一. 什么是Lambda
m~upTQz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]}K\&ho2 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,
Sk*-B@!S uU&,KEH @PYCl T);eYC"@ class filler
v^Vr^!3 {
XET'XJWF% public :
8(.DI/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;B8#Nf } ;
>lD*:#o dr25;L? B FW?zJ 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:
\t'v-x>2y5 )p,uZ`~v *6Ojv-
G|5 Cfizh@< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xjm|ewo |7ga9 f?-=&||f78 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{i:5XL lkj^<%N"r Q}a, f75 m\3r<*q6 二. 战前分析
Bl)znJ^ 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。
.GJl@==~1 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
y:FxX8S$'e ER z@o_ w"-' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AnB]f~Yjl /* --------------------------------------------- */
Qv3g
4iJ vector < int *> vp( 10 );
R.(cGZS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8 *Fr=+KN /* --------------------------------------------- */
@,b:s+]rp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-c^/k_n /* --------------------------------------------- */
- EwtO4vLJ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
XIv{jzgF /* --------------------------------------------- */
.zm'E< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
RVlAWw( /* --------------------------------------------- */
|FF"vRi8a7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l7rGz2:? &VY(W{\eY (-V=&F_ "8pfLI 看了之后,我们可以思考一些问题:
D.e4S6\& 1._1, _2是什么?
&4aY5y`8+f 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
FTB@70 2._1 = 1是在做什么?
hq5=>p 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
pq
\M;& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
/+FZDRf!r f z)i9D@ Bld%d:i 三. 动工
Jk$XL<t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<Pg]V:=g' \ 2Jr(?U x]({Po4 oXCZpS template < typename T >
Tum9Xa
class assignment
%-z AV*> {
6bL"Z OEu T value;
9*?H/iN@p? public :
}v0IzGKs assignment( const T & v) : value(v) {}
0baq696<F template < typename T2 >
T>"GH M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ek!$Ary } ;
A+JM* eB p[Z'Fl QlbhQkn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DYvi1X6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?0Xt | ?K<m.+4b*y rUunf'w`e1 l:!4^>SC class holder
bL=32YS {
yPKDn.1 public :
vt;<+"eps template < typename T >
0:W*_w0Ge assignment < T > operator = ( const T & t) const
69Y>iPRU {
@IaK: return assignment < T > (t);
x;RjLI 4h }
G$ l>By } ;
7=.}484>J /MS*_ fo"dX4%} 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:
'/gw`MJ #y~`nyg%| static holder _1;
ulnG|3A9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O/gBBTB sLx!Do$' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D`r^2(WW 而不用手动写一个函数对象。
a8?Zb^ H}}]Gh.T sje}E+{[ E%g_O_ 四. 问题分析
LK8K=AA3P 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
3r=IO# 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
WMB~?
EDhv 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JwzA'[tM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w%,Iy,G@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tS2 P|fl ]xf
lfZ 五. 问题1:一致性
v=b`kCH} 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
xg~
Baun 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MSPzOJQPy 1=DUFl. struct holder
>w:px$g4 {
PI7M3\z //
)J/,-p template < typename T >
nq#k}Qx: T & operator ()( const T & r) const
r4}:t$ {
f-5vE9G3y7 return (T & )r;
^>?gFvWB% }
D7%`hU } ;
S3-3pJ]~Zk aHKv*-z- 这样的话assignment也必须相应改动:
KZn\ iwj HYgq@47$[ template < typename Left, typename Right >
A"S{W^iL class assignment
%YhZ#>WT {
;4nz'9+ Left l;
EthnI7Y
Right r;
zosJ=$L public :
*Yk3y-
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w{[OtGIi3 template < typename T2 >
RdlcJxM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EEQW$W1@ } ;
umXa 48]1"h%*qB 同时,holder的operator=也需要改动:
#!\g5 ')mC mDmy637_ template < typename T >
zBWn*A[4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{z?e< {
'xAfcP[^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
-yt[0 }
ukV1_QeN[ vJkY 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
dBY,&=T4p 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Pj_2y)^? >JVZ@
PV
H return l(rhs) = r;
%&bO+$H3 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。
^8dJJ* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&1:xY.Zs_ :)+|q template < typename Tp >
*]%{ttR~ class constant_t
X)d7y {
x$9UHEb kM const Tp t;
* a xOen public :
p=6Q0r|' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>\hu1C|W template < typename T >
//VgPl const Tp & operator ()( const T & r) const
+*[lp@zU{ {
;4of7d return t;
qp>O#tj[ }
|yiM7U,i } ;
1R)4[oYN\< j+Nun 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
G S-@drZp_ 下面就可以修改holder的operator=了
vX})6O L.bR\fE
template < typename T >
oDul ?% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xg)cA C\= {
)sG`sET]`f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
F+Og8^! }
I9Af\ k|^ O3#4B!J$E 同时也要修改assignment的operator()
[ajF +_uT1Ps BY template < typename T2 >
djV^A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A?8f 6 现在代码看起来就很一致了。
_wp6rb:8! %^xY7!{ 六. 问题2:链式操作
F*hOa|7/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZRO 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。
7Zp'}Om<I 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。
\I; lgz2 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。
_*B]yz6z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?:OL8&0 TFWV(<
template < typename T >
XRVE8v+ struct result_1
n=
yT%V.l {
xuQ$67F`;z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
qsXK4` } ;
jdV E/5 WlU^+ctS 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
b Mi,z3z v-2O{^n template < typename T >
vMKmHq struct ref
{E!ie{~ {
8C4DOz| typedef T & reference;
QbqEe/*$_ } ;
FQ>KbZh template < typename T >
qczGv2%! struct ref < T &>
'E+Ty(ED5 {
j?4k{?x typedef T & reference;
W!4(EdT*Cq } ;
E[HXbj" TTpK8cC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
# 4_'%~-e zbZ0BD7e template < typename T >
=@;uDu:Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]N}80*Rl {
c.m8~@O5+ return l(t) = r(t);
j`Fsr?]/ }
m5r65=E 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。
D
Cx3_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=Y>_b
2 ['j_W$8n 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]&w>p#_C _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'`=z52
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#DpDmMP9R3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Qy`{y?T2 最后的布局是:
jSp4eq Add
d:} aFP[ / \
/10 I}3D Divide 5
\Fj$^I>C / \
Ss+e*e5Ht _1 3
n; ;b6s5 似乎一切都解决了?不。
j_c0oclSz 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。
, A?o 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。
'0D2e 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:
}Wjb0V szN`"Yi){ template < typename Right >
2,?4'0Z@R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
L}lOA,EF Right & rt) const
E#X1P #$pW {
0TK+R43_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CsG1HR@ }
/ 2>\Z ( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
znv2: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
IM),cOp= 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
)?RR1P-ID 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
) D:M_T2 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
(5rH72g( 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
4tU3+e5h 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
thcj_BZ8 _svY.ps* template < class Action >
&NiDv class picker : public Action
Q]Q]kj2 {
VqV6)6 public :
'>-
C!\t picker( const Action & act) : Action(act) {}
]+x;tPo // all the operator overloaded
^XEX" E } ;
0@z=0}0Z w%;Z`Xn&u Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ORk8^0\ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
p>7!"RF:U v8p-<N) template < typename Right >
CJ0j2e/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ujsJ;\c {
'|Dm\cy return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VXlTA>a } }
cLR02 ;i?Ao:] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
FC+K2Yf1=0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~Q%C> (cJb/|?3 template < typename T > struct picker_maker
GY 4?}T^s {
Kg^L
4Q typedef picker < constant_t < T > > result;
q@1!v } ;
'^"6EF.R
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3D70`u {
X+"8yZz3? typedef picker < T > result;
94Mh/A9k } ;
\
a18Hp|% Ag
QR"Nu6 下面总的结构就有了:
a.QF`J4"' functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
SFAh(+t picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
@bU(z$eB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[Dd?c,5AD 至此链式操作完美实现。
10xo<@l <kIg>+ e#]=-^ 七. 问题3
](c[D9I!8 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。
Tx"}]AyB6 <Okk;rj2 template < typename T1, typename T2 >
<_&tP=h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zo {
_=@9XvNM return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d51l7't }
4SSq5Ve< N4Yvt& 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:
];bB7+ Rr+Y::E template < typename T1, typename T2 >
KY$6=/?U_ struct result_2
4KF
1vw {
99 /fI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~_=ohb{ } ;
>v^Bn|_/ "P;_-i9O 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?
KIO{6 这个差事就留给了holder自己。
,p6X3zY [X[d`@rXv
L>Bf}^ template < int Order >
'}h[*IB}5 class holder;
qg?O+-+ template <>
Un\h[m class holder < 1 >
/Y|oDfv {
TUzpln public :
vy\;#X! template < typename T >
[P`t8 struct result_1
xq1=O
{
u1d{|fF typedef T & result;
VKRj
1LXz } ;
>i=^Mh-bm template < typename T1, typename T2 >
oyV@BHJO@ struct result_2
$FUWB6M {
AG6tt typedef T1 & result;
~L
j[xP } ;
v
WKUV| template < typename T >
tj@IrwC^e" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5at\!17TY {
uTY5.8 return (T & )r;
>AIkkQT }
\v.16o bH template < typename T1, typename T2 >
o<2H~2/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b6BeOR*ps {
F<y$Q0Z} return (T1 & )r1;
j2NnDz' }
lAuI?/E } ;
P_)h8-!+ $ }|>mR]; template <>
l?E7'OEF: class holder < 2 >
Vh1{8'GQ {
`iuo([E d public :
}ybveZxv5A template < typename T >
`ZL~k struct result_1
m'H%O-h\ {
>
E;`;b typedef T & result;
Wi ]Mp7b } ;
R:HF~} template < typename T1, typename T2 >
e-vL!&;2 struct result_2
H/m -$;cF3 {
qD:3;85 typedef T2 & result;
bf]W_I]B } ;
hQ`g
B.DR template < typename T >
m/l#hp+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,&$=2<Dx {
9qxB/5d_ return (T & )r;
{iiHeSD }
D h y template < typename T1, typename T2 >
3gZ|^h6
+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L ;5uB2 {
R /J@XP return (T2 & )r2;
j]i:~9xKW }
0X =Yly*m@ } ;
& xOEp GQ~wx1jj1 q]+'{Ci@ 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> >。
Ru8k2d$B 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t>;u;XY!; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>-fOkOWXy vL~nJv return l(i, j) = r(i, j);
- `^594 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"e<Z$"7i J*s!(J |Q return ( int & )i;
j8kax/*[ return ( int & )j;
mk#xbvvG 最后执行i = j;
&t1?=F,] 可见,参数被正确的选择了。
{w*5uI%%e #M$Gj>E%4 I_66q7U"0 &`hx P+00wbx0 八. 中期总结
#=r:;,, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
h6c0BmS{1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1s5FjD?M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lJHV c"*/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WO{V,<; }nNZp Kp[ F@A# )!2$yD YB{hQ<W a~>. 九. 简化
M_@%*y\o 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。
3B| ?{U~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s"5f5Cn/Wh 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:
Xk=bb267 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
It.G-( +-*/&|^等
=8BMCedH| 2. 返回引用。
$S{B{FK =,各种复合赋值等
/7Z5_q_ 3. 返回固定类型。
}S84^2J_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9Qja|; 4. 原样返回。
CD|)TXy operator,
>D20f<w(H 5. 返回解引用的类型。
$|~YXH~O operator*(单目)
T;/Y/Fd 6. 返回地址。
?`R;ZT)U- operator&(单目)
ZZ/F}9!= 7. 下表访问返回类型。
<n+?7`d, operator[]
C"
vj#Tx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3(D!]ku~m operator<<和operator>>
KG:CVIW
Y Y]
Q=kI OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
NYopt?Xg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;OjxEXaq x>MrB template < typename Left >
Y>v(UU struct value_return
bs{i@1$ {
[|{2&830 template < typename T >
nk8jXZ"w struct result_1
w7d(|` {
CMk0(sztU_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*7MTq_K(An } ;
{s^vAD<~x3 s~OGlPK template < typename T1, typename T2 >
uA]Z" struct result_2
yk
r5bS {
1&\ A# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Fy(-.S1 } ;
iU3GUsPy } ;
yU"pU>fV@ AC*>
f& |ymw])L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mI5BJ vFuf{ @P 下面我们来剥离functor中的operator()
Z)=S. ) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
')!+>b(P F$[1KjS return l(t) op r(t)
2flgfB}2k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)3h%2C1uM return op l(t)
~loJYq'y return op l(t1, t2)
{Dv^j# return l(t) op
JIeKp7;^ return l(t1, t2) op
>,JLYz|</ return l(t)[r(t)]
xqV>m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7S"W7O1> {J_1.uN= 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
D|zlC,J, 单目: return f(l(t), r(t));
=*K~U# uoC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|^z?(?w 双目: return f(l(t));
<G d?,}\ return f(l(t1, t2));
(N63k1M 下面就是f的实现,以operator/为例
=b\k$WQ_( }6YD5?4 struct meta_divide
a~#MMl {
3aMfZa<= template < typename T1, typename T2 >
gWlv;oq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
NI(fJ%U {
uK_ Q l\d return t1 / t2;
aI8k:FK" }
ssdpwn' } ;
'<(S*&s )C
\ %R 这个工作可以让宏来做:
Yc5{M*w l5?fF6#j #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;=.i+ template < typename T1, typename T2 > \
J$Huzs# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pVuJ4+` 以后可以直接用
}d<xbL!# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
p.Y
= 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
p1zT] (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
GtYtB2U Jptzc:~B B.:DW3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
(wxdT6RVm\ `gI`Cq4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<Q-Y$
^\ class unary_op : public Rettype
*{3&?pxx {
!rmXeN]-r Left l;
Q@M>DA!d^V public :
gu'Y k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\\<waU'' ?fO
2&)r
template < typename T >
2.Kbj^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z_%9LxZlyj {
}zA
kUt return FuncType::execute(l(t));
K6vF}A| }
k-o(Q"[ ' x2@Q5|a template < typename T1, typename T2 >
;4E.Yr* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M$|r8%z1 {
/jBjqE;_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
wI\
n%# }
YX||\
} ;
fpj,~+ QfLDyJv`e ~g&FeMo 同样还可以申明一个binary_op
-!X,MDO os=Pr{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-,;r %7T class binary_op : public Rettype
Oa[G
# {
U g'y Left l;
yJ(BPSt Right r;
43i@5F] public :
g>])O binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9XU"Ppv iy{n"#uX template < typename T >
Ww8C}2g3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5C03)Go3Z {
"rV-D1Dki return FuncType::execute(l(t), r(t));
YMlnC7?_/ }
7/p&]0w wHGiN9A+ template < typename T1, typename T2 >
~;m3i3D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^TC<_]7 {
HM'P<< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3['aK|qk. }
};rxpw>ms } ;
+/">]QJ }Mh@%2$ Z/y&;N4 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
jacp':T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Dgb@`oo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@S69u s} 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`D1cX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7d44i 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。。。
R`)^eqB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PEKU 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)
^qn,b/>L 下面是修改过的unary_op
iL^bf* ?Cg",k ' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s~A#B)wB class unary_op
~/R,oQ1!g} {
O'<5PwhG Left l;
@P1#) 4# pn] public :
[|
\Z"
-k$*@Hq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7~gIOu &rdz({ template < typename T >
v[3QI7E3 struct result_1
zz4TJ(' {
Z*9Qeu-N: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jRk"#: } ;
m :6. >8I?YT. template < typename T1, typename T2 >
~ULD{Ov'F struct result_2
d&!;uzOx {
'p%\fb6` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7Wd}H Z } ;
sj"zgE) C\~!2cy template < typename T1, typename T2 >
m|:O:< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;WF3w {
G5C=p:o{/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PrA?e{B5m }
7Ya4>*B Ya%-/u template < typename T >
aFCma2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@X _<y {
xJ2DkZ return OpClass::execute(lt(t));
+#||
w9p }
oWJ0>) /QA:`_</oh } ;
aan)yP QYm]&;EI Gr1WBYK 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
/-in:gX8 好啦,现在才真正完美了。
?9Lp@k~TO 现在在picker里面就可以这么添加了:
P^wDt14> ({"jL*S,q template < typename Right >
kOu C@~, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\`FpBE_e) {
,YEwz3$5u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2j9+ f{ l }
s)gU vS\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\Zpg,KOT ,*y\b|<j oS2L"# ;9WS#>o Yqpe2II7 十. bind
E<
57d,3l 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
P(n_eIF-f
先来分析一下一段例子
!x%$xC^Iz ,Pq@{i# 6~:eO(pK
l int foo( int x, int y) { return x - y;}
nfL-E:n= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*OX;ZQg0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@X$~{Vp__ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
HDV@d^]- 我们来写个简单的。
T-;|E^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(
04clU^F 对于函数对象类的版本:
qs9q{n-Aj T:~c{S4& template < typename Func >
|8DMj s()* struct functor_trait
G_5uO58 {
^lI>&I&1 typedef typename Func::result_type result_type;
}K
rQPg
} ;
,Q7W))j 对于无参数函数的版本:
bu}N{cW X(YR).a~ template < typename Ret >
cft'% IEs struct functor_trait < Ret ( * )() >
JB}jt)ol% {
=>y%Aj&4 typedef Ret result_type;
;5ANw"Dq } ;
GLS`1! 对于单参数函数的版本:
M5C%(sQ$ '}F=U(! template < typename Ret, typename V1 >
E8`AU< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3 P)N, {
Cyn_UE typedef Ret result_type;
@ 4ccZ&` } ;
B1u.aa$ 对于双参数函数的版本:
u{Rgk:bn AA&5wDMV> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i_[nW struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"\CUHr9k {
[v,Y-}wQ) typedef Ret result_type;
t'7A-K=k3 } ;
vrGx<0$ 等等。。。
rAuv`.qEV 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eeix-Wt*E nQHQVcDs8 template < typename Func >
54^2=bp struct func_return
OG!+p}yD] {
%UO ;!&K template < typename T >
Z(~v{c %< struct result_1
dPVl\<L1 {
A;ti$jy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M%aA1!@/ } ;
E
U#
M. GIs
*;ps7w template < typename T1, typename T2 >
20NotCM struct result_2
<$:Hf@tpMo {
oiKY2.yW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n[`KhRN } ;
l
;fO]{ } ;
r;~2NxMF/ JvI6+[ usFhcU 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2Nau]y]= ywCF{rRd template < typename Func, typename aPicker >
:JI&ngWK class binder_1
fRow@DI\ {
5Mb5t;4b Func fn;
*~b}]M700 aPicker pk;
an<loLW public :
$bho]~ c]OK)i-{l template < typename T >
aj\
zc I struct result_1
Wh7}G {
5(qc_~p^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iN]#XIQ% } ;
b-Uy&+:X*d HUuZ7jJwf template < typename T1, typename T2 >
3<:m;F*# struct result_2
:'+- %xUM {
BT3X7Cx typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(G#QRSXc\ } ;
M{ t:N3k ;k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F Tk`Mq &
6-8$ template < typename T >
wV&UB@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q"Ur*/-U {
{] Zet}2 return fn(pk(t));
%
a9C]? }
Mu>WS)1lS template < typename T1, typename T2 >
2 yY.rs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E$?:^ausu {
N
Dg*8i return fn(pk(t1, t2));
\ld{Z;e }
!=t.AgmL } ;
kH9fK80 T=-$ok`G V]fsjpvlmr 一目了然不是么?
jeLC)lQ* 最后实现bind
)=EJFQ*v "6}
#65 Q9C;_Up template < typename Func, typename aPicker >
X1J' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C EMe2~ {
Ga9^+.j return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7L"Pe'Hw }
u&7c2|Q JPt0k 2个以上参数的bind可以同理实现。
OqW (C 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。
d7)EzW|I; jykY8;4 十一. phoenix
8t$w/#'@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~6HaZlBB to%n2^^K for_each(v.begin(), v.end(),
@4EC z>Q (
Oj`I=O6 do_
CdFr
YL+F [
O&(@Ka cout << _1 << " , "
c7[+gc5} ]
JS:AHJSz .while_( -- _1),
^XbN&'^,HL cout << var( " \n " )
l^"HcP6 )
zK@DQ5 );
q,->E<8 9bVPMq7}i 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
U$+G9 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
rERHfr`OU operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ySXQn#}-, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!U?Z<zh OY?x'h Bl6>y/ template < typename Cond, typename Actor >
%I
3D/!% class do_while
n\x@~ SzrX {
JF%_8Ye5 Cond cd;
M6mJ'Q482 Actor act;
l^,"^vz public :
W.O]f.h template < typename T >
fkjo struct result_1
*>%tx k:) {
O,+ZD^ typedef int result_type;
?~_[/ } ;
}wkZ\q[ @$bEY#*C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[ {|868 pMy];9SvW template < typename T >
t R(Nko typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@9X+ BdQU {
'U8% ! do
O 6}eV^y {
Z91GM1lrf8 act(t);
+l8`oQuG }
HAtf/E] while (cd(t));
wm<`0} return 0 ;
/ ~\ I }
F#S)))#
} ;
W?
^ ?Kx 2U
Q&n` A i;GF/pi 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0zCmU)ng 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。
l2lyi
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。
TODTR7yGo 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。
m+ww 下面就是产生这个functor的类:
bW e_<'N m\];.Da ~t ` uq template < typename Actor >
-T0@b8 class do_while_actor
&LD=Zp% {
HLYTt)f} Actor act;
}bZcVc2 public :
!eH9LRp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#F~^m ~g_]Sskf7 template < typename Cond >
x%WL!Lo
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\j$q';9p } ;
p!wx10b C72!::o EG|fGkv" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`BA,_N|6 最后,是那个do_
N;A#K7A[@ 6_.K9;Gd F^mMyK class do_while_invoker
*t-Wol {
2
u{"R public :
UDUj template < typename Actor >
wj$J}F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r-,P {
7 z#Xf return do_while_actor < Actor > (act);
ofu
{g }
a0]n>C`~ } do_;
a1 I"Sh wACx}'+M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
av.L%l&d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c@]_V
最后来说说怎么处理break和continue
E<|p9,M 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。
"kHQ}#6r 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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