一. 什么是Lambda
~{cG" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AFdBf6/"i 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,
p N+1/m, B%(-UTQf | K w}S/F rO[ Zx'a class filler
Uys[0n {
~5:-;ZbZ public :
0zc~!r~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<wTD}.n } ;
0#:St wOV}<.W 68QA%m'J 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:
6Eu"T9( Y^ 2]*e% 9s2N!bx `xsU'Wd^< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*pSD[E>SU dV7~C@k6k8 ydMfV- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7N8a48$8 D`
a bVf ,V`[;~49 I*4g ;1x 二. 战前分析
fI }v}L^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
B&Iy_; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
k)TNmpL%" ,M0#?j> 9{&oVt~Y$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`nv82v /* --------------------------------------------- */
4l?"zv1 vector < int *> vp( 10 );
/SKgN{tWe transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3:MAdh[w /* --------------------------------------------- */
-p*j9
z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N
VBWF /* --------------------------------------------- */
k.6(Q_TS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i1^#TC$x /* --------------------------------------------- */
QLDld[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
glUf.:] /* --------------------------------------------- */
eb=#{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{w52]5l wPQRm[O| q3e^vMK" nO;t5d 看了之后,我们可以思考一些问题:
$E6bu4I 1._1, _2是什么?
}0
b[/ZwQ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;oivG)hJl 2._1 = 1是在做什么?
b
|JM4jgK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
ZnZ`/zNO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Sr4/8BZ 8dCa@r&tz cIOM}/gqv 三. 动工
Rd:wMy$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ByivV2qd{ IgNL1KRD dFzlcKFFD aP` V template < typename T >
A[Pz&\@ class assignment
w<jlE8u {
V)3S.*] T value;
]vUTb9>{? public :
cwBf((~ assignment( const T & v) : value(v) {}
M2rgB%W)m template < typename T2 >
eGk`Z> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y~g*"J5j } ;
P<MNwdf(+ dZ{yNh.] _28vf Bl? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>*e,+ok 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%Kc 2n9W 7#9yAS+x( uS&NRf9A egh_1Wg2a class holder
S T25RJC {
0k6S`e9gI public :
3ox
0-+_ template < typename T >
jCxg)D7W assignment < T > operator = ( const T & t) const
s* UO!bH a {
uBA84r%{QQ return assignment < T > (t);
f+>g_Q }
Uv%?z0F<C } ;
3!2TE - &pEr;:E E;Q
,{{# 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:
65AG#O5R D9-D%R, static holder _1;
4t< mX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rh$q] +5oK91o[y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AA~6r[*~ 而不用手动写一个函数对象。
xZ(f_Oy B<6Ye9zuG \zv?r:1t d!#qBn$*[ 四. 问题分析
MNVOlo A 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。
m+'vrxTY 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。
!)+8:8H' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6rg?0\A< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
KQ2jeJ/pj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+"F 9yb ~"8)9& 五. 问题1:一致性
>' e(|P4 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?|
* vW#XDx 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V7q-Pfh!y )Y
9JP@}T struct holder
g!.k> {
|}2X|4&X //
~E*`+kD template < typename T >
,{VC(/d T & operator ()( const T & r) const
I+g[
p {
`&!J6)OJ return (T & )r;
JsyLWv@6xa }
%:vM D } ;
1PnWgu mQqv{1 这样的话assignment也必须相应改动:
-1 <*mbb0 6y}|IhX?z template < typename Left, typename Right >
J={R@}u class assignment
/.<2I {
,/6 aA7( Left l;
XXA1%Lw% Right r;
59Lmv
&s public :
cgF?[Z+x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3|9
U`@ template < typename T2 >
b@m\ca T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-3T~+ } ;
Sz#dld Mz U6
$)e.FO 同时,holder的operator=也需要改动:
U3 y-cgE ^L +@oS template < typename T >
y;1l].L assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8e*1L:oB! {
flzHZH return assignment < holder, T > ( * this , t);
d/!R;,^ }
|A% Jx__ 'v:%} qMv 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
>nOU 8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
LJ+Qe%| /`vn/X^?^ return l(rhs) = r;
F3pBk)>a\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
L-QzC<[F/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;!H|0sv >YuiCf?c7 template < typename Tp >
^oT!%"\ class constant_t
N]iu
o. {
2c4x=% const Tp t;
Q{"QpVY8 public :
sm>5n_Vw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Vi o ~2 template < typename T >
qmWn$,ax const Tp & operator ()( const T & r) const
NQ"`F,T {
bUBQ return t;
*oca }
"Acc]CqH* } ;
7GVI={b Z[pMlg6Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/Xo8 kC 下面就可以修改holder的operator=了
u[;,~eB%w **! template < typename T >
JLFZy\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>Qg 9KGk' {
W]U},g8Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@Wb_Sz4` }
2qkZ B0[ o2vBY]Tj 同时也要修改assignment的operator()
!Ey= _0: }"!Gq template < typename T2 >
S#wy+* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
kvo V?<! 现在代码看起来就很一致了。
N+M^e`H MzudCMF 六. 问题2:链式操作
%=GF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*sbZ{{]e 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。
;%_s4 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。
F:B8J4/ 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。
BJ,9C.| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@f z!]/ qPI1\!z6 template < typename T >
h.ln%6:d struct result_1
[;n/|/m, {
r(Vz( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(yB)rBh>n } ;
xG|T_|? J jp)%c#_ 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:
A;\1`_i0 quGvq"Y> template < typename T >
ejjL>'G/|% struct ref
-xk.wWpV {
|1[3RnGS typedef T & reference;
CW)JS3}W" } ;
?!Bf# "TY template < typename T >
6+s10? struct ref < T &>
]:X# w0UR {
<*'%Xgm typedef T & reference;
$wBF'|eU } ;
znxP.=GB Ub_!~tb}? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
].e4a;pt 9z0G0QW[ template < typename T >
7u|X
.X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Z|k>)pv@ {
h]{V/ return l(t) = r(t);
O"6
(k{` }
i3[%]_eP. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
lNwqWOWy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tW)KpX yur5"$n 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
a6<UMJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&uMx*TTY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d[7B,l:RN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Vw>AD<Rl 最后的布局是:
[S<1|hk
s( Add
*\!>22* / \
|DBj<|SX Divide 5
Pn| ;VCh / \
:{Mr~Co* _1 3
Q 2mTu[tx 似乎一切都解决了?不。
)A1u uW ( 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。
??u*qO:p 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。
^_rBEyz@ 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:
$]`rWSYtv` R|u2ga~ template < typename Right >
HZJ)q`1E assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%UXmWXF4$ Right & rt) const
C^^AN~ZD {
r\."=l return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZCC T }
t|jp]Vp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jo}yeGbU 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。
z?I"[M 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。
qe3d,! 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。
4A{6)<e 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。
BV-(`#~:y 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?
)kpNg:2p 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:
T?+%3z}8 f'WRszrF template < class Action >
GnFm*L class picker : public Action
pg9feIW1 {
~cL)0/j} public :
49iqrP' picker( const Action & act) : Action(act) {}
F+ Dke>j // all the operator overloaded
>.o<}!FW } ;
W Yo>Md
8 RE%25t| 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。
;ZtN9l 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:
fG_<HJS(~ ? l>Ra0 template < typename Right >
D_)N!,i picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T jrz_o) {
3n3$? oV return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Xf%vfAf }
%+: $uk[ >*]dB| 2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yE_T#FN 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
UY}EW`$#m VYw<8AEFY template < typename T > struct picker_maker
k((kx: {
0 H0U%x8 typedef picker < constant_t < T > > result;
n3"
@E<rW } ;
`P/87=h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~oX`Gih {
U)6Ew4uRxV typedef picker < T > result;
\ !qe@h< } ;
$g&_7SJ@ #DA ,* 下面总的结构就有了:
K
+l-A>Ic 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。
U9Gg#M4tY 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。
m`9P5[m#x> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S| 至此链式操作完美实现。
@*&`1 !%/2^ G{u(pC^ 七. 问题3
!IC@^kkh{ 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。
$[U:Dk} O^DLp/vM template < typename T1, typename T2 >
fi ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iit 5IV {
&~ '^;hy= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kk$D:UQX }
)u=46EU_ 9|l6.$Me/ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
d04fj/B
UWW'[gEP1 template < typename T1, typename T2 >
v`\ CzT struct result_2
Mt*eC)~Yx {
2v{42]XYf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sB=s .`9 } ;
l(Y\@@t1 X3j|J/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
[!j;jlh7}, 这个差事就留给了holder自己。
=l4F/?u]f@ Z5`U+ ( S;}/ql y template < int Order >
BmFtRbR class holder;
^0(`:* template <>
q
rF:=?`E class holder < 1 >
xgJyG.? {
bC,SE*F\ public :
+HF*X~},i template < typename T >
Eyh(257 struct result_1
I|tn7|*-A[ {
S #C;"se typedef T & result;
50^CILKo7 } ;
A"wso[{ template < typename T1, typename T2 >
SN5Z@kK struct result_2
*qKf!& {
=zRjb> typedef T1 & result;
f!bGH-.r5 } ;
:MILOwF template < typename T >
6.M!WK{+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ge[&og/$ {
(Eo#oX return (T & )r;
D6:"k
2 }
]ZS/9 $ template < typename T1, typename T2 >
uWkuw5; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"9OOyeKu% {
1Ba.'~: return (T1 & )r1;
w-5_Ru }
Wl{wY,u } ;
bj=YFV+ P`y 0FKS template <>
E@8< class holder < 2 >
]64?S0p1c! {
Q@-
h public :
H1 e^/JD) template < typename T >
k-8$43 struct result_1
WO+_|*& {
4p]hY!7 typedef T & result;
x<>In"QV } ;
q&@q/9kz template < typename T1, typename T2 >
.xg, j{%( struct result_2
{3G2-$yb {
}O8#4-E_Ji typedef T2 & result;
Os)}kkja } ;
^w~Utx4 template < typename T >
;mXw4_{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B'KZ >jO {
YvPs return (T & )r;
!po29w:S }
j6&7tK, template < typename T1, typename T2 >
cp5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Am)XbN')1 {
gg QI return (T2 & )r2;
htHnQ4Q }
ZJ}|t } ;
oT[8Iu z/t+t_y ym6gj#2m 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> >。
QE~#eo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
wIK&EGQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[ FNA: `YPNVm<3) return l(i, j) = r(i, j);
=xPBolxm5U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y 9~z7 usOIbrQ return ( int & )i;
S<DS|qOo return ( int & )j;
>TwL&la 最后执行i = j;
P*6&0\af| 可见,参数被正确的选择了。
MUqV$#4@I )Tj\ym-Vl J2Eb"y>/; Pt8 U0)i) Xw<N nvz6 八. 中期总结
"~aCW~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
^r0mx{i& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9 e0Oj3!B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ompkDl\E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2B&|0&WI ^n8r mh_% I:,D:00+ Wo~#R y1+~IjY ee{8C~ 九. 简化
O;~dao 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Pdw[#X<[` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mdPEF)- 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
PV/SzfvIq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pTk1iGfB +-*/&|^等
~$Pz`amT| 2. 返回引用。
FT.;}!"l =,各种复合赋值等
tO]`
I- 3. 返回固定类型。
4^Ghn 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:s`\jJ 4. 原样返回。
}dO^q-t$3 operator,
9?#L/ 5. 返回解引用的类型。
K\`>'C2_V operator*(单目)
J\x.:=V 6. 返回地址。
WZJ}HHePr operator&(单目)
pt+[BF 6P 7. 下表访问返回类型。
"8h7"WR operator[]
2^C>orKQ0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`+O7IyTMA operator<<和operator>>
q+Cq&|4
?2 %#,EqN OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
}0?\H)/edP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B
M$+r(#t `t~Zkb4> template < typename Left >
Gw)>i45: struct value_return
[Oy5Td7[ {
GV T[)jS template < typename T >
PK<+tIm\ struct result_1
G@Y!*ZH*f {
^E(:nxQ6s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>|@i8?|E } ;
~i y]X:U ?#0|A?U template < typename T1, typename T2 >
0O:')R& struct result_2
[:(^n0% {
_M;M-hk/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o 0'!u } ;
Au-h#YV } ;
WVfwt.Y >2w^dI2 a2'f#[as 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@?r[
$Ea1M >l3iAy!sZ 下面我们来剥离functor中的operator()
j6_tFJT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=xq+r]g6 =~f\m:Y return l(t) op r(t)
}hy,
}2(8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e7^B3FOx return op l(t)
X|w[:[P return op l(t1, t2)
qu:nV"~_ return l(t) op
^E^Cj;od@ return l(t1, t2) op
- .EH?{i return l(t)[r(t)]
<yHa[c`L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3/i_?G nF!6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
bYKe5y= 单目: return f(l(t), r(t));
n$oHr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.!pr0/9B 双目: return f(l(t));
%!X|X,b^O return f(l(t1, t2));
U'(@?]2<G 下面就是f的实现,以operator/为例
"$Mz>]3&q jJK`+J,i}X struct meta_divide
Q'B2!9=LB {
%P2l@}?a template < typename T1, typename T2 >
=
olmBXn/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~DYv6-p% {
. h7`Q{ return t1 / t2;
Z/f%$~Ch }
e
1$<,.> } ;
aF41?.s ,p\:Z3{ZH 这个工作可以让宏来做:
7(S66 :K)7_]y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
i=^!?
i template < typename T1, typename T2 > \
`,lry7] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
DQy<!Wb+ 以后可以直接用
bk}'wcX<+] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
p9`!.~[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
-E(0}\ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Glw_<ag[ qTuQ]*[- miTySY6^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
e#t7 <n-}z[09 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'C2X9/!, class unary_op : public Rettype
s9)U", {
(/a#1Pd& Left l;
;LXwW(_6d public :
p-Jp/*R5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9z$fDs}.q 2]}4)_&d<e template < typename T >
s1GR!*z> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N a$eeM {
!JGe
.U5 return FuncType::execute(l(t));
b?kY`LC }
00-cT9C3 psFY=^69o template < typename T1, typename T2 >
}83a^E9L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"-T[D9(A {
+>}LT_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
(E{}iq@2 }
k:QeZn( } ;
<9bfX 91 pRys 5/&v {TL.2 同样还可以申明一个binary_op
[(rT,31cW `]7==c #Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?bH&F class binary_op : public Rettype
m0Geq. {
}nUq=@ej Left l;
<%iRa$i5 Right r;
A+w'quXn public :
Mm)yabP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!y\r.fm!A L}a-c(G+8 template < typename T >
&pzf*|} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}NJKkj? {
'w z6Zt return FuncType::execute(l(t), r(t));
1]A$ }
{Z,_/@}N .C*mDi)wZ template < typename T1, typename T2 >
%;eD.If} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m!K`?P]:N {
('k9X cTPP return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9?XQB%44 }
4=~+Bz } ;
n
"bii7h #PkZi(k
hv &"r /&7: 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
W=:AOBK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lsaA
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
abD@0zr 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。
lDSF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
xwF mY'o 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。。。
3Cw}y55_y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%vil~NU 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)
Uc;~q-??# 下面是修改过的unary_op
K0YQ b&*k m{;j
r< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
p9>1a j2a class unary_op
k5%W8dI {
Vak\N)=u Left l;
8<)ZpB,7 RY
.@_{ public :
.He}f,!f< ^6On^k[|fw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l0 8vF$k|d 02_+{vk! template < typename T >
mCyn:+ struct result_1
D3B] {
45?%D} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;_=N
YG. } ;
PU,%Y_xR UCt}\IJ template < typename T1, typename T2 >
/go|r ' struct result_2
6CCm1F{` {
AP1&TQ,& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rQxiG[0 } ;
5-hnk'
~ Z)}UCi+/". template < typename T1, typename T2 >
zM,r0Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C-@[= {
.VCF[AleS
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D5bPF~q }
)bWopc k8?G%/TD template < typename T >
5a-x$Qb9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4[(NxXH8M {
I>GBnx
L
return OpClass::execute(lt(t));
rz0)S
py6 }
B[I9<4} [j}JCmWY } ;
_i_P@I<M|~ )q66^%;S 35Yf,@VO 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
nwp(% fBo 好啦,现在才真正完美了。
wFX9F3m 现在在picker里面就可以这么添加了:
Gl@{y ( UE{$hLI?g template < typename Right >
1ysQvz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?-zuy US {
OXm`n/64+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z}TLk^_[ }
g)5mr:\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\BuyJskE ^)wKS]BQ.. zak|* _ a'-u(Bw d:kn%L6k_ 十. bind
Wqkzj^;"G 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Wqkb1~]#Y 先来分析一下一段例子
o{6q>Jm Y
hQ)M5 N+ak{3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
pCDN9*0/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`%
QvCAR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j*5IRzK1%0 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
X@"G1j >/ 我们来写个简单的。
mU]VFPr5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[ /YuI@C,@ 对于函数对象类的版本:
\ )=WA! xorafL template < typename Func >
qm3H/cC9+ struct functor_trait
4EHrd;| {
>1(J typedef typename Func::result_type result_type;
u4_QLf@I } ;
3 3|t5Ia 对于无参数函数的版本:
{"+M%%`*# PJcfiRa'jQ template < typename Ret >
s-_D,$ | struct functor_trait < Ret ( * )() >
=#/Kg_RKL {
m`9nDiV typedef Ret result_type;
f4fBUZ^ A } ;
L;*
s-j6y 对于单参数函数的版本:
NNF"si\FE K8aqC{ template < typename Ret, typename V1 >
*68 TTBq( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:{2~s {
'Y /0:) typedef Ret result_type;
O 5:bdt. } ;
Z(7kwhP[` 对于双参数函数的版本:
g_1#if& fO$){(]^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dYwkP^KB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PR
Mg6 {
&s='$a;4 typedef Ret result_type;
UWF
\Vx*)b } ;
[Q0V 5P~Q' 等等。。。
B
ytx.[zbX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{Q3OT +?Ii=* 7n template < typename Func >
X3\PVsH$K struct func_return
ly-(F2 {
W;'fAohr template < typename T >
E?G'F3i struct result_1
J7* o%W*V {
X58U>4a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4%^z=% } ;
{_Wrs.a'8 755,=U8'wi template < typename T1, typename T2 >
?id)
2V0s struct result_2
VD$5 Djq {
,\s`T O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z-U u/GjB } ;
l cie6'< } ;
`UTPX'Vz d/bimQ 4LKpEl.= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BS*79heY $
]s^M=8 template < typename Func, typename aPicker >
N<9 c/V class binder_1
y)fMVD"( {
7a1o#O Func fn;
,7LfvZj4[ aPicker pk;
B;r_[^ public :
3'Y-~^ml| ^Hv&{r77 template < typename T >
.;]WcC<3 struct result_1
pL"{Uqi {
x
;|HT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TKR#YJQ?K } ;
$<v4c5r]O t,?,T~#9 template < typename T1, typename T2 >
q<
XFw-Pv struct result_2
\ZZ6r^99 {
5c` ;~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AH#mL } ;
%):_ cu N9RG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Nvgi&iBh8 i%-yR DIX template < typename T >
t1Fqq4wRi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
In1W/? {
;OlnIxH(W return fn(pk(t));
1'qXT{f/~ }
~.:{
Ik] template < typename T1, typename T2 >
J<0{3pZY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9wYm(7M6 {
~_fc=^o return fn(pk(t1, t2));
wa8jr5/k" }
a9-Mc5^'n } ;
NPK;
$@L;j qWhW4$7x 一目了然不是么?
Y~vk>ZC 最后实现bind
H?=W]<!W{y :1A:g^n W3,r@mi^s7 template < typename Func, typename aPicker >
Ddr.6`VJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gAD f9x"b {
x4I!f)8Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
tnJ7m8JmC }
O2Qmz=% MJ JC6: 2个以上参数的bind可以同理实现。
[P
&B 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<[k3x8H' dPEDsG0$a 十一. phoenix
5p#0K@`n/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ESCN/ocV [c3!xHt5O for_each(v.begin(), v.end(),
3Y)&[aj (
}_nBegv do_
rRRh-%.RU [
.V
hU:_u cout << _1 << " , "
t`8Jz~G` ]
R4'.QZ-x .while_( -- _1),
3+Lwtb}XPF cout << var( " \n " )
j2D!=PK; )
v
WXo# );
th{f|fm62 G3_7e A#; 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:
=`3r'c 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
l ms^|? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
KNeVSZT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
h>`[p,o H1k)ya x4_ -s0SQe{!_ template < typename Cond, typename Actor >
p%$r\G-x class do_while
bo=H-d| {
~rV $.:%va Cond cd;
[)I^v3]U Actor act;
S%\5"uGa public :
+ywz@0nx template < typename T >
jr`T6!\ struct result_1
]Ozz"4Z {
~!({Unt+' typedef int result_type;
8WytvwB} } ;
2U[/"JL >)WE3PT/O" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u.2X" k{f1q>gd template < typename T >
f!+d*9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x<l 5wh {
&u:U"j do
spA|[\Nl {
96\FJHtZ act(t);
$*{,Z<|2 }
;l;jTb ^l while (cd(t));
"Erphn return 0 ;
NuO@Nr }
DNmC
} ;
\Q#pu;Y*N] ^6l5@#)w usc/DQ1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z2W&_(^.h 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
l iY/BkpH 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
@g[ijs\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Ov(k:"N 下面就是产生这个functor的类:
Zg_b(ks \l=A2i7TQ vVB WhY] template < typename Actor >
O.dZ3!!+ class do_while_actor
!*c%Dj {
!S<p"
Actor act;
SVa^:\"$[ public :
glch06 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
bD
v&;Z 8;qOsV)UDT template < typename Cond >
mg*iW55g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!"hlG^*9 } ;
Z84w9y7O< d*TH$-F!p yHY2 SXm 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_Q #[IH9 最后,是那个do_
HHx5VI ]fY:+Ru :LuA6 class do_while_invoker
&v]xYb)+< {
\/dOv[ public :
p_xJKQS template < typename Actor >
%5L~&W}^" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&4wSX{c/P {
lGet)/w;c return do_while_actor < Actor > (act);
ZW))Mx#K=T }
E7$ aT^ } do_;
LI-ewea \ $TM=Ykj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T pCXe\W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
rE"FN~9P 最后来说说怎么处理break和continue
<DMm
[V{ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
]Y,V)41gCE 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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