一. 什么是Lambda
x,-S1[#X; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u
!.DnKu 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,
/.2u.G ;&7,73! #ZF>WoC@e? 4[(?L{ class filler
mLULd} g/o {
l<n5gfJ public :
NJ>,'s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Rj&qh` } ;
-+ko}He
Dx0O'uwR a.CF9m5]c 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(&kXMaB 2J&XNV^tJ dWjx"7^ ])S$x{.g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"]w!`^'_ (>mi!: >KKeV(Ur 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
db^aL8 u8^Y,LN 2aFT<T0 ~JAjr(G#o 二. 战前分析
Pu-p7:99;' 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。
x'zihDOI 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
xl3zy~;M keaj3#O 8H7O/n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_HLC>pH~# /* --------------------------------------------- */
_/ct= vector < int *> vp( 10 );
"bPCOJ[v9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q:pzL
"bT /* --------------------------------------------- */
rAM*\= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}'DC
Q /* --------------------------------------------- */
=w?M_[&K) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%V31B\]Nz7 /* --------------------------------------------- */
W"dU1] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6zv;lx0<D& /* --------------------------------------------- */
TF%3uH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{=s:P|ah %
Oz$_Xe Q!YF!WoBX H_Iim[v# 看了之后,我们可以思考一些问题:
I/Sv"X6E 1._1, _2是什么?
gxI&f 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.N/GfR`0/< 2._1 = 1是在做什么?
c6t2Q6zV 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
m5)EQE}gPp Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*wViH @+iC/ stX'yya 三. 动工
K*HCFqrU" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C/CN
'
dhZZb :G^"e 'G<}U343=8 template < typename T >
;&If9O1 class assignment
3b+7^0frY# {
2dXU0095 T value;
%I_&Ehu public :
5LO4P>fq assignment( const T & v) : value(v) {}
+d@v
AxP template < typename T2 >
hN& yc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&1*4%N@' } ;
'uPxEu4 >4 P\,F1N_?r +xn&K"]:3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
EW
~*@H 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W"W@WG9X0 4Sg<r,G A,3@j@bdy J'|=*# class holder
ARmu{cL {
kSLSxfR public :
nsZDZ/jx template < typename T >
5OPS&: assignment < T > operator = ( const T & t) const
&6` {
UN,<6D3\b return assignment < T > (t);
-$AjD?; }
"CIpo/ebL } ;
oN.Mra]D h{Oz*Bq }W - K 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:
4aj[5fhb- X4Pm)N` static holder _1;
zd?bHcW/h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9QX&7cs&[ F?}m8ZRv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hi9 G^Q 而不用手动写一个函数对象。
zi?qK?m ;e&hM\p 1gF*Mf_7 F@>w&A~K 四. 问题分析
],BJ}~v,X 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。
ZrmnQ 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。
>g5T;NgH9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$-C6pZN(X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bl(BA}< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
OU0xZ=G PiIp<fJd$ 五. 问题1:一致性
Da9* / 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?|
t:?<0yfp& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
RM?_15m |u?k-,uI9 struct holder
sW>P- {
1G e)p4 //
"cnG/{($* template < typename T >
-L^0-g T & operator ()( const T & r) const
"wc`fg"3 {
*X-~TC0
[ return (T & )r;
Sa?~t3*H }
TE*> a5C| } ;
9*GL@_c zJB+C=]D7H 这样的话assignment也必须相应改动:
J@u!S~&r [# H8= template < typename Left, typename Right >
=$:4v`W0( class assignment
pAPQi|CN {
[ *mCa:^ Left l;
sT;=7L<TA Right r;
S 2{ ?W public :
^>P@5gcoE( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ie$fMBIq template < typename T2 >
&gKP6ANx2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1*c0\:BQ;z } ;
x~3>1Wr#M ey9fbS ^I 同时,holder的operator=也需要改动:
e>)}_b OTy4"% template < typename T >
zm_hLk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d ~Z:$&r {
~gzpX,{n return assignment < holder, T > ( * this , t);
Poylq]F }
]0/~6f
f|[5&,2< 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。
r* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aaqjE
;4O;74`Zh return l(rhs) = r;
h} b^o* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
K{[Fa,]' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^*owD;]4_ LeRh(a`=$ template < typename Tp >
v#AO\zYKd class constant_t
'amex {
\`<s@U const Tp t;
&55uT;7] a public :
TTw~.x, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[/2@=Uh- template < typename T >
1{uDHB const Tp & operator ()( const T & r) const
,y{fqa4 {
Nr*ibtz|D return t;
A$Jn3Xd~! }
C*6bR? I9 } ;
KG./<"c |RbUmuj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\FaB!7*~ 下面就可以修改holder的operator=了
X|QX1dl oqm{<g?2 template < typename T >
a!6OE"?QQ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
y O9pEO|W {
*^$N$t/2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I^C
]6D{ }
W} +6L| 0aq-drl5\ 同时也要修改assignment的operator()
g5TLX&Bd 5;KT-(q~ template < typename T2 >
B2+_F"<; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
p44uozbK 现在代码看起来就很一致了。
,C12SM*@ oz5lt4 六. 问题2:链式操作
*~aI>7H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:ftyNaq' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[>QsMUvak 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
fVe-esAw 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9$w)_RX9W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]KII?{<k &T4Cn@ template < typename T >
7Bb@9M?i struct result_1
%Zi,nHg8 {
Q?'W >^*J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6b5{ } ;
|r*1.V( o~z.7q 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:
;]ZHD$g zqEZ+|c= template < typename T >
ZCq\Zk1O& struct ref
Q0cf] {
D2mAyU- typedef T & reference;
gA8u E } ;
,PtR^" Mf4 template < typename T >
d=Ihl30m struct ref < T &>
p{_O*bo
{
2FtEt+A+' typedef T & reference;
+hYmL
Sq } ;
t5[JN:an ]5MRp7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lIT2 AFX+ }LVE^6zyk template < typename T >
nFOG=>c} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
aQ3vG08L> {
G5@@m- return l(t) = r(t);
*^m.V= }
YmF(o 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。
V'#u_`x"D) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'Z%aBCM G&B}jj 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
{;gWn'aq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E<_6OCz _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`o- <, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
w9}IM149 最后的布局是:
X=}0+W Add
Z%d4V<fn / \
)x $Vy= Divide 5
U*l>8 / \
?-p aM5Q+ _1 3
<GlV!y 似乎一切都解决了?不。
7Et(p' 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。
BNUf0; 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。
D-EM 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:
I!@`_Q9N agot
( template < typename Right >
M& L0n%,y5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rx)Q] Right & rt) const
;Q 6e&Ips/ {
?XrTZ{5' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'GT`%c k }
`{;&Qcg6m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b .@dUuKz- 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。
p{GDW_ 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。
.;Yei6H 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。
S'fq/`2g6 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。
{[# 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?
|bUmkw 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:
u>@G:kt8 dg<fUQ template < class Action >
xrd^vE class picker : public Action
=,9'O/br {
9a,CiH%@ public :
l0)6[yXK picker( const Action & act) : Action(act) {}
M6n.uho/ // all the operator overloaded
)f|6=x4 } ;
;pYk+r6 Cr oZw#Nd 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。
cFo-NI2 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:
}x-8@9S~z ;B@l0)7(x template < typename Right >
=25"qJr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
j'cS_R {
w?"l4.E% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b?,y%D)' }
ppS`zqq $ nIT=/{oyi Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"Y6mM_flq 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。
qlP=Y .H ~CscctD{; template < typename T > struct picker_maker
%kT:"j(xW {
pDT6>2t typedef picker < constant_t < T > > result;
N\$6R-L } ;
1:8: yFV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
it@s(1EO# {
pe-d7Ou
P typedef picker < T > result;
?*0kQo' } ;
TUt)]"h< Bc@e;k@i 下面总的结构就有了:
I._=q 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。
0v?,:]A0E 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。
.N 2Yxty8> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cE[lB08 至此链式操作完美实现。
|SmN.*&(9 OZD/t(4?6s bB["Qd}Q 七. 问题3
`y(3:##p 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。
]SI`fja/ D3OV.G]` template < typename T1, typename T2 >
iGIaZ!j aW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s.U p<Rw {
?5D7n"jY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K;~dZ }
*4bV8T>0Z Wil+"[Ge 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:
hI
yfF ,yoT3_%P template < typename T1, typename T2 >
R;%iu0 struct result_2
e)M1$ {
sQkP@Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B4?P"| } ;
z{ 8!3>:E nz(OHh!}u 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?
JQb]mU%? 这个差事就留给了holder自己。
31}6dg8?n 5R4 dN=L*1 AQ&;y&+QR template < int Order >
$_y"P class holder;
U*Q$:%72vO template <>
n1QO/1}
: class holder < 1 >
h(9K7 {
\<5xf<{ public :
ReY K5J=O template < typename T >
}\@*A1*X2 struct result_1
,T]okN5uI {
QAR<.zXvP typedef T & result;
TCVJ[LbJ } ;
:KQ<rLd template < typename T1, typename T2 >
N;htKcZ struct result_2
h:|aQJG5 {
Mqq7;w@(J typedef T1 & result;
lHx$F? } ;
*ce h
]v template < typename T >
\t}!Dr+yN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X0m\
{
j,~h:MT return (T & )r;
}{[F+|\>,e }
g;-CAd5 template < typename T1, typename T2 >
Z@1rs# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rn(T
Z} {
NEX\+dtE~0 return (T1 & )r1;
N(D_*% 96 }
O:1YG$uKa } ;
smSUo/ Pd>hd0!.% template <>
BsxQW`>^y class holder < 2 >
:}Z+K*%o- {
R#oXQaBJ public :
f7mI\$CN template < typename T >
vrH/Z.WD struct result_1
GR/
p%Y( {
m#Rll[ typedef T & result;
Z(Xu>ap } ;
`/"TYR% template < typename T1, typename T2 >
q")}vN struct result_2
H1+G:TM {
0nBAO typedef T2 & result;
SFTThM]8M1 } ;
A!SHt7ysJ template < typename T >
i: 1V\q% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B+,Z 3* {
8$S$*[-a return (T & )r;
!YCYmxw# }
B|#"dhT template < typename T1, typename T2 >
iGM-#{5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f ~9ADb {
V*LpO8= return (T2 & )r2;
PbCXcs }
VDBP]LRF } ;
s<tdn[d 't2"CPZ |K7JU^"OQ 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> >。
qpFFvZ
W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Gw$U0 HA[, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5)nm6sf VQ2)qJ#l return l(i, j) = r(i, j);
Jk 0;<2j 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"2$C_aE mKfT4t return ( int & )i;
yS %J$o& return ( int & )j;
5'Y @c 最后执行i = j;
["kk.*& 可见,参数被正确的选择了。
C&D!TR!K 9H`Q
|7g(5 %TP0i#J ]W]o6uo7 9Y3_.qa(. 八. 中期总结
LY-fp+ 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:
vg5i+ry< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"l"zbW WOH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/z.Y<xOc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~K 5eO- 5(]=?$$*t |L11?{ K (Z fY/ BRLrD/8Le !uL z%~F 九. 简化
9@9(zUS| 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。
?Id3#+-O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b3N1SC:Wn 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:
qcSlqWDk 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`q@5d&d`j +-*/&|^等
<b.?G 2. 返回引用。
/zJDQ'k0 =,各种复合赋值等
*](maF~%C 3. 返回固定类型。
q$L=G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[H<![Z1*r 4. 原样返回。
^K.
d|z operator,
Xn@\p5< 5. 返回解引用的类型。
FrT.<3 operator*(单目)
ce7$r*@! 6. 返回地址。
jM]B\cvN operator&(单目)
E%8Op{zv_ 7. 下表访问返回类型。
pBl'SQccp operator[]
W}{RJWr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T;!: A operator<<和operator>>
Xo[j*<=0 R!{^qHb 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。
OCHjQc 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m.!n|_}] `s1>7XWf
template < typename Left >
u-qwG/$E struct value_return
oHh~!#u {
{;mT.[ template < typename T >
ja !K2^ struct result_1
h.T]J9;9 {
m-T@Og typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E&>3 {uZI } ;
8k~$_AT>u p6S{OUiG template < typename T1, typename T2 >
n1!hfu7@s struct result_2
3QSA| {
]]Bqte typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*~Y$8!ad } ;
2:[
- } ;
k|uW~I) B8Vhl:p =bKz$
_W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y-#{v.|L X%X`o%AqC 下面我们来剥离functor中的operator()
Cj/J&PDQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|NMf'$ FT'2J return l(t) op r(t)
r ,cz
yE/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{^8->V return op l(t)
t@(:S6d return op l(t1, t2)
yV.E+~y return l(t) op
S[zETRSG return l(t1, t2) op
qQN|\u+co return l(t)[r(t)]
EN2H[i+, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
U3t$h Nh^
lC 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:
!=)b2}e/> 单目: return f(l(t), r(t));
[LF<aR5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ot<vn34mt: 双目: return f(l(t));
OK] _.v} return f(l(t1, t2));
D`9 a"o 下面就是f的实现,以operator/为例
M7`iAa.} HuI?kLfj\ struct meta_divide
x*#9\*@EI {
H@uDP template < typename T1, typename T2 >
$-w&<U$E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
< C1Jim {
Mn<#rBE B return t1 / t2;
b'O>qQ }
.P:mYC } ;
fbrCl!%P 5>x?2rp 这个工作可以让宏来做:
WU+OS( h_y;NB(w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}7HR<%<7 template < typename T1, typename T2 > \
4:0y\M5u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]jRaR~[UN 以后可以直接用
rtn.^HF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(#Ku` 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
M5Q7izM (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。。。)
PRi1 `%d $6DA<v^=z (:r80: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
D.ERt)l> |aX1PC)o_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1m4Xl%KS> class unary_op : public Rettype
yt[vd8O'c {
W[SZZV_(tu Left l;
7 (kC|q\4M public :
Yc3Rq4I'G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:~wU/dEEiz X:kr$ template < typename T >
w#!b #TNc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n\w2e_g;N {
Ftw;T| return FuncType::execute(l(t));
AD>X'J
u8 }
4S1\5C9 dxi5p!^^9 template < typename T1, typename T2 >
[BZA1, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GyQ9we~ {
|w+N(wcJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
=-%10lOI }
'`sZo1x%f } ;
fWs @ZCt C3:CuoE X 3R&
FzLs 同样还可以申明一个binary_op
_ K Ix7 :d=:>_[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HY2*5#T class binary_op : public Rettype
b <z)4 {
bw8[L;~%_ Left l;
#5X535'ze Right r;
gGE&}EoLU public :
f)19sjAJk binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<^da-b>C d;hv_h template < typename T >
&w%--!T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\e9rXh% {
`e4gneQY return FuncType::execute(l(t), r(t));
b6UpE`\z }
0vZ49}mb) iHKX#* template < typename T1, typename T2 >
Xe2Zf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O9ar|8y {
ib- H
jJ8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
L%HFsuIO- }
bbs'>D3 } ;
UvF5u(o IXv9mr?H} 2rxz<ck( 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
5tl($j 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5m2f\^U DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
} 89-U 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
X/ lmj_v 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+~$pkxD" 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。。。
s63!]LDr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2(U;{;\n* 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)
hgK
4;R 下面是修改过的unary_op
k~*%Z!V}C <q&4Y+b template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
y96HTQ32 class unary_op
Y94S!TbB {
_<KUa\ Left l;
$!$,cKPl5 {fJCj152. public :
@{"?fqo Bo$dIn2_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?I$- im S ,x';" template < typename T >
]\y]8v5( struct result_1
@`qB[<t8:< {
uUb`Fy9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Zs4NN2~ } ;
x4K A8 {1gT{2/~@ template < typename T1, typename T2 >
t.#ara{ struct result_2
]h,iyWSs {
@nAl*#M*D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*M/:W =,t } ;
hr!' 9Dbbk/j| template < typename T1, typename T2 >
3l"8_zLP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p| ?FA@ 3 {
mVFo2^%v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
BO WOH }
!hFhw1 q[GDK^-g
template < typename T >
s94*uZ(C/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kD0bdE| {
o{hX?,4i return OpClass::execute(lt(t));
SF`(`h0e }
}m'n1tm;
!*f$*,=^ } ;
QYi4A"$`
tcO{CI I _gE`N 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
Y2;2Exp^ 好啦,现在才真正完美了。
JHXkQz[Jb 现在在picker里面就可以这么添加了:
LM+d3|gSV $rlrR'[H template < typename Right >
$
nHD,h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]jYFrOMy4S {
\h_q] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>,E^ R `y }
#q h
, 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。
yYaoA/0 V$sY3,J7A% dt^h9I2O s*s~yH6 L SP p 十. bind
(0B?OkQ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,2^4"gIl 先来分析一下一段例子
]8}51y8 [:FiA?O] 4l+!Z, b int foo( int x, int y) { return x - y;}
l?=\9y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'3Lu_]I- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-(t7>s 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
ZZ7qSyBs? 我们来写个简单的。
*8WB($T} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w4vV#C4X 对于函数对象类的版本:
jx]P: ] xC,x_:R` template < typename Func >
}!AS? struct functor_trait
X!p`|i {
%/"n(?$W typedef typename Func::result_type result_type;
3f] ;y<Km } ;
USEb} M` 对于无参数函数的版本:
qyv=ot0"~F Y.\x.Hg template < typename Ret >
l2qvYNMw struct functor_trait < Ret ( * )() >
EU %,tp {
?9kC[4G typedef Ret result_type;
F5Z,Jmi^M } ;
pA6KiY& 对于单参数函数的版本:
eHuJFM l! F$V;R template < typename Ret, typename V1 >
D &"D[|@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+cfEyiub {
O\ZC$XF typedef Ret result_type;
('tXv"fT } ;
e@Lxduq 对于双参数函数的版本:
c]PTU2BB8 c3^!S0U template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|oi+|r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}IyF|[ {
.|Huzk+ typedef Ret result_type;
X0VSa{ } ;
V4n~Z+k 等等。。。
QQM:[1;RT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zj1~[$
( *M1GVhW(+ template < typename Func >
:&IHdf0+ struct func_return
qq/>E*~ {
jk9f{Iu template < typename T >
bj
pruJ`= struct result_1
Qt>K{ >9Cf {
|ia5Mr"t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)G/bP!^+( } ;
#ibwD:{ ]n!V template < typename T1, typename T2 >
r5}p . struct result_2
S,c{LTL {
{821e&r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u?=mh` } ;
sbW+vc } ;
h>/teHy / 9/k2zXY jHFjd' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ew/MSl6} GV0\+A"vD template < typename Func, typename aPicker >
Kh]es,$D class binder_1
I-]G{ {
74Jx \(d Func fn;
.g#}2:3 aPicker pk;
~H}Z;n]H public :
Kxsd@^E aTvyzr1 template < typename T >
q" VmuQ struct result_1
suN6(p(. {
G\sx'#Whc typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ynsYU( } ;
Z",0 $Gxu +^AdD8U template < typename T1, typename T2 >
LIDi0jbrq struct result_2
f(Xin3#' {
)I%M]K]F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$DDO9 } ;
6s@!Yn|? o,i_py binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1uo-?k 4e#g{, template < typename T >
=oSD)z1c?x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4Wl`hF {
[vu;B4^" return fn(pk(t));
%DttkrhL }
%w&+o.k/ template < typename T1, typename T2 >
[Q T ;~5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eEqcAUn {
~BI`{/O= return fn(pk(t1, t2));
#66i!} }
"-:H$ } ;
nk!uO^ PcsYy]Q/ %s}{5Qcl/ 一目了然不是么?
YMo8C( 最后实现bind
Ja1 `S+ FO>?>tK 0 ^2dQVV. template < typename Func, typename aPicker >
&DW !$b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3uw3[
SR1 {
~vYFQKrb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
W2<'b05 }
1!zd#TX 13@emb 2个以上参数的bind可以同理实现。
s58dHnj5+ 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。
-[*y{K@dh KEy8EB 十一. phoenix
blomB2vQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)-I/ej^ y:E$n! for_each(v.begin(), v.end(),
P:Q&lnC (
7Ws88Qs) do_
BuvnY [
ByE@4+9 cout << _1 << " , "
zZd.U\"2 ]
"Pc}-& .while_( -- _1),
(0@b4}Z cout << var( " \n " )
+L=Xc^ )
pa^_D~ );
&CQ28WG X %V1j M 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:
SWtqp(h]' 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
jBEW("4R operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|)d%3s\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qQfNT. ]*MVC/R, Mp
js template < typename Cond, typename Actor >
83]m/Iz class do_while
X {
w3VgGc~ Cond cd;
q`8
5- Actor act;
]>Dbta.27 public :
}T PyHq" template < typename T >
ZJ+ad,?, struct result_1
o;
6^: {
#""T>+ typedef int result_type;
#I MaN% } ;
<l!:#u "J*>g(H53 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t>a D;|Y FbMtor template < typename T >
;,uATd| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YvuE:ia {
ukVBC"Ny do
,o0Kev z {
7K&Uu3m act(t);
-ON-0L }
.nNZdta&= while (cd(t));
KT 6ppo return 0 ;
y$di_)&g }
G{,DoCM5WL } ;
E
?bqEW( j[mII5e7g Gj%q:[r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m<k6oev$ 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。
T.')XKP)1N 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。
*"Iz)Xzc` 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。
*_J{_7pwe 下面就是产生这个functor的类:
/ece}7M F&+qd`8J {98e_z w template < typename Actor >
}CZw'fhVWO class do_while_actor
0WKS {
VpB)5> Actor act;
5`:d$rv public :
MwQ4&z#wh do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Dm}M8`|X <]DUJuF-M template < typename Cond >
>!lpI5'Z& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
NOkgG0Z } ;
&%@O V:C %{3q=9ii _emW#*V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
f)a0 !U 44 最后,是那个do_
@OFxnF` b5Q>e%i# 3iX\):4 class do_while_invoker
YAeF*vP {
eV(9I v[ public :
,LSiQmV5 template < typename Actor >
4 83rU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,d* hhe
{
j!%^6Io4 return do_while_actor < Actor > (act);
`]@=Hx( }
Z_S{$D } do_;
f.66N9BHL, /Yg&:@L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I_->vC|> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\weg%a 最后来说说怎么处理break和continue
M;OMsRCVO 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。
pz)>y&_o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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