一. 什么是Lambda
j?\$G.Y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"mPSA Z 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,
7-".!M 6[*;M SqXy;S@ %'L].+$t class filler
djsz!$ {
K/vxzHSl public :
Q`S iV void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V(;55ycr } ;
ofMu3$Q ZD5I5 uw Kh 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
VY/|WD~"CW 5zNSEI"PY 5^i.;>(b s,
n^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
EkJVFHfh nW|'l^& /"""z=q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]}z'X!v_@ tYs8)\{ onnI ! t_jyyHxoZ: 二. 战前分析
&
u$(NbK 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。
vG ]GQ# 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
6FL?4>MZ
_urG_~q 6exI_3A4jh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YBX)eWslK /* --------------------------------------------- */
(U|)xA]y! vector < int *> vp( 10 );
C=N!z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rO/a,vV /* --------------------------------------------- */
"^;#f+0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HLjvKE=W /* --------------------------------------------- */
-xJX _6}A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iv:,fkwG /* --------------------------------------------- */
{(rf/:X!p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
JY{X,?s /* --------------------------------------------- */
tg~A}1o`0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(y1$MYZQ C,o: 5;W\2yj sYGR-:K 看了之后,我们可以思考一些问题:
{7vgHutp 1._1, _2是什么?
[6AHaOhR' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Y!SE;N& 2._1 = 1是在做什么?
\V]t!mZ-}l 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y[W6Sc Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\UQ9MX _ >n]oB~P% A -Mj|V 三. 动工
-i#J[>=w{C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@-0Fe9 n= 9Ei5z6Vk/+ N99[.mErU ^_@r.y] template < typename T >
:<L5sp class assignment
/@VsqD {
6\NvG,8 T value;
-*?p F_*w public :
swttp` assignment( const T & v) : value(v) {}
]k[x9,IU\y template < typename T2 >
H#OYw#L"u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%/5 1o6a } ;
F8;mYuA +A@m9 <mL%P`Jj
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{$;2HbM( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@B?FE\ 5J
ySFG3 Ua %UbAt [w!C*_V 9 class holder
G\R*#4cF {
^w.]Hd2 public :
4Rx~s7l template < typename T >
6Lb{r4^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
<PX.l% {
z<!O!wX_aI return assignment < T > (t);
>Iuzk1'S }
G~"z_ ( } ;
u$C\E<G^ Oukd_Ryf :$NsR*Cq*9 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:
1Pm4.C) V\0E=M*P static holder _1;
u^t$cLIZ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]%
K'
fXj$ qe<Hfp/p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q]CeD 而不用手动写一个函数对象。
XIKvH-0& 5$kdgFq( \^jjK,OK C0QM#"[ 四. 问题分析
k)cP! %z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Q^L)
Vp" 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3f"C!l]Xu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+
~"5! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H(b)aw^(% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jXixVNw b]T@gJ4H= 五. 问题1:一致性
YScvyh?E 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
eeM?]J- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8] `Ru5nd / 2xSNalC struct holder
}9^@5!qX {
{{\ce;hN //
M%I@<~wl template < typename T >
Xwt`(h[u T & operator ()( const T & r) const
M*w' 1fT {
>{wuEPA return (T & )r;
U6<M/>RG$ }
];1R&:t } ;
&kzj?xK=(j @ &pqt6/t 这样的话assignment也必须相应改动:
-\4zwIH 7/aOsW"6 template < typename Left, typename Right >
#Y2i*:< class assignment
S( {
Or8kp/d Left l;
E$A3|rjnoN Right r;
22&;jpL'?
public :
lj4o#^lC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
py
@(
< template < typename T2 >
l(!/Q|Q| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E"6X|I n } ;
! \sMR wksl0:BL 同时,holder的operator=也需要改动:
^`XCT 19W:-Om template < typename T >
|
&7S8Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H; Ku
w {
'1Y\[T* return assignment < holder, T > ( * this , t);
^AL2H' }
X:|8vS+0gU bWmw3w 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。
j/KO|iNL2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'RbQj}@x * ?]~
# return l(rhs) = r;
=^tA_AxVw 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。
iX "C/L|JN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s2REt$.q Jxa4hM0 template < typename Tp >
Hr^3`@}#1 class constant_t
g9~]s9 {
pDl3!m const Tp t;
@kxel`,$e public :
IeP
WOpj3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u5+|Su template < typename T >
*2e!M^K< const Tp & operator ()( const T & r) const
w!&~??&=} {
QI_4* return t;
iOCqE 5d3 }
]PR#W_&q } ;
%%JMb=!%2 R#W&ery 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~b)74M/ 下面就可以修改holder的operator=了
/?*]lH. $n!K6fkX% template < typename T >
cBXWfv4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G8J*Wnwu[K {
%JyXbv3m, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{<=#*qx[Y! }
/>44]A< @7<uMasfp 同时也要修改assignment的operator()
(Un_!) ,r8Tbk]m template < typename T2 >
F(,UA+$A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Iz@)!3h 现在代码看起来就很一致了。
;j%BK(5 yN6>VD{F 六. 问题2:链式操作
Vzl^Ka' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!.TLW 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。
:O= \<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。
wW>fVPr 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。
@~ETj26U' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2%u;$pj V[nQQxWp= template < typename T >
i+{yMol1 struct result_1
&(N+.T5cp {
ye}p~& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>e,mg8u6$ } ;
$I9qgDJ) 0#*Lw }qi 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:
c>"cX& UVQ7L9%?f template < typename T >
'#/G,%m<!i struct ref
kgi>}
% {
[U/(<?F{( typedef T & reference;
._O } ;
3?n>yS template < typename T >
p< "3&HA struct ref < T &>
eKvV*[Na {
Iw<i@=V typedef T & reference;
tptN6Isuh } ;
*%/~mSx ^-z=`>SrS" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W ~f(:: H<EQu|f&x template < typename T >
k%]=!5F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P
[Uy {
9ZXlR?GA return l(t) = r(t);
rl2&^N }
:GpDg 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。
UMl#D>:C< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
={>Lrig:l $37
g]ZD 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
%ru;;h _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6GPp>X _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:>Rv!x` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<Z}SKR"U% 最后的布局是:
XxIHoX& Add
/,=@8k!t? / \
{ FZ=olZ Divide 5
3psU?8( / \
3I\n_V< _1 3
7\FXz'hA 似乎一切都解决了?不。
V-'K6mn; 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。
fjk\L\1 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。
W6 H,6v 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:
l<0}l^C. X4l@woh%
template < typename Right >
';Zi@f" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~vlype3/EF Right & rt) const
|w aIpB( {
$Iv2j">3) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W"^wnGa@a }
a<}#HfC;' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]$b[`g& 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。
b306&ZVEk 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。
B(xN Gs 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。
M" ^PW,k 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。
./Q, 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?
%NL^WG: 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:
;bHV _=CZR7:O template < class Action >
!aO` AC=5u class picker : public Action
[(1c<b2r {
9z)5Mdf1j public :
w?kJ+lmOQy picker( const Action & act) : Action(act) {}
U!U$x74D5 // all the operator overloaded
sBrI}[oyx } ;
?T+q/lt4 ZaNQpH. 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。
4jD2FFG-
G 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:
{43>m)8+ Y%`xDI template < typename Right >
b[V^86X^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C4TE-OM8 {
s(X;Eha return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P(F+f`T }
|$5[(6T| 3U_2! zF3_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a7N!B' y 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
C8z{XSo da)NK! template < typename T > struct picker_maker
[1.+HyJ} {
@v}/zS typedef picker < constant_t < T > > result;
V5*OA??k< } ;
g8PTGz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B&D}F=U {
_h}kp\sps typedef picker < T > result;
`ZC<W]WYX/ } ;
/0Ax*919j c("_bOAT 下面总的结构就有了:
E Cyyl functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U8
nH;}i picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+TXX$)3% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"etPT@gF 至此链式操作完美实现。
w^t/9Nasi -[-wkC8a /Q~i~B 2j- 七. 问题3
0jEL<TgC 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。
n=[/Z! Yk=PS[f template < typename T1, typename T2 >
KEWTBBg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>,td(= : {
hdrm!aBd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
z[Xd%mhjO }
P#AW\d^"B K'GBMnjD 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:
/~3r;M H)n9O/u template < typename T1, typename T2 >
R=jI?p struct result_2
x&0vKo; {
S\;V4@<Kn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qT+%;( } ;
MdW]MW{ &Y }N|q- 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?
SJHr_bawd 这个差事就留给了holder自己。
L*:jXmUM_~ Mxv;k%l|E| '*3h!lW1. template < int Order >
kBffF@{
class holder;
j:VbrR template <>
d@qsdYu-* class holder < 1 >
8SGo9[U2 {
&G-!qxe public :
.X;3,D[w template < typename T >
MjU6/pO}L struct result_1
i*Z"Me {
-PfX0y9n typedef T & result;
#?S^kM-0 } ;
6ZP"p<xX template < typename T1, typename T2 >
Q637N|01 struct result_2
t;}:waZD {
`7r@a typedef T1 & result;
maNl^i } ;
3qf
Ym}d template < typename T >
r [*Vqcz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<_-hRbS {
jEZMUqGY! return (T & )r;
Rd#WMo2Xd }
ojanBg
template < typename T1, typename T2 >
rogT~G}q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Rx}$0c0 {
'!eKTC> return (T1 & )r1;
oaIi2=Tf }
}n>p4W"OM } ;
o{y9r{~A :0Rx#%u}# template <>
E4M@WNPx class holder < 2 >
t&AFUt\c {
V T\F]Oa# public :
o%IA}e7PAa template < typename T >
uc){+'[ struct result_1
3R.W>U {
U`2e{>'4t typedef T & result;
#
mV{#B= } ;
9[.8cg* template < typename T1, typename T2 >
,)vDeU struct result_2
_I:/ZF5 {
A\HxDIU typedef T2 & result;
']2E {V } ;
mjW8Q\D template < typename T >
aWR}R>E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(KDD e}f {
J1C3&t}
return (T & )r;
`)T13Xv }
KbA?7^zo` template < typename T1, typename T2 >
n$$SNWgM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tp6 3@L|Q {
d?A
0MKnl return (T2 & )r2;
YoBDvV":@ }
\1^^\G>H5 } ;
K<>oa[B9 0Ziw_S\d&s P\1L7%*lU 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> >。
nU7>uU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v>Q#B 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\1D<!k\S RO 4Z?tz return l(i, j) = r(i, j);
e4?>- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_( {hc+9p Vf]
"L.G return ( int & )i;
A#EDkU,
return ( int & )j;
t/VD31 最后执行i = j;
onz?_SAW 可见,参数被正确的选择了。
snobT Q ]:XoRyIZ1[ ,$s8GAmq n\*!CXc |)(VsVG& 八. 中期总结
Egg=yF>T 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
X= 5xh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u)}$~E> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UC]\yUK1J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0IBhb(X Lr$go6s dfKF%27 ,!#*GZ.ix xhVO3LW' jB%lB1Q| 九. 简化
n<O}hM ZT 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2bw_IT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}$SavB#SBP 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:
k_
& :24Lj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mr*JJF0Z +-*/&|^等
ON=@O 2. 返回引用。
7%Gwc?[x =,各种复合赋值等
J??-j 3. 返回固定类型。
g
jDh?I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1OCeN%4]Qk 4. 原样返回。
o<BOYrS operator,
?!A7rb/tj 5. 返回解引用的类型。
5m\<U` operator*(单目)
8']M^|1 6. 返回地址。
e7Xeo +/ operator&(单目)
6#7Lm) g8 7. 下表访问返回类型。
,':fu operator[]
P5a4ze 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Mo?~_|} operator<<和operator>>
8m2Tk\;: *W,]>v0%T 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。
.}t~'*D 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]O+Ma}dxz: {o_X`rgrL template < typename Left >
_=_Px@<Q struct value_return
,k )w6) {
U}yW<#$+ template < typename T >
T!+5[ struct result_1
b6nsg| {
}()5"QB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
y"bByd|6 } ;
n0r+A^] gd%NkxmW template < typename T1, typename T2 >
q)X$^oE!6 struct result_2
OK[T3/v, {
Uzz'.K(Mv| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rI= v } ;
be]bZ
1f } ;
Tl(^ s.bc>E0
27
]':A4_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TSTl+W ]zj9A]i:a 下面我们来剥离functor中的operator()
nKPYOY8^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s)noo [~-9i&Z return l(t) op r(t)
q)LMm7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:o0JY= 5 return op l(t)
|n+qMql' return op l(t1, t2)
sy:[T T!w return l(t) op
LJd5;so- return l(t1, t2) op
diJLZikk return l(t)[r(t)]
LLk(l#K* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
77C'*tt1] o3Yb7h9 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:
.`HYA*8_ 单目: return f(l(t), r(t));
E27vR 7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
W5EDVPur 双目: return f(l(t));
aoMqSwF= return f(l(t1, t2));
/Y9>8XSc 下面就是f的实现,以operator/为例
*7CV^mDm 0Vlk;fIh struct meta_divide
Lm*e5JnV {
F"&~*m^+ template < typename T1, typename T2 >
[B+yyBtx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JJP08oP {
S>h;K` return t1 / t2;
]$ L| }
'n{Nvt.c } ;
+c(zo4nZ ^T*? >%` 这个工作可以让宏来做:
![`Ay4AZ@a ykl
.1( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rSZd!OQ template < typename T1, typename T2 > \
'FqQzx"r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Huy5-[)15 以后可以直接用
OVm\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)2Wi`ZT 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
1n=lqn/ (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。。。)
&~8oQC-eF N >FKy'.gk uD\?(LM 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
<v)1<*I [b6R% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1pt%Kw*@j class unary_op : public Rettype
{K+icTL3 {
(KFCs^x7wG Left l;
C<NLE- public :
oC<.=2] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g<l1zo`_ JSkLEa~< template < typename T >
K~c=M",mW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O{QA {
d;zai]] return FuncType::execute(l(t));
`P@T$bC }
G/b^|;41 wG~`[>y ( template < typename T1, typename T2 >
3vuivU.3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"3Uv]F {
LCZ\4g05 return FuncType::execute(l(t1, t2));
&|Bc7+/P }
A#Iyb){Y } ;
tz5e"+Tz W=j[V
Oq Cbg!:Cws 同样还可以申明一个binary_op
CLRiJ*U ZIf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5*j?E class binary_op : public Rettype
@JtM5qB {
q)Lu_6 mg Left l;
q"%_tS Right r;
5>CEl2mSl public :
zDw5]*R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(pY 7J @Fluc,Il template < typename T >
`7 vHt` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZjgsR|i {
I%r{]-Obr- return FuncType::execute(l(t), r(t));
JG" R\2 }
ey2S#%DF] $CY~5A `l9 template < typename T1, typename T2 >
@aAW*D~-J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|%J {RA {
-7*ET3NSI/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v/](yT }
F<L
EQ7T
} ;
:e_V7t)o d@ i}-; ?\vh9 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
'm4W}F 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Hw7;;HK
7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B
P2=2)Q 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Ka[t75~; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
QIB\AAclO 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
]QpWih00V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I/&%]"[^u 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
E8pB;\Z( 下面是修改过的unary_op
6{"$nF] v:!Z=I}> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
A;*d}Xe&J class unary_op
]Bcp;D {
E;Y;z Left l;
M!/Cknm ]!I7Y.w6 public :
{ vKLAxc n&"B0y cF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P,xKZ{( +_; l|uhT; template < typename T >
-n=^U struct result_1
Ont%eC\ {
`}(b2Hc> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^5H >pat } ;
<g1hxfKx5 i>D.!x template < typename T1, typename T2 >
qyF{f8pzq struct result_2
luo {
'^No)n\` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]~aF2LJ_q } ;
8vMG5#U[ -*$HddD template < typename T1, typename T2 >
g'H$R~ag typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`+o2DA)#( {
d Vj_8> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
pm_`>3 }
HkO7R
` *VFf.aPwYi template < typename T >
h-G)o[MA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_CmOd-y {
vbb5f #WZ return OpClass::execute(lt(t));
)2bvQy8K }
4x (#Wu#F1; } ;
1DE1.1 ;A]@4*q PmKeF} 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
%>~sJ0 好啦,现在才真正完美了。
4kBaB 现在在picker里面就可以这么添加了:
2 lj'"nm MRb-H1+Xf template < typename Right >
+z9Q-d%O picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q4+gAS9 {
Y~L2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}s(N6 a&( }
~\Hc,5G 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。
EdlTdn@A <kGU,@6PF 3QG7C{ K_RjX>q%N +89*)pk 十. bind
1guJG_;z 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。
`%+Wz0(K 先来分析一下一段例子
g/P+ZXJ -( bYEy<7)x int foo( int x, int y) { return x - y;}
,1 [q^-9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'}fzX2Q# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)n2 re?S 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。
%Z):>' 我们来写个简单的。
*=(lyx_O 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gDQ1?N'8{t 对于函数对象类的版本:
5*Y^\N d@5[B0eH template < typename Func >
L<ue$' struct functor_trait
1][4.}?F[ {
!HnXXVW typedef typename Func::result_type result_type;
Tk5W'p|6f } ;
_F$aUtb%O 对于无参数函数的版本:
VU&7P/\f% U<DZ:ds?T template < typename Ret >
Cj{1H([- struct functor_trait < Ret ( * )() >
}+C2I {
4lKq{X5< typedef Ret result_type;
?QFpv#4 } ;
wVEm:/;z& 对于单参数函数的版本:
AaWs}M m 8aITd8 template < typename Ret, typename V1 >
[_1G@S6Ex struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PE5R7)~A {
+RyjF~[e typedef Ret result_type;
1Cgso` } ;
v^d]~!h 对于双参数函数的版本:
CF?1R (O.d> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v7iuL6jl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j)<IRD^ {
>zXsNeGQR typedef Ret result_type;
&6ZD136 } ;
e[&L9U6GW- 等等。。。
q,93nhs " 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*X+79vG: }a/x._[s template < typename Func >
J&.{7YF struct func_return
PIdikA {
?4q4J8j template < typename T >
p<,*3huj struct result_1
M$/|)U'W {
^j31S*f&: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}]lr>"~y} } ;
L"o>wYx kXi6lh template < typename T1, typename T2 >
Z
-W(l< struct result_2
>[*8I\*@n {
{L/ tst#C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y@N,qHtz } ;
SqEgn}m$ } ;
-jb0o/: G(p`1~xm Wu[&Wv~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{ g/0x,-Z /v-6WSN template < typename Func, typename aPicker >
!4XOy B class binder_1
}:us:% {
@?yX!_YC Func fn;
]yK7PH-{L aPicker pk;
95A1:A^t public :
E\as@pqo\p 3%E }JU?MM template < typename T >
cx&>#8s& struct result_1
}o(zj=7 {
MvK !u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PIu1+k.r? } ;
yku5SEJ\ 0
q}*S~ template < typename T1, typename T2 >
62k^KO6Y struct result_2
a
yCY~=i {
JtEo'As:[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1IC~e^" } ;
5ni~Q 9b [5G6VNh= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6p?,( 5nT"rA template < typename T >
>qS9PX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/&
Jan: {
HCyv ]LR return fn(pk(t));
bwD,YC }
S ?{#r template < typename T1, typename T2 >
zsX1 QN16 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z>)Bp/- {
nExU#/*~^ return fn(pk(t1, t2));
wO'TBP }
YG@t5j#b } ;
w<Wf?a G YG3J$_?y0 'gC_)rK* 一目了然不是么?
kCR_tn
4 最后实现bind
o4m\~as)Y k5:G-BQ: H*ow\
Ct template < typename Func, typename aPicker >
'p>Ra/4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mZSD( {
_jLL_GD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o]yl;I }
w80oXXs[# ,l!Ta" 2个以上参数的bind可以同理实现。
_FH`pv 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。
.
$BUw xF;kTBRi 十一. phoenix
_P0T)-X\( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"e.jZcN* B*
?]H*K for_each(v.begin(), v.end(),
DJ'zz&K (
coW:DFX do_
&;^YBW :I [
}=< cout << _1 << " , "
YC++&Nk ]
Z/k:~%|E .while_( -- _1),
kW;+|qs^ cout << var( " \n " )
&,zq%;-f )
kD=WO4} );
,{M^-3C )'l:K.F 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:
j[`j9mM8 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
n^Hm;BiE# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
6 :b!F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&e @2 hs^zTZ_ tSr8 zAV template < typename Cond, typename Actor >
oI
}VV6vO class do_while
;LcZ`1 {
3EJj9}#x"' Cond cd;
G<}()+L Actor act;
?zh9d%R public :
A\4D79>x template < typename T >
$xzAv{ struct result_1
#.rdQ,)< {
b*a#<K$T_ typedef int result_type;
7m4aoK } ;
^q{9 );#JL0I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EK{Eo9l ]{3)^axW; template < typename T >
.~~nUu+M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8&GBV_`I {
tXNm$Cq.| do
!%CWZZ 6u {
iW$_zgN act(t);
J1( 9QN[w }
ns9U/:L while (cd(t));
/rK}?U return 0 ;
(?n=33}Ci }
Q_"]+i]s@ } ;
ck:T,F{} 6n,i0W |:nn>E}ZA/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cz
>V8 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。
/)YNs7gR 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。
,]bhy p 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。
:ci5r;^ 下面就是产生这个functor的类:
%KsEB*'" m8A#~i . 6 eLR2 template < typename Actor >
C[ NSkr class do_while_actor
Lt u'W22 {
e|)hG8FlF Actor act;
CyJEY- public :
95ZyP! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ni.cTOSx 9]k @Q_ template < typename Cond >
h}[-'>{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e%svrJ2 } ;
eWCb73 =$u!
59_dE <CS(c|7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l{5IUuUi 最后,是那个do_
"sS}N%! 1Ir21un I3aNFa} class do_while_invoker
6/5YjO|a {
F0GxH? public :
(l\1n;s*B template < typename Actor >
aRj9E} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$Ipg&`S" {
Z_$%. return do_while_actor < Actor > (act);
Z-^LKe }
Y1OCLnK~ } do_;
(7vF/7BZ|_ HHA<IZ#;, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
52%2R]G! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vmU@^2JSJ 最后来说说怎么处理break和continue
vx1c,8 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。
'.on)Zd. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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