一. 什么是Lambda
%CiZ>`5n# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g>O
O '}lF 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}K!p%5_ f"G?#dW/1 Od:,r #\fxU:z~r class filler
VZArdXTP {
n$T'gX#5 public :
<U()
*0
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
xT$9M" } ;
^8yhx-mgb wtw gNG_,+=! 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:
]RJcY1 m0k~8^L@f XZFM|=%X _7"G&nZ0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Pb^Mc <j S @'fmjA' &qP&=( $ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u;qBW
uO xui.63/ qj5V<c;h%W jQ s"8[=s 二. 战前分析
-q.tU*xf' 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。
)!&7X L[ 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
m:7$"oq| g"iLhm`L u/BCl!` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}vbs6u /* --------------------------------------------- */
hs"=>(P) vector < int *> vp( 10 );
o4"7i 9+g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M1/Rba Q /* --------------------------------------------- */
ZsPT!l, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
t:G67^<3 /* --------------------------------------------- */
uxd5 XS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5xawa:K /* --------------------------------------------- */
Z'vGX,: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Je#vl4<L /* --------------------------------------------- */
X^U)j
N2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Kf$%C" TYQ7jt0=.- u!As?AD. D^knN-nZ* 看了之后,我们可以思考一些问题:
g=
ql 3N 1._1, _2是什么?
?m?DAd~ZY 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。
02_%a1g 2._1 = 1是在做什么?
DhwFD8tT 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。
U]Vu8$W Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
[BpIzhy&} :!h1S`wS ^Z{W1uYi 三. 动工
<I{)p;u1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
aD1G\*AFJ M@V.?;F}, E K)7g~ VE<&0d< template < typename T >
q.l"Y#d
class assignment
Fx.hti {
z;_fO>u: T value;
D,rF?t>=S public :
L`$MOdF{_ assignment( const T & v) : value(v) {}
^nYS@ template < typename T2 >
#mNM5(o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i%8I (F } ;
=W6AUN/%p RY(\/W#$ Q}a 1P8?S 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tf?u ;n 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WdGjvs ]F5qXF5 Jbud_.h9 J3oj}M* class holder
$W46!U3 {
"0F =txduS public :
MjAF&bD^ template < typename T >
0pWF\<IZ assignment < T > operator = ( const T & t) const
lH6zZ8rh {
@tY)s return assignment < T > (t);
.`OyC' }
MVW2%6 } ;
]OE{qXr{ =gCv`SFW V=pg9KR!T 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%C_RBd 6OJ`R.DM` static holder _1;
xr uQ=Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tK3.HvD 4}FuoQL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{%(_Z`vI 而不用手动写一个函数对象。
]wg+zOJu]+ E>tlY&0[$ #<X+)B6t U5;
D'G 四. 问题分析
OXy>Tlv 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。
S{7*uK3$ 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。
4#$~gTc@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
qm-G=EX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hKq#i8py 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NGD?.^ (G M^\#(0^2@ 五. 问题1:一致性
Vd2bG4*= 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.z
u0GsU= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VjbRjn5LI }ZMbTsm struct holder
~7Ey9wRkD {
%t&n%dhJ //
!7MC[z(|N template < typename T >
YN1P9j#0d T & operator ()( const T & r) const
d`D<PT(\ {
)GDP?Nc<Ik return (T & )r;
lE~5 b }
:yN;_bC!b% } ;
qEC-'sl< U^trZ]) 这样的话assignment也必须相应改动:
cD&53FPXC S) /(~ template < typename Left, typename Right >
TFbMrIF
class assignment
eHCLENLmB {
G992{B Left l;
!/W[6'M#p Right r;
{AbQaw public :
@EZ@X/8{& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qJ=4HlLno template < typename T2 >
:- B,Q3d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zY\pZG } ;
0FrmZ$ /3F4t
V 同时,holder的operator=也需要改动:
Az29?|e 5?+ECxPt template < typename T >
NIcPjo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xS%Z
{
T^3_d93}d return assignment < holder, T > ( * this , t);
jM8e2z3 }
lwEJ)Bv $Q,Fr;
B 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
} 5~|h% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`9a %vN Fp>iwdjFg return l(rhs) = r;
6-U+<[,x 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
\F;V69' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.4c* _$ ~|e?@3_G template < typename Tp >
1!,xB]v1Ri class constant_t
~1&%,$fZ {
P?GHcq$\ const Tp t;
{&,9Zy]"S public :
LAG*H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L&O!"[++ template < typename T >
Az.(tJ X" const Tp & operator ()( const T & r) const
X{A|{ u= {
zr~hGhfq return t;
'_& Xemz }
.LDK+c } ;
tbHU(#~ $]IX11.m 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4.|-?qG 下面就可以修改holder的operator=了
j4j %r( QXZjsa_| template < typename T >
s`W\`w} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CL{R.OA {
~kUdHne( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
XXsN)2 }
KE3/sw0 XQAdb"` 同时也要修改assignment的operator()
G8%Q$ x/*ndH template < typename T2 >
gqR?hZD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[MfKBlA 现在代码看起来就很一致了。
=Nn&$h l t(69gF\" 六. 问题2:链式操作
<Cc}MDM604 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@vWf-\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Ag1* .t| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
o@TxDG 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
H\7#$ HB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&{${ Fq LB}y,-vX> template < typename T >
MW|Qop[ struct result_1
NZ:A?h2JR {
OYKeu(=L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OZ\ ]6]L } ;
Ei!5Qya> zlC|Sp af 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:
j0b?dKd SE=3`rVJ template < typename T >
}HB)%C50. struct ref
8F|8zX& {
>5C|i-HX typedef T & reference;
$
2'AY } ;
`$j"nP F_ template < typename T >
t5dk}sRF struct ref < T &>
MQc|j'vEY {
fpbb <Ro typedef T & reference;
'"C$E922 } ;
xE(VyyR Vy-N3L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'^f,H1oW ?o'!(3`L template < typename T >
a1]@&Dr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Bw2-4K\"kc {
D<9FSxl6 return l(t) = r(t);
dKyJ.p }
MONfA;64/ 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%wP}Zj# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b e[KNrO ~ _C[~- 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
S#+Dfa`8X _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t,#9i#q# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e(7F| G* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p%) 1(R8qM 最后的布局是:
rjzRZ Add
GKf,1kns / \
k(|D0%#b7 Divide 5
Mx<V;GPm / \
vt0XCUnK _1 3
.nCF`5T! 似乎一切都解决了?不。
7\*_/[B 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。
W]Z;=-CBr 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。
HO ,z[6 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:
rUjK1A{V SaKaN#C template < typename Right >
IQ_2(8Kv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_@I<H\^ Right & rt) const
F9rxm {
ssbvuTr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v%O KOrJ }
4DY\QvW5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
((i%h^tGa; 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。
hKP7p 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。
w?^qAj(*d 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。
6t9Q,+nJ 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。
4%L`~J4 wr 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?
*^R?*vNs 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:
-r%4,4 XOsPKq template < class Action >
A[QUFk( class picker : public Action
rEwEdyK {
5S4kn.3 public :
L{y%\:] picker( const Action & act) : Action(act) {}
ETk4I" // all the operator overloaded
?+-uF} } ;
nNNs3h(Ss <GoUth.# 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。
5Vo8z8]t` 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:
8,\toT7 aewVq@ngq! template < typename Right >
0k"n;:KM8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qcau(#I9. {
)xgOl*D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jd<`W }
e1$T%?(&[ E.V#Bk=
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5yPw[
EY 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。
Bw^*6P^l ,PH ;j_ template < typename T > struct picker_maker
yVQ0;h {
'?]B ui typedef picker < constant_t < T > > result;
;T1OXuQ } ;
$#R@x.= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Pn:L=* {
*o<zo
` typedef picker < T > result;
wlc Cz } ;
9[yW&t;# $yG>=GN 下面总的结构就有了:
N!R>L{H> 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。
;Fw{p{7< 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。
r8.R?5F@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lYz{#UX} 至此链式操作完美实现。
m2wGg/F5 _P6e%O8C# l/?Jp+] 七. 问题3
%JUD54bBt 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。
5>z`==N) $ ?ayE template < typename T1, typename T2 >
OW}ny ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E=
3Ui {
-/ 5" Py return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ql`N)! }
Ph@hk0dgr/ ~>8yJLZ.7 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:
VX+:k.} f(}?Sp_ template < typename T1, typename T2 >
NDsF<2A4 struct result_2
X2CpA;#;7l {
~mAv)JK typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vjNP } ;
jz
CA2N% A HnXN%m 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?
(^h2'uB 这个差事就留给了holder自己。
qg_M9xJ 0hJ,l. `h%(ZG~ template < int Order >
Y3%_IwSJ| class holder;
%x(||cq template <>
Tj0qq . class holder < 1 >
u!$+1fI> {
0?@;zTE0 public :
bH6i1c8 template < typename T >
ScN'|Ia.- struct result_1
&lnr?y^ {
lX g.` typedef T & result;
MaMP7O|W } ;
rQE:rVKVh template < typename T1, typename T2 >
.W;,~.l struct result_2
bF_SD\/ {
k*xMe- typedef T1 & result;
.7GTL } ;
] (%EQ[ template < typename T >
o03Y w)* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P_(QG
6 {
r}?uZ"]=? return (T & )r;
Mk-zeq<2z }
z89!\Q template < typename T1, typename T2 >
pNt,RRoR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"rHcsuSEw {
4i]h0_] return (T1 & )r1;
r Uau?? }
x-E@[= } ;
4$~A%JN3 m$XMq template <>
wk+| }s class holder < 2 >
Hl"^E*9x {
)4O>V?B public :
W}6OMAbsE; template < typename T >
(^!$m7 struct result_1
E\/J& . {
OSu/!Iv\ typedef T & result;
G;jX@XqZ } ;
;T-`~ template < typename T1, typename T2 >
A,PF#G( struct result_2
TUy
25E {
4,g[g#g<q typedef T2 & result;
bd'io O } ;
ZovF]jf k template < typename T >
g"}j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9-ei#|Vnt[ {
c_~tCKAZ return (T & )r;
kleE\8_ }
)
dB?Ep| template < typename T1, typename T2 >
!-tP\%' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@IE.@1 {
p;xMudM return (T2 & )r2;
DH9p1)L' }
_&SST)Y| } ;
Iz_#wO td!YwN* '&LH9r 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> >。
}5b,u6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
KA/~q"N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(C9{|T+h /#Gm`BT return l(i, j) = r(i, j);
5K#<VU*: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)\PPIY>iP qk}Mb_*C) return ( int & )i;
']C" 'b return ( int & )j;
Y@ l>4q") 最后执行i = j;
'/U% -/@ 可见,参数被正确的选择了。
VX6M4<8 'hNRIM1 V*,6_-^l nN'>>'@> p3Z[-2I 八. 中期总结
K3;~|U-l 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:
Xs Ey8V 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=Sjf-o1V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-/ YY.F- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M`D`-vv 4p6\8eytq. 8+mu'RZ X W.sH /Z1>3=G by !QsmT3 九. 简化
=a$7^d 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Dzr(Fb 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iezY+`x4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?mbI6fYv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*r/o
\pyH +-*/&|^等
`st^i$A 2. 返回引用。
%) /Bl.{}< =,各种复合赋值等
70F(`; 3. 返回固定类型。
?
4v"y@v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k = 4. 原样返回。
GhC%32F operator,
;s^F:O 5. 返回解引用的类型。
fO{'$?K operator*(单目)
82P#C4c+d 6. 返回地址。
$_+.D`vx` operator&(单目)
)Im3';qt 7. 下表访问返回类型。
_edT+r>+ operator[]
Q`HG_n@? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4c,{Js operator<<和operator>>
91oAg[@4G ,R*YI OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
&`B
Tw1u 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mQ=nU 3e?a$~9 template < typename Left >
\Lz4ZZjSY struct value_return
`ZPV.u/ {
a=r^?q'/ template < typename T >
]]6 struct result_1
\~#$o34V {
t-Zk)*d/0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Clmz}F } ;
?{(Jy* 5
8n(fdE template < typename T1, typename T2 >
!glGW[r/7 struct result_2
"vF7b|I {
w1,6%?p(O typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8;fi1 "F;} } ;
1z-Q~m@@ } ;
iX6'3\Q3A #vPf$y6jCI 8C4v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m%.7l8vT UEH+E&BCC 下面我们来剥离functor中的operator()
^~DClZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0#!Z1:Y QN8.FiiD return l(t) op r(t)
WV,j
<x9w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
JU!vVA_ return op l(t)
=P`l+k3 return op l(t1, t2)
yr
q){W return l(t) op
*GC9o/ return l(t1, t2) op
.ZVo0 return l(t)[r(t)]
sSsRn*LN-: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a3B^RbDP&8 m ol|E={si 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:
9D H}6fO 单目: return f(l(t), r(t));
#TD0)C/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*6QmYq6c< 双目: return f(l(t));
c n^z=? return f(l(t1, t2));
T`K4n U# 下面就是f的实现,以operator/为例
}!1pA5x$ Na>?1F"KHk struct meta_divide
qAirH1# {
a{4RG(I_ template < typename T1, typename T2 >
. *c%A^> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
l^4! {
>-4kO7.V return t1 / t2;
F:cenIaBF }
q|xic>. } ;
)kt,E}609 `dm}|$X| 这个工作可以让宏来做:
$?dutbE KO&oT#S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{PQ!o^7y template < typename T1, typename T2 > \
"V:E BR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;`}b
.S=n 以后可以直接用
0|OmQ\SQ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_?~)B\@~0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
>o8N@`@VK- (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FW,@.CX t.6gyrV7>< N-<m/RS 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
3PRK.vf x
L]Z3"p% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I;3Uzv class unary_op : public Rettype
Y]9C 8c) {
50Y^##]& Left l;
?%wM 8? public :
p<AzpkU,A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Vv~:^6il [B" CNnA template < typename T >
WoX,F1 o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~JSa]6:_+ {
<|c[
#f
return FuncType::execute(l(t));
r^$WX@ t& }
$ZfoJR]% RMO6k bfP template < typename T1, typename T2 >
%N0cp@Vz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0Lki( {
F<|x_6a\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
'qnnZE }
-40OS=wpA } ;
-8D$ [@y( =3<@{^Eg N[8y+2SZ 同样还可以申明一个binary_op
["
nDw<U ?R\:6x< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dT4e[4l class binary_op : public Rettype
Sp^jC
Xu {
iTg7@% Left l;
)\|Bghui Right r;
F]7$Y public :
G,JK$j>*l
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\ws^L,h Gw0MDV&[ template < typename T >
= *~Q5F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^.;
x {
{wyf>L0j return FuncType::execute(l(t), r(t));
/8tF7Mmr }
A3c&VT6Q ;,Q6AS! template < typename T1, typename T2 >
/;\{zA$uC= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d@0& {
*m9,_~t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6d#
V }
(v$$`zh } ;
1pHt3Vc(G {rWFgn4Li &0QtHcXpR 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
^VAvQ(b!:i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gyAKjLqqpi DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FQGh+.U 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。
_/%,ZoZ2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
SwVdo|%.? 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。。。
.*+KQA8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)3RbD#? 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)
>Vvjs 下面是修改过的unary_op
L fx$M |"XxM(Dm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E2a00i/9Y class unary_op
1X$hwkof {
_;yi/)-2 Left l;
"f-z3kL 2h^9lrQcQG public :
H&3i[D!p -)2sR>`A% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.P>-Fh,_p 1xF<c< template < typename T >
6fr@y=s2: struct result_1
dJYQdo^X {
Bm&% N?9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\"^.>+ } ;
{^qp~0 __N#Y/e ] template < typename T1, typename T2 >
5\|u]
~b struct result_2
M4m90C;dq {
I:9jn" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,}hJ) } ;
nax(V HLml:B[F( template < typename T1, typename T2 >
>!7 \Rx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JSOgq/\ {
/>E:}1}{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W u9))Ir }
3Az7urIY !1s^TB>N template < typename T >
Rh.CnCbM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5,n{-V {
m:A1wL4c6
return OpClass::execute(lt(t));
GI40Ztms }
y8QJ=v* B U`h> [9 } ;
rBY{&JhS |KQkmc )^'g2gVK+p 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
5Sm)+FC: 好啦,现在才真正完美了。
zjVQ \L 现在在picker里面就可以这么添加了:
!04zWYHo !<P|:Oo*Dl template < typename Right >
E6FT*}Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
mtQlm5l {
c7fQ{"f 3B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h72#AN }
78[5@U 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。
0nbQKoF *>,CG:`D V<+=t{ j~a"z4 0 yd-Kg zm8n 十. bind
1VD8y_tC 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。
}&h*bim 先来分析一下一段例子
o :tz_5 M((]> *g }#h >*+Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q5:8$
C}+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+g6t)Gl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
KS6H`Mm}/ 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。
UD@u hL 我们来写个简单的。
c+^#(OB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_CDl9pP36# 对于函数对象类的版本:
@Pt,N
qj: _poe{@h! template < typename Func >
=Q!)xEK struct functor_trait
A&:i$`m, {
pDg_^| typedef typename Func::result_type result_type;
V?*\ISB`} } ;
b+ g(=z+ 对于无参数函数的版本:
! 9U 7oK7f=*Q template < typename Ret >
:+m8~n$/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
)O~V3a {
3bGJ?hpp typedef Ret result_type;
Q0\tK=Z/ } ;
d,R 对于单参数函数的版本:
"&,Gn#'FG N4wv'OrL] template < typename Ret, typename V1 >
dcGs0b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>O:31Uk {
UY!N"[& typedef Ret result_type;
5:o$]LkOWC } ;
*61+Fzr 对于双参数函数的版本:
q*^F"D:?k !)}3[h0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y<vsMf_U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
YR{%pZp {
?y@ RE typedef Ret result_type;
NPL(5@ } ;
![{>$Q?5
等等。。。
;B'5B]A3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NX?IM8\t Y)-)owx7 template < typename Func >
.[1"3!T struct func_return
u9:+^F+ {
>brf7h template < typename T >
=deqj^&@ struct result_1
9<9 c^2 {
Bj ~bsT@a. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uP:Y[$O } ;
<#hltPyh ):Vzv template < typename T1, typename T2 >
JE<zQf( & struct result_2
Zy>iaG9} {
i09w(k? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Gg\805L@ } ;
wQ4IQ! } ;
9 NO^ ' [`_ZlC U8T"ABvFP 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B4<W%lm '>}dqp{Wr template < typename Func, typename aPicker >
[&Z3+/lR* class binder_1
#DN5S#Ic {
{x+"Ru~7, Func fn;
Q
UQ"2oC aPicker pk;
m5G9
B-\? public :
T JB)]d< <H Le, template < typename T >
O%g%*9 struct result_1
X/
\5j
{
g `)5g5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lE8M.ho\ } ;
0{8^)apII AF=9KWqf
template < typename T1, typename T2 >
Xy74D/ocui struct result_2
P~>E {
j A 9! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)]=1W
} ;
FAS+*GFz =9lrPQ]w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^k'?e"[gTs ]<pnHh+2A template < typename T >
A?DgeSm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&nc0stuL {
cmzu
@zq return fn(pk(t));
6O`s&T,t }
D['z/r6F template < typename T1, typename T2 >
SG&VZY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nPW?DbH + {
eYER"E return fn(pk(t1, t2));
'E4`qq }
^l UV^%f } ;
d ,Fj|}S oBA]qI 4>uy+"8PO 一目了然不是么?
6N{Vcfq 最后实现bind
P <$)v5f Wz}8O]#/. X}Ey6*D: template < typename Func, typename aPicker >
~\4B 1n7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aKLA_-E {
dFd^@b return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_^)Wrf+ }
*Cdw"n ,&DK*LT8U 2个以上参数的bind可以同理实现。
.`iG}j)\ 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。
ElAho3W \(nb
>K 十一. phoenix
-/#VD&MJO= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SWAggW) 73-*|@6 for_each(v.begin(), v.end(),
5/v,| (
y^rcUPLT do_
YF+hN\ [
~*3obZ2>2 cout << _1 << " , "
*h<=
(Y% ]
J3]!<v= .while_( -- _1),
V~Zi #o cout << var( " \n " )
]x8_f6;D )
h,Y!d]2w );
A`=;yD v^Eg ,&( 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:
jRswGMx 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
&C~R* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N1lhlw6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Dq#/Uw# |H:JwxH .6,+q2tyk, template < typename Cond, typename Actor >
LQ,RQ~! class do_while
dLtSa\2Hn {
+E8Itb, Cond cd;
4"OUmh9LHB Actor act;
Yy 4EM public :
4G:I VK9 template < typename T >
~?V+^<P struct result_1
?_\t7f {
>^1|Mg/!> typedef int result_type;
hSxlj7Eo^T } ;
T 4}SF xW$F-n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t/;@~jfr@ \m.ap+dFa template < typename T >
GM.2bA(y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h8b*=oq {
s6#@S4^=\ do
ZS&n,<a5L} {
-= W" act(t);
hK!Z~
}
:$bp4+3> while (cd(t));
|
HkLl^ return 0 ;
M*DF tp< }
x=+R0ny } ;
a,o>E4#c _xg4;W6M= }pE8G#O& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\htL\m^$9 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
K!X>k 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
V#j|_N1hm 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
K3eYeXV 下面就是产生这个functor的类:
MA:2]l3e fI{ZElPp u9WQ0. template < typename Actor >
pNOVyyo>BW class do_while_actor
2<dl23 {
kI|Vv90l Actor act;
FiTP-~
public :
<O`yM2/pS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s\c*ibxM, <
q6z$c)K template < typename Cond >
b>N)H picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8>:kv:MId } ;
-rU~ n-h2SQl! Nhh2P4gH 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5:jbd:o 最后,是那个do_
go, Hfb u3!aKXnv< rm7$i9DH2 class do_while_invoker
&&iZ?JteZ {
8\Y/?$on public :
xy@1E; template < typename Actor >
n@LR? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K^V*JH\G {
{HV$hU+_)Q return do_while_actor < Actor > (act);
SZOcFmC? }
:n3)vK } do_;
8S&Kf>D q!iMc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L lP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Qm|Q0u 最后来说说怎么处理break和continue
"K EB0U 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。
nwwKef( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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