一. 什么是Lambda
``k[CgV 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
poW%F zj 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,
\By_mw ^gx~{9`RR u8KQV7E "Y L^j~A class filler
(>A#|N1U {
5o 5DG public :
)uOtQ0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
c8[kL$b;j } ;
L-E?1qhP> _[z)%`kay (nq""kO6' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
syg{qtBz^ %i3[x.M !Whx^B: mxF+Fp~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lMu9Dp W`vPf ?+7~E8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w (RRu~J F*#!hWtb \8<[P(!3 C^,baCX 二. 战前分析
UW8yu.`? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:3R3>o6m 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
dtY8>klI 8g)$%Fy+N ^_\m@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]!sCWR /* --------------------------------------------- */
E"p _!!1 vector < int *> vp( 10 );
K<::M3eQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5<`83;R9 /* --------------------------------------------- */
7J5jf231 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
FO[ s;dmzu /* --------------------------------------------- */
kG5+kwV=: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3=oxT6"k /* --------------------------------------------- */
Q.eD:@%iE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H'udxPF /* --------------------------------------------- */
.!L{yU, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
--"5yGOL l
lcq~*zz
Nb3O>&J x?B`p"ifS 看了之后,我们可以思考一些问题:
@<$m`^H 1._1, _2是什么?
v)O].Hd 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
J5jI/P 2._1 = 1是在做什么?
6p&2A 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
( z)#}TC Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V*O[8s%5v H1q,w|O9j ;:oJFI#; 三. 动工
OhN2FkxL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ws0)B8y,| f
]_ki &g90q DVwB}W~ template < typename T >
:oW 16m1` class assignment
XSN=0N!GB {
P8h|2,c% T value;
q>K3a1x public :
XaE*$: assignment( const T & v) : value(v) {}
Z-4/xi7 template < typename T2 >
Q6URaw#Yt` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)i.pE]!+ } ;
w{ _g"X ~ehN%- A:y^9+Da 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`_1fa7,z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x%H,ta% x\ #K2 p>J@"?%^ l44QB8
9 class holder
6A=k;do {
xH`
VX-X3 public :
N$t<&5+ template < typename T >
pN9U1!|uam assignment < T > operator = ( const T & t) const
6hR `sE {
C7W<7DBf return assignment < T > (t);
<3j`Z1J }
c+z [4"rYL } ;
x<rS2d-Y t OJyj49^a C .B=E"e 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
/%jX=S.5h< ;K>'Gl static holder _1;
:eL[nyQr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
U}Puq5[ ? uJ0'`Q?6R9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
nvwf!iU6 而不用手动写一个函数对象。
UEx<;P8rP ^C~R)M:C FAc^[~E !wEe<], 四. 问题分析
hW!n"qU 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a
@3s71 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
-'D~nd${ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T4}Wg=UKg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
* Wp?0CP 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.)WEg|D0Ku (xTGt",_Jo 五. 问题1:一致性
Qa:[iF 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?|
!"RRw&0M 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"Lk BN0D b+arnKo1fk struct holder
.I#_~C'\ {
iWA?FBv //
gxUa-R template < typename T >
?VRsgV'$ T & operator ()( const T & r) const
]2|fc5G' {
4e|N^h*! return (T & )r;
$~1mKx]] }
Val"vUZ } ;
za 7+xF
@'M"c
q 这样的话assignment也必须相应改动:
Tjv'S
< 5#X R1#` template < typename Left, typename Right >
q7soV(P class assignment
.$y'>O*$G {
>O
rIY Left l;
(@!K tW Right r;
[N9yWuc public :
`s
UY$Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HIE8@Rv/3 template < typename T2 >
a(?)r[= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?GhMGpdMq } ;
Z'!ORn#M {{M/=WqC 同时,holder的operator=也需要改动:
}hg2}g99 eYlI }; template < typename T >
GBpdj}2= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
n=$ne2/ {
.<fdX()e, return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q}<QE:-&E }
J}8p}8eF, O(=9&PRi 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
]&D=*:c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r1vS~
4Z |nLq4. return l(rhs) = r;
Rmn{Vui9\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
r7?nHF 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o37oR v] |7A}LA template < typename Tp >
{=Jo!t;f class constant_t
coPdyw'9& {
Ck%if const Tp t;
Q_iN/F public :
-}!mi V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OX]P;#4tU template < typename T >
^=5y; const Tp & operator ()( const T & r) const
s]kzXzRC? {
1t^9.!$@y return t;
4J(-~ }
Q/4ICgo4 } ;
,!%E\` cqs.[0 z#B 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
s7:H 下面就可以修改holder的operator=了
#Y Lr8|S template < typename T >
(>x05nh assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a:HN#P)12 {
~$[fG}C.K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q^zG+FN }
-gba&B+D" MVvBd3 同时也要修改assignment的operator()
Tl[*(|/C f#GMJ mCQs template < typename T2 >
&^HVuYa.0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+0Q +0: 现在代码看起来就很一致了。
kb/BEJ #wRhR>6 六. 问题2:链式操作
_TsN%)m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1t?OD_d!8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
A9K$:mL<2 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。
]a~sJz! 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。
n@;B_Bt7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zG 9D
Ph =VZ_';b h template < typename T >
e?+-~]0 struct result_1
m$v >r\*X {
\>lA2^Ef typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=l*xM/S } ;
zP2X}VLMo zYY]+)k? 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:
G?XA",AC Mb\(52`)Q template < typename T >
,>kVVpu struct ref
1%N*GJlwJ {
'OP0#`6` typedef T & reference;
a9{NAyl<oo } ;
V!^0E.?a template < typename T >
' F9gp!s8~ struct ref < T &>
&<uLr
*+* {
ZOa| lB (, typedef T & reference;
{y6h(@I8\ } ;
4\v &8">LL to&,d`k=- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{!qnHv\S Ma$~B0!;s template < typename T >
l*&N<Yu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"qR, V9\ {
Kn@#5MC
rU return l(t) = r(t);
v3M$UiN,: }
.43cI( 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。
F4z#u2~TC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Vym0|cW =MJB: 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
~XuV:K3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YCxwIzIR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M_ %-A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Khc^q*|C) 最后的布局是:
gVzIEE25 Add
~:f..|JM / \
R"P-+T=7M Divide 5
ZBY2,%nAo / \
WfG +_iP? _1 3
@Bhcb.kbq 似乎一切都解决了?不。
'=Lpch2J 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。
*kqC^2t 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。
t? 6 et1~ 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:
>jIn&s!} _&S#;ni\c template < typename Right >
BYM6cp+S assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{9V.l.Q Right & rt) const
O]@#53)Tz {
_]4p51r0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pl1CPxSdO }
dr=Q9% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>&S}u\/ 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。
<YU4RZ 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。
YkB@fTTS 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。
_Q
I!UQdW 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。
*.|%uf. 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?
t $Rc
0 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:
BPt? 3tC 1Pw1TO"Z
template < class Action >
VlA]A,P}i class picker : public Action
-XCs?@8EQ {
>Q=^X3to public :
9.M'FCd~M picker( const Action & act) : Action(act) {}
R3|4|JlGR // all the operator overloaded
.|R4E } ;
N\|z{vn O=}Rp1 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。
1a{r1([) 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:
B^P&+,\[} &*+$38XE^ template < typename Right >
f?k0(rl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h L [ eA {
W>d)( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%ZWt 45A }
9ABU^ig HV/:OCK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^OWG9`p+ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h`1<+1J9
Fl=H5HR template < typename T > struct picker_maker
UiH7 {
EC,`t*< typedef picker < constant_t < T > > result;
w($a'&d`0 } ;
iUR ij@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YFB>GQ; {
V)/J2 -w typedef picker < T > result;
,/b!Xm: } ;
0@cIj
] pIcg+~ 下面总的结构就有了:
qNj?Rwc 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。
4y7_P0}:B 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。
-]zb3P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"*t6KXVaM 至此链式操作完美实现。
ZuGd{p$ %hYgG;22 '_.qhsS 七. 问题3
pz['o 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。
0 N>K4ho6{ zQY ,}a template < typename T1, typename T2 >
1;=L]
L? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bGeIb-|( {
3jxC}xz) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
g3NUw/]# }
%w65)BFQ L>sLb(2\i 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:
nI6ompTX !mUJ["# template < typename T1, typename T2 >
e~lFjr] struct result_2
}BlyEcw'aN {
Io3-\Ff typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$Xlr@)% } ;
!X-\;3kC0 a#r{FoU{M8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
J3
Q_ 这个差事就留给了holder自己。
B0Wf$
s^7t v~L\[&|_ zG ='U template < int Order >
lF}@@e)N class holder;
z fSE7i0 template <>
mk1R~4v class holder < 1 >
l6HtZ( {
ekyCZ8iai public :
4};@QFT* template < typename T >
(cLK hn@ struct result_1
&]n }fq {
t(*n[7e typedef T & result;
6Oy:5Ps8a } ;
(X"5x]7] template < typename T1, typename T2 >
P knOeW"j struct result_2
X|hYZR {
G`0O5G:1 typedef T1 & result;
<9fXf* } ;
/OztkThx= template < typename T >
iiq
`:G
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:wIA.1bK} {
tz;o6,eb return (T & )r;
F7JO/U^oU }
6L8nw+mEK template < typename T1, typename T2 >
:;eOhZ=_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9S]pC?N]E {
c%doNY9Q return (T1 & )r1;
^vd$j-kjTP }
u9S*2' } ;
}=bzUA`C UDi(7c0. template <>
]w6F%d class holder < 2 >
3?FY?Q[ {
$mM"C+dD public :
x&;AY template < typename T >
$mGzJ4& struct result_1
VX.LL
5 {
j
"<?9/r typedef T & result;
8m
iJQIq } ;
sX~E ~$_g template < typename T1, typename T2 >
QZvQ8 struct result_2
{k.:DH) {
fKY-@B[| typedef T2 & result;
7Fo^:" } ;
j.Uy>ol template < typename T >
\ 2y/: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,V9qiu=m
{
uZn_*_J! return (T & )r;
j_90iP^5: }
*x2!N$b template < typename T1, typename T2 >
qA7,txQ: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L%v@|COQ3 {
TzaeE
return (T2 & )r2;
p+=zl`\=| }
md{nHX& } ;
K@1gK<,a -rcEG! E6~VHQa2? 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> >。
n}Z%D-b$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[ ft6xI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
akbB=:M,x 2K>1,[ C'Z return l(i, j) = r(i, j);
Ql5bjlQdO 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
o
i'iZX ),N,!15j, return ( int & )i;
%W D^0U| return ( int & )j;
X:Z3R0 最后执行i = j;
p)B/(% 可见,参数被正确的选择了。
J(#6Cld`c G;cC!x< O"~[njwkE M%ecWr!tj !8UIyw 八. 中期总结
+C!GV.q[ 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:
QYo04`Rl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:&
Dv!z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kfas4mkc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*.nSv@F aWTurnee^ <MG&3L.[ kNWTM%u9 bxh-#x
& <1I4JPh>x 九. 简化
f{VV U/$ 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。
|Yw k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6inAnC@I 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:
>C_G~R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3mU~G}ig +-*/&|^等
hev;M)t 2. 返回引用。
$rW(*#C =,各种复合赋值等
CJN~p]\ 3. 返回固定类型。
bh5D}w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=|AYT6z, 4. 原样返回。
}d}sC\>U operator,
]
hK}ASC 5. 返回解引用的类型。
%7mGMa/ operator*(单目)
n32"cFPpT 6. 返回地址。
DQ+6VPc^o operator&(单目)
\l(J6Tu 7. 下表访问返回类型。
8zeeC
eI U operator[]
W6>t!1oO+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
JqO1 a?H operator<<和operator>>
I;JV-jDM i;{lY1 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。
'/qy_7O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d%k7n+ICQ4 \}h template < typename Left >
L<=Dl struct value_return
A3tv'-e9 {
4#>Z.sf template < typename T >
KS(H_&j struct result_1
AjEy@/ {
=_BHpgL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y)/|C7~W } ;
%bTuE' `b 4Lg
,J9 template < typename T1, typename T2 >
sDNWB_~ struct result_2
_Vp"G)1Y {
*y?6m,38V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0^S$_L } ;
DcBAncsK } ;
O0jOI3/P% mhrF9&s s.7=!JQ#]p 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%`k [xz AR( gI]1 下面我们来剥离functor中的operator()
bu6Sp3g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
A{;"e^a-^l z<9C- return l(t) op r(t)
*;}xg{@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D*2*FDGI return op l(t)
ORrZu$n`p return op l(t1, t2)
yq|yGf(4& return l(t) op
|*JMPg?zI return l(t1, t2) op
=5*Wu+S4r return l(t)[r(t)]
plPPf+\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J|{50?S{^
t* Ct* 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:
S||W 单目: return f(l(t), r(t));
EGgw#JAi#t return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'6vo#D9M 双目: return f(l(t));
34Gu @" return f(l(t1, t2));
hK)'dG* 下面就是f的实现,以operator/为例
3}s]F/e n*$g1 HG6 struct meta_divide
/UK?&+1qE {
\h3HaNC template < typename T1, typename T2 >
RK-bsf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
dQSO8Jf {
Pa0W|q#?X return t1 / t2;
>ye.rRZd` }
M`K]g&57hL } ;
mW!n%f <eMqg u 这个工作可以让宏来做:
V-#JV@b GdUsv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Wap4:wT template < typename T1, typename T2 > \
{.k IC@^O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}Fu1Y@M% 以后可以直接用
uMva5o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]/Nt 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
7xO05)bz (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。。。)
D$4GNeB+# 'z,kxra|n \5&Mg81 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
R98YGW_
dT ^@8XJ[C,_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`},:dDHI class unary_op : public Rettype
nG3SDL#(k {
n\D/WLv M Left l;
`XE>Td>Bs public :
\Y"S4<"R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0cKsGDm 2;T?ry7 template < typename T >
WqefH{PB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wxcJ2T d H {
J'|[-D-a return FuncType::execute(l(t));
4|&/#Cz^Y }
Czw]5 :'%|LBc0 template < typename T1, typename T2 >
|MKR&%Na typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lHM}
E$5 {
lz>00B<Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
oy
jkk }
j?*n@' } ;
$!. [R} r4[=pfe25 (*r2bm2FPO 同样还可以申明一个binary_op
r3?8nQ$ +|bmUm<2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`^{G`es class binary_op : public Rettype
5'f_~>1Wt {
H0inU+Ih Left l;
PTe$dPB Right r;
5P<1I7d public :
0vLx={i binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1J1Jp|j. *A!M0TK?i, template < typename T >
A4(L47^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KB~1]cYMp {
,d/$!Yf return FuncType::execute(l(t), r(t));
{@L{l1|0 }
gQik>gFr !bLCha\ template < typename T1, typename T2 >
mY"Dw^) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6{i0i9Tb {
u,iiS4'Ze return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i#YDdz }
<H]PP6_g: } ;
;DX{+Z[ Q(N'Oj:J 0_je@p+$
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)a 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{(-923|, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z^gz kXx7 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。
j,].88H 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%LC)sSq{H 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。。。
gYbvCs8O! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_5n2'\] H` 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)
FEhBhv|m 下面是修改过的unary_op
rMWvW(@@D o/,%rA4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
74
ptd, class unary_op
0P$19TN {
hU( Left l;
NM9ViYm>P
Rq| 5%;1 public :
RgFpc*.T "fNv(> -7s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*vBhd2HO B> i^ w1 template < typename T >
Hh](n<Bs struct result_1
kKbbsB {
H4v%$R;K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`4@`G:6BL } ;
*tZ3?X[b |U1u:=[ template < typename T1, typename T2 >
5C*Zb3VG4 struct result_2
p({|=+bl {
NY?iuWa*g typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/Tl ybSC1 } ;
)N{PWSPs ]igCV template < typename T1, typename T2 >
"e\73?P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O+XQP!T {
oKSW:A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$(J)F-DB i }
AS0(NlV _kOuD}_| template < typename T >
i-0AcN./p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T06w`'aL {
<5]_u: return OpClass::execute(lt(t));
4mBM5Tv }
UlN}SddI9 L}8 }Pns?& } ;
j }^?Snq rf$[8d \2@9k` 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
J=^5GfM)J 好啦,现在才真正完美了。
ND9;%<80 现在在picker里面就可以这么添加了:
_jkJw2+s\
v/KTEM template < typename Right >
B7{j$0fm* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]6=opvm {
+W>tdxOh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V /OW=WCzN }
cEJ_z(\=hr 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
F r2
+p ,h3,&,
~|KMxY(: ?aG ~E d9D*w/clMi 十. bind
#2.C$ 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。
5hCfi 先来分析一下一段例子
mn<ea& *LmzGF| |@-y+vbA* int foo( int x, int y) { return x - y;}
Dhg/>@tw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Eh_[8:dK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nzYFa J + 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。
jaux:fU 我们来写个简单的。
dnPr2oI?I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4f0dc\$ 对于函数对象类的版本:
GEb)nHQq |("5 :m template < typename Func >
hW cM. struct functor_trait
NX+
eig</- {
;rF:$37^ typedef typename Func::result_type result_type;
gY=+G6;=< } ;
HZ2 zL17 对于无参数函数的版本:
KRcg f;ycQc@f template < typename Ret >
T?5F0WKi struct functor_trait < Ret ( * )() >
`+r5I5 {
IZ4jFgpR typedef Ret result_type;
8J9o$Se } ;
{24Pv#ZG#^ 对于单参数函数的版本:
'Uo:b< ~u-`L+G"6 template < typename Ret, typename V1 >
h"nv[0!) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0$nJd_gW_ {
U`'w{~"D% typedef Ret result_type;
:(x 90;DW } ;
/%N~$ &wW 对于双参数函数的版本:
wA)R7%& 2,%ne ( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]gj@r[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.^1=*j(; {
6Ue6b$xE typedef Ret result_type;
t!Av[K } ;
Vk~}^;`Y 等等。。。
G}~b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
d{GXFT;0 WI'csM;M# template < typename Func >
ma*9O |v^ struct func_return
4'; [' {
<$9AP template < typename T >
I3aEg struct result_1
||,;07 {
&c@I4RV|q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QnOa?0HL/ } ;
p|bpE F=U ~E`A, template < typename T1, typename T2 >
AAl`bhx'n struct result_2
"ChBcxvxb: {
$S cjEG:6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d ly 0874 } ;
&k{@:z } ;
AU$5"kBE %I=J8$B]f I~T?tm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
uc"u@ _M Ul@'z| template < typename Func, typename aPicker >
$1@{Zz!S class binder_1
Hm^p^,}_x {
{S&&X&A`v Func fn;
*AN#D?X_ aPicker pk;
|m EJJg`"7 public :
XAFTLNV> g%[Ruugu template < typename T >
IH0^*f struct result_1
9VY_gi=vL {
ohyUvxvj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p]g/iLDZ } ;
?^+|V,< q
B2#EsZ template < typename T1, typename T2 >
1Q$ M/} struct result_2
xX>448= {
U)o8Tr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LOYv%9$0*p } ;
jH G(d$h aH#|LrdJ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nBj7 Q!lW Fu><lN7 template < typename T >
4%{m7CK} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y|mR'{$I {
TPzoU"
qh return fn(pk(t));
/kq~*s }
}R'oAE}$ template < typename T1, typename T2 >
yI;Qb7|^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)G|UB8] {
Mt:(w;Y return fn(pk(t1, t2));
?0<3"2Db~ }
>y@w-,1he } ;
K&h|r`W( lqs_7HhvRS ;Os3
! 一目了然不是么?
<Jk|Bmw; 最后实现bind
i\'N1S<D #>V;ZV5" _8>"&1n template < typename Func, typename aPicker >
w$!n8Aqs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/L
4WWQ5 {
"8X+F% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'huLv(Uu }
RPWYm ro{MDs 2个以上参数的bind可以同理实现。
x1et,&, 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。
>j?uI6Uw G#C)]4[n 十一. phoenix
hU{%x#8}lK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EKf4f^< k4P.}SJ? for_each(v.begin(), v.end(),
57}q'84 (
~eP2PG do_
;D7jE+ [
cG'Wh@ cout << _1 << " , "
Ww~0k!8,t ]
l9h;dI{6 .while_( -- _1),
73.b9mF cout << var( " \n " )
m~K]|]iqQ )
zl[JnVF\6 );
CAA~VEUL L5W>in5( 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:
$9~1s/(' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@:@rks& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qr9F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@n(In$ ^q`*!B9@ Vmc)or*# template < typename Cond, typename Actor >
ZJ(!jc$"*% class do_while
aBnbu
vp {
URgF8?n Cond cd;
pS\>X_G3 Actor act;
AngwBZ@ public :
._Xtb,p{ template < typename T >
lUEyo.xVt struct result_1
7w*&Yg] {
d8#j@='a* typedef int result_type;
2'U9!.o } ;
%U7B0- hz%IxI9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EoeEg,'~F EiUV?Gvz template < typename T >
P$Q&xN<#) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~aG-^BAS {
(Nahtx!/9 do
hd;I x%tq> {
rzHa&:Y act(t);
F e.*O` }
P+0xi while (cd(t));
=*Xf(mh c return 0 ;
MjTKM; }
Hi9z<l=$
} ;
9_3M}|V$^e &?6w2[} \tx/!tA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}nl)*l 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。
rYQ@"o0/Y 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。
CdO-xL6F 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。
$NHWg(/R@ 下面就是产生这个functor的类:
pt#[.n#f MavO`m&Cg (SK5pU template < typename Actor >
]w>fnew class do_while_actor
N sL"p2w~ {
uw!|G> Actor act;
"S:N-Tf%U public :
z%tu6_4j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S+Yg!RrNqj ;g
jp&g9Q template < typename Cond >
6,1|y%(f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5QJL0fc } ;
h$\hPLx qGCg3u6 [udV } 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V&H8-,7z 最后,是那个do_
(02(:;1 w>_EM&r6~u zP}v2 class do_while_invoker
)6^xIh {
rU@?v+i public :
3 H2;mqq template < typename Actor >
I >Q,]S1h do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VYo;[ue([ {
dy?|Q33Y" return do_while_actor < Actor > (act);
v!A|n3B]p }
wtS*w } do_;
,&]`
b#Rc V JL;+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W2h[NimU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l$_rA~Mo 最后来说说怎么处理break和continue
z&,sm5Lb 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。
T
l(uqY?9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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