wk~ \UN7lDH 九. 简化
c()F%e:n 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
r0S"}<8O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\mv7"TM 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
TQnMPELh" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gbKms;: +-*/&|^等
^*Rr x 2. 返回引用。
'MsxZqW"~ =,各种复合赋值等
4pA(.<#A 3. 返回固定类型。
5GpRN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lm@<i4%$F 4. 原样返回。
5N '
QG<jE operator,
<$7*yV 5. 返回解引用的类型。
9~u1fk{ operator*(单目)
!@ bN 6. 返回地址。
YFsEuaV operator&(单目)
rF
7EO%, 7. 下表访问返回类型。
)!M:=}." operator[]
}{9E~"_[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LI(Wu6*Y operator<<和operator>>
J6::(0HM HfmTk5|/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
L6U[H#3( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xt40hZ$ Oja)J-QXb template < typename Left >
mDj:w#q struct value_return
dr:)+R {
V&NOp template < typename T >
^$yr-p%- struct result_1
[l'~> {
CXJ0N typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
})ss. } ;
J}<k`af .cle^P template < typename T1, typename T2 >
)LH nDx struct result_2
3!ulBiMh {
eK3J9;X typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!XgkK k } ;
HtS:'~DYo } ;
1LcQ*d ggX'`bK 9<-AukK m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tjO||]I kqv>rA3 下面我们来剥离functor中的operator()
*crpM3fO> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
30[?XVI& GD.mB[f* return l(t) op r(t)
xae}8E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
RI cA)I. return op l(t)
GQ)h Zt0 return op l(t1, t2)
1>l{c return l(t) op
`<+D<x)(3 return l(t1, t2) op
hwkol W return l(t)[r(t)]
UGr7,+N&w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
voV=}.(p ;>|:I(l; 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ILTd*f 单目: return f(l(t), r(t));
I)DLnnQQ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j3z&0sc2(0 双目: return f(l(t));
Z\O ,9 return f(l(t1, t2));
4z[Z3|_V 下面就是f的实现,以operator/为例
r"J1C ugucq},[ struct meta_divide
Jp_{PR:& {
F]SexP4:A template < typename T1, typename T2 >
E}\^GNT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QT\S>} {
ToDN^qE+ return t1 / t2;
b)'Ew27 }
3}n=o d= } ;
){R_o5 ?$F:S%eH 这个工作可以让宏来做:
0XL
x@FYn PS(9?rX#+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:uhvDYp(- template < typename T1, typename T2 > \
In=3#u
,M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZXHG2@E) 以后可以直接用
CI$F#j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
fd*=`+P 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
F!j@b!J8 (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。。。)
op&,& yIqsZJj NfS0yQPx 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
b
3D:w{l GEIMCg(TRj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$U"/.Mh\ class unary_op : public Rettype
mMu3B2nke= {
<F>\Vl: Left l;
yBht4"\Al public :
B>#zrCD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>x&$lT{OY x\;`x$3t template < typename T >
d<(1^Rto typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@wZ`;J % {
9v<BO$
,a return FuncType::execute(l(t));
ANn{*h }
BalOph4M[ 44RZk|U1J{ template < typename T1, typename T2 >
mmr>"`5. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,LWM}L {
QRw306 return FuncType::execute(l(t1, t2));
E9%xSMS8@ }
{Am\%v\ } ;
"op1x to htlsU*x ,N<;!6e 同样还可以申明一个binary_op
~ $!eB/6ty !);}zW! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&g.w~KWa class binary_op : public Rettype
(al7/EhY {
fZxZ):7i Left l;
Nki18ud# Right r;
iN+p>3w^l public :
mcS/-DaN? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
} +i
ZY\t SX/yY template < typename T >
= ?vk n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f1hi\p0q {
i
LK8Wnrq return FuncType::execute(l(t), r(t));
l
yO_rZT }
B2WPjhzD zZki9P
template < typename T1, typename T2 >
hH )jX`Ta typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q gDjc' {
<74q]C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=@gH$Q_1 }
?VS {,"X } ;
wC'KI8- UQ`%,D 8X5;)h 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
dGP*bMCT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L.l%EcW=, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_BtppQIWv 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。
{5^'u^E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/$&~0pk 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
a%*W^R9Ls 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Qj[4gN?}= 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
3`IDm5 下面是修改过的unary_op
L~I<y;x /PQg>Pa85 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n?!.r
c class unary_op
')Ozz<{ {
u0w2v+ Left l;
7$,["cJX L>xcgV7 public :
[UR+G8X21m ^ylJ_lN&=1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!ny;YV A}OV>y M template < typename T >
%w/o#*j<; struct result_1
>^D"% Oj y {
[M@i,d-;A typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qSkt
}F%' } ;
OA4NXl' RvYew!n template < typename T1, typename T2 >
}@SZ!-t%rD struct result_2
~k|~Q\ {
dH#S69> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=qCVy:RL4 } ;
(U/ 6~r'.L Drk9F"J template < typename T1, typename T2 >
mrE^D| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NAx( Qi3 {
iWGgt]RJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4kxy7]W }
ogip#$A}3 o=q
N+-N template < typename T >
{~b]6}O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%q2dpzNW
{
qqS-0U2 return OpClass::execute(lt(t));
hKt
AvTg }
\dbpCZ L4
x } ;
*~prI1e( hk}M' K
,f 1c} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
rAn''X6H 好啦,现在才真正完美了。
r_FW)F u^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
9]1-J5iO wb"Jj template < typename Right >
8kH'ai picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
T>kJB.V:oQ {
cV&(L]k>` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Itj|0PGd }
&,{cm^* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
y 9/27yWB q<,?:g$k Fr/8q:m& IDdhBdQ EOVHTDkKf 十. bind
.6(Bf$E 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?n? Ep [D 先来分析一下一段例子
lOI(+74 8
x|NR? Vnv<]D
zC int foo( int x, int y) { return x - y;}
p9oru0q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e9k}n\t3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2EQ:mjxk 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2X]2;W)S; 我们来写个简单的。
g#9KG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/<zBcpVNV 对于函数对象类的版本:
n KDX=73 +3]@0VM26; template < typename Func >
m-*du( struct functor_trait
6LNm>O {
QIBv}hgcy typedef typename Func::result_type result_type;
_S2QY7/ } ;
"MZVwl "E# 对于无参数函数的版本:
ToDNBt.u{+ yY`<t template < typename Ret >
jVi''#F?f struct functor_trait < Ret ( * )() >
UMx>n18;f9 {
'n)M0e typedef Ret result_type;
I&Yu=v/_ } ;
3::DURkjf 对于单参数函数的版本:
w/h?, L| 'ZTE"KT template < typename Ret, typename V1 >
.~ZNlI {K struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
aR*z5p2-w {
Kdik7jL/J typedef Ret result_type;
kpxd+w } ;
DE."XSni 对于双参数函数的版本:
M!!W>A@T[g ~?[%uGI0h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y5|`B( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WvUe44&^$ {
NrNbNFfo typedef Ret result_type;
%$!}MxUM } ;
?G0=\U<
o, 等等。。。
1UyI.U] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fo4j^,` VAsaJ`vcb template < typename Func >
Y;xVB"
( struct func_return
$N+a4 {
Le|Ho^h,Y template < typename T >
;u!>( QQ struct result_1
Mm^o3vl {
3MNo&0M9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]*ZL>fuD| } ;
B=u@u([. sJw3o7@pg template < typename T1, typename T2 >
z)]_ (zZ^ struct result_2
7=Ew[MOmM {
S=eY`,'#R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o-GlBXI; } ;
?P0$n 7, } ;
F2!_Z= yZUB8erb. ) i.p[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&AZr(> <,HdX,5 template < typename Func, typename aPicker >
oizD:| class binder_1
)/Ee#)z* {
?9OiF-:n Func fn;
0Evmq3,9 aPicker pk;
{-7];e public :
+>44'M^Z|( T%
Kj >- template < typename T >
k8 ,.~HkU struct result_1
d]0fgwwGC {
az?B'|VX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QVb@/ } ;
6EGh8H f zw7=:<z= template < typename T1, typename T2 >
J0C,KU( struct result_2
8`U5/!6fu {
$*9h\W-)`Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1EyM,$On } ;
#- f7hg* $X
WJxQRUv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{S'xZ._= ,*@m<{DX) template < typename T >
K e~a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hg]\~#&- {
N&-d8[~ return fn(pk(t));
j42U|CuK }
) e;)9~ template < typename T1, typename T2 >
z,X
^; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^ :6v-
Yx {
Yvs9)g return fn(pk(t1, t2));
{y`afuiB }
a4 O } ;
b_W0tiyv% vp[~%~1( UqsVqi
h( 一目了然不是么?
UpN:F
最后实现bind
(`<l" @:_* N$6Rg1 6}K|eUak/ template < typename Func, typename aPicker >
WG1UvPK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cCw?%qq,L {
)DI/y1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!FA^~ }
y4C_G? =zK7`5 2个以上参数的bind可以同理实现。
% )i?\(/ 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。
vaxNF%^~yN _$9<N5F.,o 十一. phoenix
13'tsM& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kbI:}b7H y9=/kFPRm for_each(v.begin(), v.end(),
QG4#E$c (
_E{SGbCCi do_
p6A"_b^ [
ZgcA[P cout << _1 << " , "
"6gu6f ]
)z=`,\&p: .while_( -- _1),
S=0zP36kH: cout << var( " \n " )
]mn(lK )
0"ZB|^c= );
kgEGL]G> G!ty@
Fx 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:
",B92[}Ar 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
Hd
U1gV> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DCACj-f 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`2o/W]SSk q-KN{y/ Ki,]*-XO template < typename Cond, typename Actor >
Y@c!\0e$ class do_while
DQ?'f@I&* {
%+:%%r=Q Cond cd;
|0vY'A)] Actor act;
2w $o;zz1 public :
^}ngbDn template < typename T >
jI_TN5 struct result_1
d?$FAy'o5 {
_Su?
VxU typedef int result_type;
XTG*56IzL } ;
pa~.[cBI B+ud-M0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$-|`#|CBd $*Njvr7 template < typename T >
&DYHkG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OHdCt {
J)6RXt*! do
5%rD7/7N {
Eyxw.,rB/ act(t);
a<k x95 }
.8<bz4 while (cd(t));
V44IA[ return 0 ;
w6F4o;<PR }
q=M!YWz } ;
S#/[>Cb ^cz#PNB *8CI'UX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G +o)s 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。
<Qe30_<K 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。
u.ffZ]\7l 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。
X|{TwmHd 下面就是产生这个functor的类:
uCB7(< s(w6Ldi 8`EzvEm template < typename Actor >
$VvL class do_while_actor
*[]7l]XK. {
+H,/W_/g Actor act;
'JsP9>) public :
L~%@pf> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
i(Cd#1< )[|`-M~u template < typename Cond >
Smzy EMT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Vahfz8~w/ } ;
%a{$M{s y/Fv4<X 6J9^:gXW~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
OGw =e{ 最后,是那个do_
IP~*_R"bM h|$.`$ Kr3L~4> class do_while_invoker
YDE;mIW {
M.O3QKU4 public :
IGeXj%e template < typename Actor >
(, Il>cR4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.uG|Vq1v {
494"-F 6 return do_while_actor < Actor > (act);
d[;S n:B }
w[~O@:`]<o } do_;
81u}J9z; p^_2]%,QeM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y, @I6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?xu5/r< 最后来说说怎么处理break和continue
rH"& 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。
$TyV<
G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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