一. 什么是Lambda
Y&gfe8%5N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eKu&_q 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,
Oq! u `g9 /$q;-/DnTZ Ppx* vtvr{Uqo@ class filler
UayRT#}] {
;1eu8N8 public :
-j<UhW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
([$F5
q1TR } ;
<{cPa\ 8YYY *> AM Rj N; 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:
6+LXoR' &[3!Lk`.0 Jg%sl&65 ;$0za]x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"@ox= sRoZvp5 }]?RngTt 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,e>ugI_;* !`aodz*PO 4CN8>J'- ?X:RrZ:/ 二. 战前分析
+rql7D0st 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
DO%YOv 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
- '8|D!>v2 }D=h"\_= m:"2I&0)WM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-''vxt?7H& /* --------------------------------------------- */
)p!dqlK vector < int *> vp( 10 );
J4co@=AJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
pXQ&2s$ /* --------------------------------------------- */
j5ui sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZW\h,8% /* --------------------------------------------- */
50'6l
X(v, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tPp}/a%D /* --------------------------------------------- */
!$d:k|b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=h&^X>! /* --------------------------------------------- */
b,K1EEJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+SP5+"y@ .y'OoDe NtT)Wl Xt~/8)& 看了之后,我们可以思考一些问题:
B!-W765Y 1._1, _2是什么?
]_-$ 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。
i:zA( 2._1 = 1是在做什么?
61C&vm 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。
z&-`<uV~ 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。
-,+JE0[ F,EHZ,<V 89 lPeFQ` 三. 动工
.t}nznh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#u2PAZ@qd PB9<jj; I~mw\K{.3M GvVuF S>y template < typename T >
979L] H# class assignment
mV'd9(s? {
Uz62!) T value;
VSSiuo'5w public :
JUXK}0d%eN assignment( const T & v) : value(v) {}
=RV$8.Xp template < typename T2 >
1-b,X]i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)c!f J7o: } ;
@D7cv"
4mPg; n dvxH:, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
wDSU~\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{fS/ZG"5<t 2s(K4~e e |X_yL3`Zb R.RCa$ class holder
LXx3 {
w!xSYh') public :
b0&dpMgh: template < typename T >
g|T' oK assignment < T > operator = ( const T & t) const
oZzE.Q1T {
nGuF,0j return assignment < T > (t);
|epe;/ }
*/qv} } ;
zU}0AVlIL: XCt}>/"s\h M$?~C~b!* 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
jUfc&bi3 QP qa\87 static holder _1;
T&{EqsI=B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[`
i;gx[^ FB</~
g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k r/[|.bq 而不用手动写一个函数对象。
TRQva8d? ",K6zALJ !X,=RR`zT )X7ZX#ttH 四. 问题分析
5ax/jd~} 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a1j6-p 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3|~(9b{+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j0OxR.S 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?HBc7$nW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yqAw7GaBN M9i u#6P 五. 问题1:一致性
sNNt0q( 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?|
6x.#K9@q4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$w65/ i,V~5dE[I< struct holder
muY4:F.C( {
A\?O5#m:$ //
N2~Nc"L template < typename T >
AMkjoy3+] T & operator ()( const T & r) const
rv\<Q-uQ8 {
rK`*v* return (T & )r;
\75%[;. }
8"
\>1{^ } ;
z:acrQwJ?1 \BS^="AcpP 这样的话assignment也必须相应改动:
ty"k {Ynr(J. template < typename Left, typename Right >
BG=h1ybz class assignment
0/),ylCj {
g Ts5xDvJ Left l;
Iunt!L Right r;
@90) public :
6W$k^<S assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Gm_Cq2PD( template < typename T2 >
xKIm2% U9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*}LYMrP } ;
o^lKM?t 2N>:GwN 同时,holder的operator=也需要改动:
fD
V:ueO i8EMjLBUR template < typename T >
!d^5mati)T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^[5yff 4 {
,%D \ return assignment < holder, T > ( * this , t);
S3.Pqp_< }
rrmr#a w+[r$+z!k 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。
T?Hs_u{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[NyR$yD{ $+
lc;N return l(rhs) = r;
R ]HHbD&; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
k;q|pQ[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F4KXx^~o -3F|)qwK template < typename Tp >
X 5pp8~ class constant_t
Bg Uf:PT {
;CFI*Wfp const Tp t;
h=?#D0 public :
:+Y+5:U] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CH!Lf,G template < typename T >
L%I@HB9-Q0 const Tp & operator ()( const T & r) const
"Q-TLN5( {
pWK7B`t return t;
/+iU1m'( }
%Q]m6ciAM } ;
6[w_/X" R$_#7>3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9qIjs$g 下面就可以修改holder的operator=了
0LN"azhz "Lw[ $ template < typename T >
NRgNh5/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AEp|#H'
> {
]uG9WT6l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2E;UHR }
tg.[.vKs #J#x,BLI 同时也要修改assignment的operator()
MZl6J 'M VE5 template < typename T2 >
nj]l'~Y0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2mRm.e9? 现在代码看起来就很一致了。
{ZrIA+eH |eU{cK~e^ 六. 问题2:链式操作
7vF+Di(B 现在让我们来看看如何处理链式操作。
n&y'Mb
PB 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。
M&wf4)*%0+ 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。
k><k|P[| 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。
O3x9S,1i 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6F
!B;D -Q =CgcRxng template < typename T >
U9[QdC struct result_1
ckykRqk} {
FhpS#,Y$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8eGq.+5G } ;
~
HN FN0)DN2d} 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:
# 3UrGom Y=6569U2 template < typename T >
}Vjg>" struct ref
~ >6d}7xs {
A6eIf typedef T & reference;
w#0/&\b= } ;
~XU%_Hz template < typename T >
VC~1QPC9 struct ref < T &>
f=:ycd! {
x
*:v]6y typedef T & reference;
r9sq3z|% } ;
OYW:I1K<5 pUF$Nq>og 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@:s(L] EC;R^) template < typename T >
"}*5'e.* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_Fe%Ek1Yy {
#w]UP#^io return l(t) = r(t);
U</Vcz }
KJ (|skO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Q%>6u@' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}B1f_T f^Io:V\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
aoqG*qh}b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
vd{ban9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T:/mk`> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D*0[7:NSO 最后的布局是:
kLE("I:7 Add
:Eb=jWA / \
;}B6`v Divide 5
E5iNuJj=f / \
.o#A(3&n _1 3
aoUz_7 似乎一切都解决了?不。
0q6xXNAX 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^tFlA) 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
zQ~N(Jj?h OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
~v>3lEGn* mE"(d*fe' template < typename Right >
)Szn, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>q&X#E<w Right & rt) const
X*w7q7\8-: {
L_`D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lJvfgP-j }
0}mVP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4|/}~9/ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
u u$Jwn!S 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。
ZHM NG~! 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。
%w#z 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。
]y9u5H^ 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?
##6u 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:
]bP1gV(b- oM^VtH=> template < class Action >
S'(IG m4 class picker : public Action
vd9PB N {
#EA` | public :
qm/#kPlM picker( const Action & act) : Action(act) {}
X=@bzL;eq // all the operator overloaded
@$fvhEkrT@ } ;
:sX4hZK=G FtW=Cc`hC_ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
C1==a FD 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>H5_,A}f bjBXs;zr@\ template < typename Right >
h$]nfHi_Q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Nd
He:: {
R$x(3eyx return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f5z*AeI }
soOfk!b >r>pM(h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l0PXU)>C 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
SveP:uJA[ T"DG$R,Aj template < typename T > struct picker_maker
e7yn"kd {
kl|m @Nxp typedef picker < constant_t < T > > result;
W'PW;., } ;
]u.)6{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&,QBJx<# {
iU|X/>k? typedef picker < T > result;
FwV5{-( } ;
V#+M lN HggINMG 下面总的结构就有了:
_ xM}*_<VP 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。
GPrq( 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。
=%S*h)}@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!jg<
S>S5 至此链式操作完美实现。
nTE\EZ+=2 3F9 dr@I.7 K_Kz8qV.? 七. 问题3
To;r#h 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。
Ow{NI-^K G%dzJpC(
template < typename T1, typename T2 >
&<Fw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MFz6y":~ {
_4LDzVjNRe return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
g6h=Q3@ }
nFjaV`6`@ 7WHq'R{@ 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:
#<5i/5& ;vUw_M{P=) template < typename T1, typename T2 >
)%q )!x struct result_2
v807)JwS {
{tuGkRY2~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hdpA& OteR } ;
/~+j[oB loD:4e1 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?
QSvgbjdE 这个差事就留给了holder自己。
A/OGF> p@3 <{kLm $*7AG template < int Order >
&ZJ$V class holder;
FXbalQ?^ template <>
h@{CMe class holder < 1 >
W3xObt3w\ {
/<\do 1 public :
zLjQ,Lp.I template < typename T >
Zzv,p struct result_1
:&m0eZZ% {
w_#5Na}>d typedef T & result;
{WuUzq` } ;
> M4QEv template < typename T1, typename T2 >
~t^'4"K* struct result_2
vl5r~F {
5xc-MkIRL typedef T1 & result;
<< aAYkx< } ;
Bz6Zy)&sAL template < typename T >
=
$6pL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IJ6&*t
wT {
nn/_>%Y return (T & )r;
*%QTv3{ }
T0BM:ofx template < typename T1, typename T2 >
ANd#m9(x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p"q4R2_/jh {
BoXGoFn return (T1 & )r1;
Q".AmHn
}
bdr!|WZ } ;
P26YJMJ' -;t]e6[ template <>
ipJnNy; class holder < 2 >
u/4|Akui {
!,N),xG}~ public :
>=ng? template < typename T >
d=:&tOCg2 struct result_1
EXT_x q {
l}mzCIw% typedef T & result;
eX9H/&g } ;
-_~T;cj6 template < typename T1, typename T2 >
*M()z.N struct result_2
X"
;ly0Mb {
3gY4h*|`< typedef T2 & result;
ceGo:Aa<) } ;
u6BLhyS template < typename T >
[&p^h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
06vxsT@ {
xnG,1doa return (T & )r;
P7kb* }
|.[4$C template < typename T1, typename T2 >
zmh3
Qa( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kDr0D$iE {
X8=sk return (T2 & )r2;
`)s>},8W! }
WjvD C" } ;
q=h~zjQ?R ,-{2ai_ e{33%5 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
X?Mc"M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kQMALS@R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(3+:/,{'$ *,d>(\&[f return l(i, j) = r(i, j);
OA3* "d* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NHL{.8L{ ~#jD/ return ( int & )i;
-964#>n[ return ( int & )j;
v(2|n}qY 最后执行i = j;
DEkFmmw
可见,参数被正确的选择了。
pg'3j3JW$ ?H_'L4Wv jPf*qe>U uM<6][^` =D2x@ank[ 八. 中期总结
)pAN_e" 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:
YaDr.?
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+aWI"d--h 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(S["
ak 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
__,1;= .<C}/Cl Q}MS $[y j7)Xm,wI8 A+lP]Oy0S yEe4{j$ 九. 简化
O8N\ 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。
d8? }69:h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~"+Fp&[9f 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:
jWd 7 >1R? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
. 787+J? +-*/&|^等
HV??B : 2. 返回引用。
\e/'d~F =,各种复合赋值等
&T8prE? 3. 返回固定类型。
pGy(JvMw" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/M-%]sayj 4. 原样返回。
^rc!X]C9 operator,
pA*cF!tq7 5. 返回解引用的类型。
: qKxm( operator*(单目)
>~5>)yN_a1 6. 返回地址。
qd B@P operator&(单目)
VR/>V7*7@ 7. 下表访问返回类型。
Gv!*
Qk4 operator[]
XTHy
CK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0.+"K} operator<<和operator>>
Cr,UP8MO |-hzvuSX 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。
F(8>"(C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T6|zT}cb Y)>GwFK$ template < typename Left >
{iqH 27\E struct value_return
7mSVL\\^ {
;K:)R_H template < typename T >
@'DfNka struct result_1
=>Vo|LBoe {
Z4Nl{
6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ch`XwLY9 } ;
Z~tOR{q 5A:mu+Iz6H template < typename T1, typename T2 >
9d4PH struct result_2
{|%N {
Y?2I
/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)k0P' zGb } ;
SLL%XF~/Sb } ;
L{|V13? [ds:LQq)/ 8YAUy\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\+E{8&TH' tt`j!! 下面我们来剥离functor中的operator()
euS"C* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
edqek jh NamBJ\2E1[ return l(t) op r(t)
rS>JzbWa return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-DrR6kGjR return op l(t)
dF*@G/p>V return op l(t1, t2)
@X_x?N return l(t) op
Dx =ms^oN5 return l(t1, t2) op
1e*+k$-{ return l(t)[r(t)]
<8[BB7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
D;It0" TdI5{?sW 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:
}\`MXh's 单目: return f(l(t), r(t));
@kUCc1LT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S*6P=O* 双目: return f(l(t));
<k'=_mC_ return f(l(t1, t2));
cA1"Nek 下面就是f的实现,以operator/为例
1vBR\!d?7 7</&=lly struct meta_divide
7_taqcj {
\X5{>nNh template < typename T1, typename T2 >
gk\IivPb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_niXl&C {
PD12gUU? return t1 / t2;
q4<3 O"c1 }
L5E.`^? } ;
_h!OGLec Jz
s.) 这个工作可以让宏来做:
*,~d!Fc d6-a\]gF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y]aV7
`] template < typename T1, typename T2 > \
\5 IB/* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ln0rm9FV- 以后可以直接用
zlZ$t{[, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CN@bJo2 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
hex:e2x (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
LFob1HH*8 V*rAZ0 g4( B=G\j 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
[s$vY~_ [op!:K0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k/YEUC5 class unary_op : public Rettype
jKZJ0`06q {
D ::),, Left l;
b[Sd$ACd public :
HDZB)'I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oCdWf63D _eM\ /(v[ template < typename T >
.w\AyXp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u
HqP b8 {
okJ+Yl.[?7 return FuncType::execute(l(t));
"S.5_@? }
n=l>d#}$%T ZIQy}b' template < typename T1, typename T2 >
[ !/u, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f4)fa yAVp {
0P^RciC f return FuncType::execute(l(t1, t2));
9 o6ig>C }
I}Uj"m`> } ;
fy" q \\XvVi:B @9g$+_"ZT 同样还可以申明一个binary_op
-iWt~ C-lv=FJEk/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ecp]fUQK class binary_op : public Rettype
T%Xl(.Ft {
+<7~yZ[Z8 Left l;
3maiBAOKz Right r;
m`gH5vQa public :
w%R(*,r6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;QkUW<( /]m5HW(P7K template < typename T >
3:Q5dr+1_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^.)oQo SE {
|l)SX\Qf`@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
2 %UzCK }
[E<NEl* b{JcV template < typename T1, typename T2 >
7p*PDoM6` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}A,9` {
t=o2:p6& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Xc~yr\%] }
_Y@vO } ;
jWk1FQte a (RTb< ){^o"A?-: 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
-L&r2RF/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
))m\d * DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3gtQS3$4s 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
EYWRTh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@=JOAo 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
D*.U? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1) 7n
( 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
n4 A_vz 下面是修改过的unary_op
I1f4u6\*X E5;6ks) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)wZ;}O class unary_op
~Un+Zs%24 {
p]jkfsCjN Left l;
YL?2gBT 4 H<. public :
,r5'nDV=d Ppton+?( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I3I1<}>]Z pH9xyN[:a template < typename T >
k2 _i;v struct result_1
xF8U )j! {
;OMR5KAz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?8U#,qq#` } ;
kJ'rtz4QO ?2(52?cJ template < typename T1, typename T2 >
\k4em{K struct result_2
XJZ\ss {
a Fh9B\n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&xWej2a! } ;
!-veL1r n 9>**&5L template < typename T1, typename T2 >
9}|x
N8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\V(w= {
jd.{J{o return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gf ?_tB0C }
<da-iY\5 +^<s' template < typename T >
@fQvAok typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NwxDxIIH/) {
=kf"%vFV return OpClass::execute(lt(t));
#h P>IU }
0":k[y mlPvF%Ba } ;
>FKwFwT4D N}1yDN MMUlA$*t 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
T|0+o+i 好啦,现在才真正完美了。
Sfa=AV7K 现在在picker里面就可以这么添加了:
M%Ksyr9 .lq83;
k template < typename Right >
oh@Ha? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6B*#D.fd* {
CxNxb)c & return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
T:Ovh.$ }
( $>m]| 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
+KD7Di91<K lD, ~% ktS^^!,l% ^}{x).
/[D_9 十. bind
+jK-k_ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
YRCs&tgs 先来分析一下一段例子
Dx`-h# q3#+G:nh Yufjy=! int foo( int x, int y) { return x - y;}
9zS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1q@R04i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@g4o8nH} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
hF$qH^-c*A 我们来写个简单的。
{~uTi>U 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fm`V 2'Rm 对于函数对象类的版本:
kY!zBk 4 ob W> template < typename Func >
,i??}Wm5G struct functor_trait
q5L^>" {
IM7<z,* oF typedef typename Func::result_type result_type;
vy 7/ } ;
wpN3-D 对于无参数函数的版本:
$B_%MfI )XGz#C_P template < typename Ret >
1+WVh7gF struct functor_trait < Ret ( * )() >
L<0_e^8 {
Q$:Q6/5. typedef Ret result_type;
hc+B+-, } ;
KYtCN+vsG 对于单参数函数的版本:
-egnMc67 1}c'UEr%) template < typename Ret, typename V1 >
U1X"UN) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)\ceanS {
DKu$u ]Z typedef Ret result_type;
E:ci/09wD } ;
~/9RSdv7 对于双参数函数的版本:
e\cyiW0 .=TXi<8Brw template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BZHoRd{EH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9\<q=p~ {
Z#-N$%^F typedef Ret result_type;
)LIn1o_, } ;
rU&Y/ 等等。。。
DAP/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}O
$]xB 7xv9v1[' template < typename Func >
L;u 5 struct func_return
?z#*eoPr {
qar{*>LCG template < typename T >
f"P866@oWn struct result_1
#gO[di0WhC {
~M-L+XZl( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xh$yXP0/ } ;
&C+2p [B+F}Q^; template < typename T1, typename T2 >
<
$e#o H struct result_2
Y;_F ,4H {
Cj-&L< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a;Y:UwD9* } ;
gmbRH5k } ;
X"+p=PGZK *>:phs~r{ `1(ED= | 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v0oVbHO5< U(y8nI] template < typename Func, typename aPicker >
FEu"b@v class binder_1
<3BGW?=WP {
OxGfLeP.R! Func fn;
H
Eq{TUTr aPicker pk;
~LpkA`Hn! public :
SA}Dkt&, d=qVIpZ template < typename T >
vLHn4>J,R struct result_1
<i</pA {
6`Tx meIP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fEXFnQ# } ;
n4S`k%CI 9X 4[Zk template < typename T1, typename T2 >
re[5lFQ~Z struct result_2
'hU5]}= {
Slg*[r# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X/2GTU7? } ;
&lSNI5l >P~*@>e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D1Zy Js# dv\bkDF4A template < typename T >
Dh2Cj-|
~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
er7(Wph {
HP]5"ziA return fn(pk(t));
-`XS2 }
m8{8r>6* template < typename T1, typename T2 >
R&.&x'< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U[x$QG6 m! {
uM1$3< return fn(pk(t1, t2));
LJ~#0Zu? }
-fFtHw:kHh } ;
D
tZ?sG S!u8JG1 /Z:NoTGn 一目了然不是么?
r_$*euh@ 最后实现bind
W%>T{}4 <DR|r G4SA
u template < typename Func, typename aPicker >
T{Xd > picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<A Hzs {
*4%pXm; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%P s.r{%{ }
v[ML=pL tNr'@ls 2个以上参数的bind可以同理实现。
IxuK<Oe:O 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。
>eG<N@13p ?{"r( 十一. phoenix
zTB&Wlt Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E5rV}>(Y .c}+kHv for_each(v.begin(), v.end(),
|E?r+] (
T}^3 Re`i do_
yYJ_;Va [
Pp!4Ak4TT9 cout << _1 << " , "
aBReIK o ]
"LB
MYZ .while_( -- _1),
[G$ #jUt/O cout << var( " \n " )
<(>t"< )
;&CLb`<y );
o+=wQ$"tP ;:
_K,FU 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
MwRLv,&" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
_"Bj`5S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tIDN~[1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]P wS3:x Wj,s/Yr: Sk+XBX(} template < typename Cond, typename Actor >
~|S0E:*. class do_while
i,ZEUdd*_ {
Nf!N;Cy? Cond cd;
oB5\^V$ Actor act;
_x(hlHFk public :
b)'CP Cu* template < typename T >
GgY8\>u struct result_1
hJ ^+asr {
!0?o3,of- typedef int result_type;
rwXpB<@l@ } ;
N\__a~'0p W>a}g[Ad do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WcqR; Nm j
H2)8~P template < typename T >
@ywtL8"1~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+7w5m {
(K=0c6M3= do
&zy%_U2% {
Q/?`); act(t);
{Ia1H }
1ygEyC[1 while (cd(t));
*:TwO=) return 0 ;
~xxq.rL" }
+Xw%X3o) } ;
p*lP9[7 J@/4CSCR] <J+Oh\8tad 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9Zl4NV&B 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。
|x1OWm1:< 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。
0>CG2 SRn 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。
W8^A{l4 下面就是产生这个functor的类:
%HpPTjAW 1 jB0gNe DDR4h"Y template < typename Actor >
n(Nu class do_while_actor
A@<
! ' {
=JE<oVP8 Actor act;
ZPw4S2yw3. public :
4_-&PZ,d do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3_
J'+ x`7Le&4f template < typename Cond >
uxL+oP0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
wX)'1H):T } ;
7WmLC %!Eh9C* W[J2>`k9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
M**Sus87Q 最后,是那个do_
ib(|}7Je rR@]`@9 9{fP.ifdv7 class do_while_invoker
BEb?jRMjLg {
Qc*p+N+$ public :
&cyB}Gv template < typename Actor >
XuJyso9kA do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$rj:K)P {
.?NfV%vv return do_while_actor < Actor > (act);
}\<=B%{
}
gnN>Rl
5_ } do_;
m_Hg!Lg 83vZRQw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4`l$0m@> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_Ml?cT/J.O 最后来说说怎么处理break和continue
+$ djX=3 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。
PtuRXx 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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