一. 什么是Lambda
%FyB\IQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lbv, jS 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,
[;I.aT}R!; Bpk%,*$*) 8q tNK>D MX9q
)(: class filler
*=;=VUu5 {
OpH9sBnA public :
Pv/P<i^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AKAAb~{ } ;
0/] @#G2 AHZ6 Q g"{F},4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
W/?D}#e<4 L<Lu;KnY6 rxDule3m v3]q2*`G# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E176O[(V= Nw|Lrn*h! rp1u 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G_AAE#r` possM'vC &"^A t-E'foYfr` 二. 战前分析
/!%P7F 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
8n&" ,)U 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
EkTen:{G vDBnWA ~CM{?{z; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ff:&MsA|, /* --------------------------------------------- */
8{d`N|k vector < int *> vp( 10 );
(.n"
J2qj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_$=xa6YA /* --------------------------------------------- */
m9PcDhv sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Js=|r;' /* --------------------------------------------- */
F48`1+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h_CeGl!M} /* --------------------------------------------- */
{1SxM / for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X2Lhb{ZHE /* --------------------------------------------- */
@pG\5 Jnf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\8t g7Sdq Z;n}*^U O-&n5 B8TI 5mZ4 看了之后,我们可以思考一些问题:
-Xd/-,zPY 1._1, _2是什么?
qc`_&!*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。
ZE=~ re 2._1 = 1是在做什么?
L)w& f 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。
2"i<--Y 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。
\!YPht nFB;! r 2nEj
X\BY 三. 动工
_;@kS<\N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|r
/}r,t} n%?g+@y,^ _nTjCN625 H%sQVE7m template < typename T >
v4ueFEY class assignment
*2>%>qu {
Stp?? T value;
uvmNQg
public :
+h9CcBd assignment( const T & v) : value(v) {}
,,G0}N@7s template < typename T2 >
U2Ur N?T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{fGi:b\[ 8 } ;
sJ0y3)PQ #
=322bnO ^qk$W?pX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
WrD20Q$9Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{)%B?75~ UW>~C tSOF7N/< uZQ)A,#n; class holder
{{
wVM:1 {
MK"Yt<e(o public :
Y{J/Oib template < typename T >
"1[N;|xa assignment < T > operator = ( const T & t) const
ga,yFw {
+HfjnEbtBs return assignment < T > (t);
]T*{M }
\
_i`=dx } ;
(JM4W
"7' 6dinC <[} E? FPxs 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:
F-=er e -|3U0:'m static holder _1;
eEU: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Aa1 |{^$:L x/4lD}Pw] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%d?%^)
u, 而不用手动写一个函数对象。
{?j|]j w1GCjD*y qrdA?VV o?%x!m> 四. 问题分析
xpS#l"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。
c/hml4 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。
kQH!`-n:T 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@RnG K 5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
t>25IJG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^QnVYTM +0=RC^ 五. 问题1:一致性
*PMql $ 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?|
`b]
NB^/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oF*Y$OEu?c PDir?' struct holder
/ _cOg? o {
Et- .[ //
HQE#O4 template < typename T >
,Tr12#D: T & operator ()( const T & r) const
n;q7?KW8 {
yx}:Sgv% return (T & )r;
`V?{ }
>Ek`PVPD } ;
k(7!W gF%ad=xm 这样的话assignment也必须相应改动:
_>aesp% )pvZM? template < typename Left, typename Right >
$GPA6 class assignment
j&&^PH9ZY {
ct]5\g?U' Left l;
7"QcvV@p Right r;
+(P;4ZOmB public :
G_o/ lIz" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p,4z;.s$ template < typename T2 >
@.g4?c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SOUA,4 } ;
=-:o?&64 E@@quK 同时,holder的operator=也需要改动:
od|pI5St 5fLCmLM` template < typename T >
fe Q%L assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cKxJeM07 {
-,i1T(p1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
" 7aFVf }
9u)h$VC Og&2,`Jb 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。
OIoAqt 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
W!Xgse3 |4'E&(BU- return l(rhs) = r;
6#K_Rg>. 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。
f{)*" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LD6fi U .rH,` template < typename Tp >
x7*}4>|W,I class constant_t
\fKv+ {
SKS[Lf const Tp t;
$6J5yE public :
'2
)d9_ w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k\%{1oRA template < typename T >
>?DrC / const Tp & operator ()( const T & r) const
NKMB,b {
b"zq3$6* return t;
9S<W~# zz }
r>G$u } ;
%_z]iz4 Mdy H/.Te 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:,7VqCh3@ 下面就可以修改holder的operator=了
KE^_09 =]^*-f}J9 template < typename T >
svQDSif assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j`#|z9`(pB {
H,?MG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
: i(h[0 }
<iMkHch {<_}[} XY 同时也要修改assignment的operator()
I{2e0 tz)L`g/J~ template < typename T2 >
"2;UXX-H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I m
Tq` 现在代码看起来就很一致了。
ypsCyDQK` 2T|L##C 六. 问题2:链式操作
' 1mygplW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&?9.Y, 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。
EU\1EBT^ 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。
*$s)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。
sn*s7v: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:l7\7IT 0? l template < typename T >
Fq{nc]L6 struct result_1
jK{CjfCNz {
PEBQ|k8g& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w|M?t{ } ;
57oY]NT? a $KM
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:
^*0;Z<_ =B/^c>w2 template < typename T >
ngNg1zV/q struct ref
.N5"IY6> {
-Rf|p(SJ,E typedef T & reference;
|{_%YM($ } ;
5]F9o9]T template < typename T >
?hwQY} struct ref < T &>
Cf+O7Y`^ {
q| j;dI& typedef T & reference;
@!F9}n
AP } ;
;lK2] 2f-Z\3)9 J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
m t*v@'l. @Xh4ZMyEx template < typename T >
Q;Oc#
u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8ZahpB {
7kb`o
y;(^ return l(t) = r(t);
5Ut0I]h|z }
B kC(9[Ei 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。
'N}Wo}1r 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5H',Bm4- n
XQg(! 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
vWgh?h/ot _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R
`'@$" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<fyv^e +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tG{Vn +~/ 最后的布局是:
D@3|nS Add
1.>`h: / \
P]y5E9 k Divide 5
Llzowlf e / \
P"~B2__* _1 3
:b
;5O3:B 似乎一切都解决了?不。
QKF2_Acc 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。
CBvBBt* 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。
LyQO_mT2 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:
rDSt
~l 85X^T]zo template < typename Right >
5 )C~L] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
PzF)Vg Right & rt) const
[Z[)hUXE? {
nU`;MW/^w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>U}~Hv] }
`C=p7% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Tq?W @DM* 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。
q`\lvdl 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。
8cd,SQ}y 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。
}M1<a4~ 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。
7>4t{aRf_8 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?
](W#Tj5- 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:
xr=f9?%R ;3-ssF}k* template < class Action >
]>:>":<: class picker : public Action
LZ@^ A]U {
O}%=c\Pb public :
<Q8bn?Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
_}\&; // all the operator overloaded
: Z.mM5 } ;
8(+X0} \2LCpN 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。
G(4k#jB 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:
N7e^XUG ?K]k(ZV_+Y template < typename Right >
xNONf4I:6J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.5T7O_%FP {
X(1.Hjh return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?^7~|?v }
WRnUF[y+) BE U[M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1"k
+K~: 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。
w8on3f;6n# UC0 yrV template < typename T > struct picker_maker
#2dmki"~( {
~q9RZ#g13J typedef picker < constant_t < T > > result;
4gZN~_AI< } ;
D QRt\! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
' ZB%McS {
0q3:"X typedef picker < T > result;
<9Chkb|B } ;
Ne4A qzG'Gz{{qu 下面总的结构就有了:
:')<|(Zy 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。
D?E5p.!A 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。
%1lLUgf3G/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S}|ea2 至此链式操作完美实现。
9hq 7: 3) 7'dM 9 (&!>z 七. 问题3
kfHLjr. 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。
OO@$jXZB VOiphw` template < typename T1, typename T2 >
D`gY6wX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:4A^~+J {
qR1ez-#K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I7TMv. }
6m{3GKaW~ _Ih~'Y Fd 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:
Y8N&[L[z& 4]g^aaQFd> template < typename T1, typename T2 >
qv<VKJTi6] struct result_2
ik]UzB {
5n"'M&Ce typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-V+fQGZe } ;
;<* VwXJR aH~il!K 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?
-}>Q0d ) 这个差事就留给了holder自己。
Z2ZS5a c2i^dNp_ +Y\#'KrA template < int Order >
l>:?U class holder;
e5AiIVlv template <>
I7}[%(~Sf/ class holder < 1 >
]02V,'x {
HH]LvK public :
}X`K3sk2/z template < typename T >
.$r(":A#) struct result_1
F!Uk `[L {
*
5j iC typedef T & result;
+[>m`XTq } ;
4~
iKo template < typename T1, typename T2 >
V^Nc0r struct result_2
"B\qp "N {
18`?t_8g typedef T1 & result;
cL}g7D } ;
*AJW8tIP template < typename T >
Kg%_e9nj# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4A*'0!H {
uX p0D$a return (T & )r;
LX3 5Lt }
v3[
2!UXq template < typename T1, typename T2 >
7N:,F9V< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7y60-6r {
y)=Xo7j return (T1 & )r1;
D,R/abYZH }
){,8}(| } ;
0>AA-~=- eHv/3"Og template <>
^y??pp<1J class holder < 2 >
5ecqJ {
uh GL1{ public :
kmuF*0Bjk template < typename T >
Bp b_y;E struct result_1
lT%o6qgT {
~< k'{ typedef T & result;
8J>s|MZ } ;
.<tb*6rX> template < typename T1, typename T2 >
7wZKK0;T struct result_2
~UL;O\-b0 {
Q!@"Y/ typedef T2 & result;
?{+}gS^ } ;
1_F2{n:yp template < typename T >
x&kF;UC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wx^L~[l {
BK-{z).) return (T & )r;
2"13!s }
jirxzj template < typename T1, typename T2 >
`M|fwlAJQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m. XLpD {
6 s*#y[$ return (T2 & )r2;
D VC}; }
uu'~[SZlL } ;
n}YRE`>D 7q(RQQp g<tr |n 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> >。
_TkiI. ' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oo<,hOv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Bl(we/r @C?RbTHy
return l(i, j) = r(i, j);
/5SBLp}Sy 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mgg/i@( 0*+i~g,Kl@ return ( int & )i;
[X;yJ $ return ( int & )j;
$My%7S/3 最后执行i = j;
sN;xHTY 可见,参数被正确的选择了。
\QQw1c+ {wK98 >$a \]GBd~i< j]YS(Y@AY
>+&524xc 八. 中期总结
eAPGy- 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:
JH5ckgdZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1_f( ;WOg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>12phLu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`n$pR8TZ_ LKTIwb> ss.wX~I XB^o>/|@S QYDSE fyh9U_M);w 九. 简化
|&3[YZY 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
y&UcTE2;%( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[>v.#:YM^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
<-FAF:6$@@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r. :LZEr +-*/&|^等
+%oXPG? 2. 返回引用。
]~GwZB'M =,各种复合赋值等
)} tI8 3. 返回固定类型。
yd'>Mw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5hg:@i',
4. 原样返回。
'0lX;z1 operator,
j0>Q:hn 5. 返回解引用的类型。
r_F\]68 operator*(单目)
%;~Vc{Xxt/ 6. 返回地址。
n~@;[=o?5 operator&(单目)
P|l62!m< 7. 下表访问返回类型。
I^emH+!MW operator[]
I&
DEF* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"sdzm%
operator<<和operator>>
!Qy%sY 2h%/exeS; 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。
1pg&?L.MA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
**N{XxdN krFuEaO
template < typename Left >
Se{}OG) struct value_return
/0A9d-Qd< {
[RoOc)u template < typename T >
VG_ PBG( struct result_1
AAb3Jf`UW {
fp^{612O? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&gR)Y3 } ;
eVGO6 2|! B<%cqz@ template < typename T1, typename T2 >
0Q`Dp;a5& struct result_2
UP' ~D]J {
V:s$V.{! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ltK\)L } ;
db -h=L| } ;
'1+s^Q'pc d| ;S4m` 0%&ZR=y(G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B]iPixA6 piULIZ0 下面我们来剥离functor中的operator()
C9OEB6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<n? cRk'. 'guXdX]Gu return l(t) op r(t)
>xsbXQ>. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vq-W|<7C= return op l(t)
<hkSbJF return op l(t1, t2)
]ie38tX$ return l(t) op
F#-mseKhc return l(t1, t2) op
,Pi!%an w return l(t)[r(t)]
M~+}ss return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QP>tu1B| *hWpJEV 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:
\no6]xN; 单目: return f(l(t), r(t));
0gTv:1F/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Rxb?SBa 双目: return f(l(t));
3u[m? Vw return f(l(t1, t2));
lDsT?yHS`Z 下面就是f的实现,以operator/为例
nQ*9E|Vx X\4d|VJ?m struct meta_divide
fJ<I|ZZ {
Q3"{v0 template < typename T1, typename T2 >
.bYZkO:oy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&X3G;x2; {
2i0 .x return t1 / t2;
3']a1\sy^ }
aW=c.Q. } ;
@I"&k!e<2 0{Uc/ 这个工作可以让宏来做:
Eqizx~e qq m#K)%0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}Wlm#t template < typename T1, typename T2 > \
Lh@0|k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c~``)N 以后可以直接用
)_C+\K* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'Dn\.x^]1 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
[J!jp&o (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。。。)
~F"<N q j)nL!":O 6C'W 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
U_Jchi,! Sy@)Q[A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Jn7T5$pJ class unary_op : public Rettype
#B2a? {
TW?_fse*[ Left l;
)d~{gPr. public :
8NnGN(a*D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S2i*Li q]scKWYI template < typename T >
!\<
[}2} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^/~ZP?%] {
r=Tz++! return FuncType::execute(l(t));
#Mw 6>5}< }
22OfbwCb
q\pI&B template < typename T1, typename T2 >
^%n]_[RUn4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vmzc0J+3p {
Yj CH KI"e return FuncType::execute(l(t1, t2));
q@Aw]Kh }
o;TS69|D } ;
VQ"Z3L3-4 8$F"!dc _ x{O) n 同样还可以申明一个binary_op
]4ib^R~Z Rtu"#XcBw+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
n!-]f.=P class binary_op : public Rettype
QArph0e {
dAWB.# Left l;
KS'n$ Right r;
;FGS(.mjlC public :
c>Tf@Aog> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
de/oK c DaS~bweMw template < typename T >
f\;w(_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z=9<esx {
v,'k2H return FuncType::execute(l(t), r(t));
^sKdN-{ }
(_%l[:o 6 1Q_Q-Z template < typename T1, typename T2 >
KpBOmXE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5e3p9K`5 {
gvFJ~lL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S{m:Iij[; }
=2t=Zyp0Y } ;
wz.. %4wEAi$I RNF%i~nhO 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*sQ.y
{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
GrUpATIx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bf=!\L$ 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。
2 g\O/oz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*knN?`(x 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。。。
CNe(]HIOH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8J#x B 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)
0&u=(;Dr\ 下面是修改过的unary_op
bY-koJo d"yJ0F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Yy~xNj5OS class unary_op
?W_8X2(` {
R;w$_1 Left l;
,.kmUd QOX'ZAB` public :
<5E)6c_W) Im?/#t X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k8\KCKql 3@nIoN'z template < typename T >
Q<NQ9lX struct result_1
(*M0'5 {
cTW$;Fpc+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e"UXG\8D } ;
Vm?# ~}T 1`1jSx5}. template < typename T1, typename T2 >
{Q>4zepN! struct result_2
>k
==7#P {
cTz@ga;!mI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Zor!hc0< } ;
=),O ;M P*jiz@6 template < typename T1, typename T2 >
,PoG=W
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g&S>Wq%L {
LGw-cX # return OpClass::execute(lt(t1, t2));
H<}|n1w< }
?H!jKX Nd]RbX template < typename T >
VDro(?p8Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y #C9@C {
H,W8JNPs return OpClass::execute(lt(t));
zB`J+r;LU }
^rs{1S OLtXk } ;
e_-7,5Co rizjH+ MQDLC7Y.p5 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
7O8 @T-f+2 好啦,现在才真正完美了。
$}IG+,L 现在在picker里面就可以这么添加了:
$vK,Gugcx
_ X template < typename Right >
.Tm.M7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rg;4INs# {
P*i'uN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MLlvsa0 }
VFM!K$_ 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。
|Eh2#K0x4G CzY18-L@EX !VaC=I^{ }z#M!~ Q>$lf.) 十. bind
1ni72iz\ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ur E7ZKdI 先来分析一下一段例子
n&o"RE 0~0 t*; KxQ+'? am!ssF5s int foo( int x, int y) { return x - y;}
:Tv>)N bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
daP_Kz/2K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7x77s 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
P3YM4&6XA 我们来写个简单的。
S>b
3_D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|QF_E4ISD 对于函数对象类的版本:
q"@#FS }A]eC
template < typename Func >
R!%HQA1U struct functor_trait
6&5D4
V {
jz
HWs typedef typename Func::result_type result_type;
@U3z@v]s(h } ;
Yyar{$he 对于无参数函数的版本:
~(^pGL3< WUjRnzVM template < typename Ret >
}Xk_
xQVt{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Sk"hqF.2 {
~QlF(@ue typedef Ret result_type;
"g)bNgGV} } ;
',!jYh}Uxk 对于单参数函数的版本:
OiXO<1'$ .gGO+8[N* template < typename Ret, typename V1 >
7QnWw0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mA$86 X_ {
1=5HQ~|[TO typedef Ret result_type;
[mQ1r*[j } ;
si)>:e 对于双参数函数的版本:
Nd"IW${Kg *!TQC6b$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@%*2\8}C! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!s^XWsb8 {
2LR y/ah typedef Ret result_type;
fVgN8b|&' } ;
fzw:[z:% 等等。。。
X `EVjK 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7]{t^* nSh~mP template < typename Func >
J_7@d]0R struct func_return
CshME\/ {
16]Ay&Kn! template < typename T >
ra6\+M~}e struct result_1
~OsLbz: {
N$#~& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PYWFz } ;
2HSFMgy Hc@_@G template < typename T1, typename T2 >
-
AgD struct result_2
k!z<=WA {
]Jm\k'u[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u=qaz7E } ;
U?Dr0wD;[ } ;
J=78p#XUg )+'=Zvgej= [<{r~YFjWW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rm ;U'&{ 1fsNQ!vQP template < typename Func, typename aPicker >
=n,1* class binder_1
!W8=\:D[ {
szhSI Func fn;
||*F.p aPicker pk;
2L;=wP2?{ public :
E9>z.vV
L fcy#3! template < typename T >
IDJ2epW*; struct result_1
^X+qut+~ {
[e
ztu9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*P9" 1K+ } ;
,wM}h |a"]@W$> template < typename T1, typename T2 >
?wlRHVZ struct result_2
yQ[ ;.<%v {
9XtO#!+48 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-`{W~yz } ;
h!JyFc
_EP]|DTfr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~Gmt,l!b 82ixv<B template < typename T >
9 Xl#$d5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eGg6wd {
+D4m@O return fn(pk(t));
CmbgEGIh[a }
Xe_djy'8 template < typename T1, typename T2 >
QwpX3
k6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'h0>]A 2|X {
%{4U\4d@' return fn(pk(t1, t2));
:<B_V< }
$z*"@ } ;
axt;}8 ]S]W|m7=.Z jUNt4 一目了然不是么?
](Wa:U}Xs 最后实现bind
2]9
2J Kw;gQk~R! "0Z/|& template < typename Func, typename aPicker >
=y@0il+V picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$\vNSTE {
x:~XZX\mwH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Rvu5#_P }
%Rf9KQ 60{DR >S 2个以上参数的bind可以同理实现。
$V`1<>4 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。
csLbzDg 1Dc6v57 十一. phoenix
ebJTrh <{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
l4+ `x[^ ;b=diZE for_each(v.begin(), v.end(),
R= mTJ'y (
^o _J0
]m do_
$ .$nv~f [
5EVypw?]x cout << _1 << " , "
hZ>m:es ]
KWjhkRK4] .while_( -- _1),
a}f/<-L cout << var( " \n " )
7?uDh'utt )
]g ;+7 );
b(R.&X XKZsX1=@R 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
,q#SAZ/N 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!',%kvJI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b/m.VL
那么我们就照着这个思路来实现吧:
_+aR|AEC '{.4~: @ewi96 template < typename Cond, typename Actor >
X)iI] class do_while
#"!ga)a%L {
Q<D_QJ Cond cd;
-hm/lxyU Actor act;
y7!& public :
+:ms`Sr> template < typename T >
w.J$(o(/ struct result_1
L)\<7 {
'Z.C&6_ typedef int result_type;
Zqe$S
+u } ;
f1'X<VA C@:X9NU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F."ZCEb e4Qjx*[G template < typename T >
PPySOkmS3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vdgK3I {
_6c/,a8;*J do
B@ufrQ#Y. {
z a_0-G%C2 act(t);
b+ycEs=_ }
L"dN
$ A while (cd(t));
j}/).O return 0 ;
CEw%_U@8 }
NrXIaN } ;
j5:4/vD ~F,YBX D]"W|.6@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Da8gOZ 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。
Xp06sl7 M 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。
ic!% } S? 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。
d
oEuKT 下面就是产生这个functor的类:
yFmy o^(I+ <el uK(]@H7~!c template < typename Actor >
`^^t#sT class do_while_actor
>jmHe^rH {
J%r:"Jm[y1 Actor act;
(2Lmu[ public :
3o>JJJ=] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^W@8KB ;P ju O template < typename Cond >
-eh .Tk picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WFk%nO/ } ;
2!W[ff@~7 d(V4;8a0 Bnk<e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<Rn-B).3bs 最后,是那个do_
V0
Z8VqV (j@c946z"" Z+6WG class do_while_invoker
O9?.J,,mVh {
)hQ]>o@i{ public :
#*y.C[^5{ template < typename Actor >
7 qn=W do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z]DZ:dF {
vuY X0& return do_while_actor < Actor > (act);
}{@y]DcdM4 }
?<N} Xh } do_;
I2RXw l8+)Xk> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^`SEmYb; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}s'=w]m 最后来说说怎么处理break和continue
jz=V*p}6 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。
y*sVimx 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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