一. 什么是Lambda
wexa\o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s"x(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,
T2 /u7<D- )|KZGr <"nF`'olV (>`S{L
C>s class filler
]s`cn}d {
LXm@h public :
+ De-U. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1l\.>H\E } ;
x/IAc6H~_8 v-}B
T+ P7*?E* 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:
c!] yT0v&s M>u84|` 1HUe8m[#3 yXBWu=w3`O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RSIhZYA .5iXOS0
G yH]w(z5Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8r48+_y3u pf#~|n#t U\dLq&=V YZz8xtM<2 二. 战前分析
!jRs5{n^Ol 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。
a@m
64l) 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
:+%Yul XF?"G<2 =:m6ge@C&H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ai;- _M+$ /* --------------------------------------------- */
A#nSK#wS61 vector < int *> vp( 10 );
NUX$)c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nBzju?X)I /* --------------------------------------------- */
3#Xv))w1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'[Bok=$B) /* --------------------------------------------- */
h&x;#.SYK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
VF g"AJf /* --------------------------------------------- */
3<}r+, j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_A6e|(.ll /* --------------------------------------------- */
GW0e=Y=LR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K'b #}N\ QaSRD/,M bH.f4-.u>) WTwura, 看了之后,我们可以思考一些问题:
M^0^l9w 1._1, _2是什么?
i?6#>;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。
#fq&yjl#A 2._1 = 1是在做什么?
6d;RtCENo 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。
'@WS7`@-y 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。
ef:YYt{|q B4w/cIj_ HA~BXxa/ 三. 动工
~--F?KUnL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4AYW'j C sNsWz.DLT# :Kk+wp}f# $pj;CoPm template < typename T >
eV( class assignment
Wn5xX5H C {
s \q
m T value;
q!<n\X3]u public :
j Kp79]. assignment( const T & v) : value(v) {}
sH :_sOV* template < typename T2 >
7a4h7/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
sg4TX?I } ;
$8fJ DN BZk0B? "/{H=X3was 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!%>(O@~"| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%!OA/7XbG j:[#eC AV;x'H7G 0"koZd,c class holder
InB'Ag" {
k<k@Tlo public :
=S|dzgS/ template < typename T >
im"3n= assignment < T > operator = ( const T & t) const
} /aqh ;W {
077 wk return assignment < T > (t);
~)
vz`bD1 }
>?r8D48` } ;
$uYfy< 73kI%nNB 5]Y?NN,GR 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
eI=:z/pd R|-!5J4h static holder _1;
A (ZtA[G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;oVFcZSA #>O+!IH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:$N{NChx 而不用手动写一个函数对象。
7loIjT7 m&+V@H 7o$S6Y;c4 rWN%Tai- 四. 问题分析
9lc{{)m2) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Gr!@ih^ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@K}Bll.E 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'%KaAi$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9&'HhJm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_PGS"O?j sQ8kLS_q8 五. 问题1:一致性
j&Y{
CFuZ 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?|
)q>q]eHz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.t$1B5 "T' QbK0 struct holder
[ Ru( H {
0;2ApYks //
?Y_!Fr3V template < typename T >
lh*!f$2~ T & operator ()( const T & r) const
(dAE {
rz.`$ return (T & )r;
WU{9lL= }
mEq>{l: } ;
~o8x3`CoF [k
这样的话assignment也必须相应改动:
nD#uOep9 _TjRvILC template < typename Left, typename Right >
"~6IjW*/ class assignment
RBV*e9P% {
TQ25"bWi Left l;
#EIcP=1m4 Right r;
fU^5Dl public :
;6{{hc4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@%rj1Gn template < typename T2 >
$im6v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cD]#6PFA } ;
Z2&7HTz +"JQ5~7 同时,holder的operator=也需要改动:
RwDXOdgu MsjC4(Xla. template < typename T >
YAYwrKt assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R|R3Ob.e {
W>J1JaO return assignment < holder, T > ( * this , t);
osI0m7ws: }
K8/I+#j 7nk3^$| 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。
z9ZS&=> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
17yg ~ ew*;mQd return l(rhs) = r;
BD&AtOj[, 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。
SI:Iv:> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x)-n[Fu N3@gvS template < typename Tp >
ee#\XE=A class constant_t
T)*tCp] {
{|R +|ow const Tp t;
la89>pF public :
nVGWJ3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
smat6p[ template < typename T >
c{wob%!> const Tp & operator ()( const T & r) const
?<D1]Xv {
RgLk AHA return t;
JeU1r-i }
apv"s+ } ;
Sbjc8V ut ;-!O+c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h#]LXs 下面就可以修改holder的operator=了
wo_iCjmK 0t.v template < typename T >
p@%H.
5&& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uAv'%/ {
<M M(Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I0(nRu<
}
VpWpC& 0m'tPFQ| 同时也要修改assignment的operator()
4/E>k <MA !E9A=u{ template < typename T2 >
HOlMj!. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4nGr?%> 现在代码看起来就很一致了。
8|-064i> 95oh}c 六. 问题2:链式操作
<O9.GHV1v 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TPWqiA?3Cp 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。
& 6~AY:0r 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。
G-W(giF;NO 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。
uG7ll5Yy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:hUt7/3c X.JPM{] template < typename T >
.*+e?- struct result_1
SAGECK[Ix {
sr`)l& t? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U$T
(R2@ } ;
BH^8!7dkT * ;<>@* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
{iq)[)n 6cbIs_g template < typename T >
a~O](/+p; struct ref
CB>O%m[1 {
DK }1T typedef T & reference;
J)_IfbY } ;
99&PY[f:{ template < typename T >
WkK.ON^ struct ref < T &>
%!p/r` {
z)&GF$* typedef T & reference;
{b90c'8?a } ;
i-31Cxb p$bR M`R&s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;Ak 6*Sr dJUI.!hv; template < typename T >
`&qeSEs\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J7s\
{
c9axzg
UA return l(t) = r(t);
n]J;BW&Av }
,)P6fa/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=Ye I,KbA) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hPgDK.R' MU5#ph 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-'Y@yIb _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
e*jfxQ=qG _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/_CSRi& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L$s;tJ 最后的布局是:
_chX
{_Hu- Add
i`HXBq!|w / \
Pqb])-M9p Divide 5
_U/C G<n / \
rc)vVv _1 3
yB,{:kq7D 似乎一切都解决了?不。
%<Kw 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。
D-4\AzIb 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。
{B+{2;Zk 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:
ICB'?yZ,
Xw{Qktn template < typename Right >
Y#aHGZ$i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rH5'+x K Right & rt) const
CHNIL^B {
_#rE6./@q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d@,3P)? }
&P3ep[]j 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_!C'oG6s? XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
jq"iLgEMO 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
|_`wC 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
_^cFdP)8| 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
aO>Nev 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
>KMTxHE`+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
0I
\l_St@ TNK~ETE4 template < class Action >
S#l6=zI7^R class picker : public Action
0xe*\CAo {
lpHz*NZ0 public :
u&s>UkR picker( const Action & act) : Action(act) {}
/6a617?9J // all the operator overloaded
SYmiDR } ;
k>dzeH b~<Tgo_/jf Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
2%zJI"Ic 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
TBp$S=_** rytaC( template < typename Right >
WnZn$N. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:OvTZ ?\ {
;L.RfP"5< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YsXf+_._ }
r>gU*bs( ]^
"BLbDZ@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NY!"?Zko 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
64h$sC0z/e }iCcXZ&5^ template < typename T > struct picker_maker
?v$kq}Rg {
~G*eJc0S: typedef picker < constant_t < T > > result;
!K319 eE } ;
&fuJ% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
CH3bpZv {
" .:b43Z typedef picker < T > result;
`SGI
Qrb } ;
*{e?%!Q Zo(p6rku 下面总的结构就有了:
}|!9aojr 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。
/~B\1 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。
)/2J|LxS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2or!v^^u 至此链式操作完美实现。
"T,^>xD |<Gq^3 2 4ZN&Yf` 七. 问题3
js<}>wD7< 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。
Msea kF r%DaBx!x8 template < typename T1, typename T2 >
cf
~TVa)M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=ijVT_|u0 {
)RE~=*?d return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/i }
`lA[-x~ / %:%la% 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:
z3X:.% a'm\6AW2) template < typename T1, typename T2 >
^~:&/ 0 struct result_2
Y;[#~3CA {
#O2e[ E- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!-gjA@Pk } ;
W
n43TSs- a="\?L5 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?
4RYvI! 这个差事就留给了holder自己。
,V}Vxq3 t<QSp6n"" G8E=E<Yg~ template < int Order >
r=o\!sh[ class holder;
A(<"oAe| template <>
21\t2<" class holder < 1 >
PC3-X['[ {
-6./bB g public :
*f4BD|| template < typename T >
n:P5m9T struct result_1
IFg(Ze~ {
+S3r]D3v/ typedef T & result;
+,BJ4``*k } ;
n-Qpg template < typename T1, typename T2 >
5QoU&Hv struct result_2
)5(Ko<" {
9q=\_[\[ typedef T1 & result;
4M4oI . } ;
hz8Z)xjJ V template < typename T >
V.k2t$@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=*Ad {
l~v
BA$, return (T & )r;
9/nS?>11 }
6q!smM template < typename T1, typename T2 >
R:LThFx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~wdKO7fs {
?{Gf'Y}y& return (T1 & )r1;
H#+?)<UQ }
(i*;V0 } ;
c8
xZT $_P*Bk) template <>
pd1V8PZSG class holder < 2 >
#g6*s+Gm {
VP<_~OLc public :
}N6r/
VtOQ template < typename T >
+UTs2*H/^ struct result_1
u3>Dvl@ {
s{]2~Z^2od typedef T & result;
a#qC.,$A } ;
edW:(19} template < typename T1, typename T2 >
TnvX&Y' struct result_2
<RMrp@[ {
5yhfCe m| typedef T2 & result;
h'_@ } ;
1tNmiAu template < typename T >
HYkZMVH{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mCY+V~^~kz {
1ukCH\YgU return (T & )r;
lVmm`q6n9 }
]_ON\v1 template < typename T1, typename T2 >
:$#";t| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9W[ ~c"Ku {
I>jDM return (T2 & )r2;
?\l@k(w4[x }
]5=C3Y } ;
#el i_Cxe -brn&1oJ F9SkEf]99 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> >。
oq>8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xqua>!mqS 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{{\
d5CkX pM^r8kIH return l(i, j) = r(i, j);
zeZ}P>C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r^$4]@Wn u\JYxNj1 return ( int & )i;
MJ)aY2 return ( int & )j;
qrj:H4#VB 最后执行i = j;
Ak\w)!?s 可见,参数被正确的选择了。
]qLro< ua^gG3n0 .>{.!a 7Qc
4Oz:t Z\`i~ 八. 中期总结
;U^7]JO; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
5ecAev^1- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
TZ]D6.mD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f[bx|6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
e"sz jY~V cS'|c06 Yzr|Z7rq} KH<f=?b )$Erfu >c~Fgs 九. 简化
lAM"l)Ij 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。
Of*z9YI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^@&RJa-kb 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:
BpGK`0H 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UqP %S$9 +-*/&|^等
%e@Jc3 2. 返回引用。
!/6`<eQ
` =,各种复合赋值等
t&r-;sH^[ 3. 返回固定类型。
zuR F6?un 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L)sCc0fv7k 4. 原样返回。
B@Ae2_; operator,
vPV=K+1 5. 返回解引用的类型。
,pgpu ! operator*(单目)
<R6$ kom` 6. 返回地址。
Rw54`_kFEB operator&(单目)
<oE(I)r4, 7. 下表访问返回类型。
UY_'F5X operator[]
!1:364 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~vVsxC$. operator<<和operator>>
R9/(z\'} @"6dq;" 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。
hY?x14m$3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o+H;ZGT5H
{ws:g![ template < typename Left >
gX}(6RP_! struct value_return
-L&FguoVB {
U-P\F- template < typename T >
gUoL8~ struct result_1
\&&jzU2 {
%CxrXU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S}=euY'i } ;
.H,wdzg) m#E%,
rT template < typename T1, typename T2 >
%lw!4Z\gg struct result_2
S
z3@h" {
FQbF)K~e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+$eEZ;4 } ;
Yxal% } ;
X676*;:!. -`mHb 8?lp:kM 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9`/\|t|V ^<0azza/( 下面我们来剥离functor中的operator()
Lh%>>
Ht{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}*2q7K2bj piRP2Lbm* return l(t) op r(t)
#1:&uC1vj return l(t1, t2) op r(t1, t2)
CvwC| AW return op l(t)
uZe|%xK$y return op l(t1, t2)
yW&|ZJF? return l(t) op
A;t6duBDf/ return l(t1, t2) op
Y5}<7s\UDO return l(t)[r(t)]
( aGwe@AS return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%|l^oC+E S$!)Uc\)A 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:
;NrN#<j(! 单目: return f(l(t), r(t));
8+Y+\XZG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.[v4'ww^ 双目: return f(l(t));
,8KD-" l^g return f(l(t1, t2));
'V reO52 下面就是f的实现,以operator/为例
H!y%Fa Ti zCdQI struct meta_divide
x"@Y[ {
Z7<N< template < typename T1, typename T2 >
: QK )Ym static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qwlIz/j {
}c>[m,lz return t1 / t2;
D\~*| J }
RcUKe, } ;
E6iUa' `ySmzp 这个工作可以让宏来做:
o(,u"c/Or ncEOz1u #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{L[n\h.4. template < typename T1, typename T2 > \
;%r#pv~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QRs!B!Fn0 以后可以直接用
jP{LMmV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C3Mr) 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
5B[kZ?> (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。。。)
a'f0Wv0%" *5DOTWos [p%@ pV 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
MLV_I4o 0hTv0#j# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{wWh; class unary_op : public Rettype
H7 acT {
:I(-@2?{ Left l;
$V$|"KRcs public :
Sm;EWz-? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hadGF%> O6 lW! U: template < typename T >
3YyB0BMW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"(uEcS2< {
hjB G`S# return FuncType::execute(l(t));
:T5p6: }
(>THN*i Fg8i}
>w template < typename T1, typename T2 >
t'@1FA!)
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{'W\~GnZ {
*@J return FuncType::execute(l(t1, t2));
\29a@ 6 }
=]h 5RC } ;
}(AgXvRq #un#~s
7Q gn&jNuGg 同样还可以申明一个binary_op
@Oe!*|?mS Py$*c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5gP#V
K class binary_op : public Rettype
`nA_WS {
U88-K1G Left l;
YYDLFtr2 Right r;
m2[q*k]AtS public :
k~ #F@_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&DdFK.lt |I7-7d-;/ template < typename T >
.aWEXJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,^MA,"8 {
|
fAt[e _E return FuncType::execute(l(t), r(t));
4ed+'-"m }
%C*oy$. PJu)%al template < typename T1, typename T2 >
yZ t}Jnv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"|{O%X {
pqPhtWi%PJ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xXl^\?HC }
CybHr#LBc } ;
>&h#t7< K29]B~0%E B JDe1W3;' 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
9.R)iA 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@; ayl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w=Xil 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。
(KaP=t} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
WAlsh 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。。。
pyZ&[*@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$a(EF
6 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)
+Ok R7bl 下面是修改过的unary_op
O@jW&-; -[?q?w!? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,o-BJ
069 class unary_op
H"W%+{AR {
$FEG0& Left l;
U@v=q9'W 6y&d\_?Y public :
'|n-w\
>Wv Hw8`/'M=%5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cF_hU" b'`8$;MII template < typename T >
HqXaT6#/ struct result_1
b]hP;QK`U$ {
2`,{IHu*! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0IoS|P}6a } ;
IH?.s
k
F,^Q'$! template < typename T1, typename T2 >
H aI struct result_2
ou6|;*>d {
IbAGnl { typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$-9m8}U(Y } ;
R?g
qPi- qy6zHw template < typename T1, typename T2 >
Riid,n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RrSo`q-h+ {
g9OO#C> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
HgY"nrogt$ }
dE2(PQb*P X"<t3l(+ template < typename T >
`-S6g^Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0%.l|~CE& {
ZK4/o return OpClass::execute(lt(t));
jvn:W{'Q }
%76N$`{u n\aG@X%oq } ;
f,z_|e ;1K[N0xE 'bj$Z M9 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
OpmI" 4{+ 好啦,现在才真正完美了。
8E{<t} 现在在picker里面就可以这么添加了:
@%@uZqQ4 ;cIs$ template < typename Right >
;Ad$Q9)EE picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qJ!&H {
TGu`r>N51 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?fcQd6-} }
5'gV_U 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
4'bup h1( \M1- 0 }jB/Z_T DWZ!B7Ts q?'*T?| 十. bind
!Y/$I?13Z 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。
Ak[}s|,) 先来分析一下一段例子
=rcqYPul0 O#fGHI<43[ X2!vC!4P?L int foo( int x, int y) { return x - y;}
!Q=H)\3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
# (B <n bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GQO}E@W6C 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。
.0;Z:x_3 我们来写个简单的。
MHJH@$|] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
JSQNx2VqQ 对于函数对象类的版本:
[5^"U+`{x ;_),?( template < typename Func >
#:v}d+ struct functor_trait
JX@/rXFY} {
37Vs9w typedef typename Func::result_type result_type;
`~QS3zq } ;
:Zl@4} 对于无参数函数的版本:
`qp[x%7^ sEq_K#n{ template < typename Ret >
Im
i)YC struct functor_trait < Ret ( * )() >
7*]O]6rP {
DE:FWD<} typedef Ret result_type;
_n(O?M&x } ;
'ek7e.x|V 对于单参数函数的版本:
oVyOiWo\Z Z?Y14L~% template < typename Ret, typename V1 >
B/g.bh~)q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
wYK-YY:Q3 {
!8M]n typedef Ret result_type;
vx /NG$ } ;
V9f$zjpw 对于双参数函数的版本:
_v:t$k#sN ~itrM3^"w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.zO/8y(@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\wqi_[A {
EE5I~k5 typedef Ret result_type;
{Sm^F } ;
Vr0-evwfo 等等。。。
pTPWToKh 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
21x?TZa -Zd0[& '] template < typename Func >
3
4CqLPg8 struct func_return
rkh+$*t@i7 {
H'Q4IRT template < typename T >
5%j
!SVW struct result_1
`)$'1,]u {
G4][`C]8c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5]DgfwX } ;
#@Yw]@5M uH S) template < typename T1, typename T2 >
B B*]" gT struct result_2
wB~Ag$~ {
4`Qu+&4J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$Kn{x!,"( } ;
86$9)UI } ;
+c!v%uX Ub!MyXd{q $lmGMljF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Hy~kHBIL Qvt template < typename Func, typename aPicker >
j4>1a class binder_1
Y S )Q#fP {
"pGSz%i- Func fn;
}S|~^ aPicker pk;
3(l^{YC+[7 public :
d[ (KgX9 6jT+kq) template < typename T >
aj;OG^(!2_ struct result_1
F@
lJk|*_ {
R@Ch3l@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O+hN?/>v } ;
^Rriu $\ H7!j5^ template < typename T1, typename T2 >
A]^RV{P struct result_2
R,?7|x {
U1!6%x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s
8O"U% } ;
S?n, O+q 7jP
C{W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
R@_i$Df| X,dOF=OJL template < typename T >
iX,|;J|] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,q$'hY TaJ {
&'
E( return fn(pk(t));
|E)-9JSRy }
_Eo$V& template < typename T1, typename T2 >
P5/\*~} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_s{on/u {
#1c%3KaZI return fn(pk(t1, t2));
b`M 2VZu }
$A"C1)d; } ;
q))rlMo ^ 'W<| vU(2[ 一目了然不是么?
<pzCpF< 最后实现bind
/~RY{ c@#L eiE36+'>b 3Q'Q %2 template < typename Func, typename aPicker >
Te&F2`vo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fHK`u' {
t;g=@o9YA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<49Gsm&0 }
M}Sn$h_ {uVvo=3 2个以上参数的bind可以同理实现。
l!z)gto 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。
|Et8FR3[m \/E+nn\) 十一. phoenix
M'gw-^( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A#/O~-O^ RlJt+lnV for_each(v.begin(), v.end(),
!>gi9z, (
a B(_ZX'L do_
w"?H4 [
`<}Q4p cout << _1 << " , "
dV_ClH &) ]
ECq(i( .while_( -- _1),
_J' _9M?> cout << var( " \n " )
Vu6$84>-, )
A{3VTe4TV );
3.[ fTrzJ J0xV\O
!e 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)?es3Ehqq 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
jhU'UAn operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.;),e# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
']]Czze N$cm;G=] fGK=lT$ template < typename Cond, typename Actor >
>iE/t$%1 class do_while
T["(wPrt {
8n_!WDD Cond cd;
954!ED|F( Actor act;
B{x`^3qR public :
OQl7#`G!H% template < typename T >
TV&:`kH struct result_1
r1vF/yt( {
T
>BlnA typedef int result_type;
# !:u*1 } ;
|a||oyrN &~9'7 n! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e+`LtEve0 .x6c.Y.S template < typename T >
8OV;&Z,x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j6Msbq[ {
#kho[`9 do
o|r8x_!+ {
gzV&S5A{_ act(t);
xLZJ[:gr }
G3[X.%g` while (cd(t));
v@_^h}h/,= return 0 ;
AcRrk }
G3Z>,"w;= } ;
BC*)@=7fx 4gyC?#Ede c:[z({` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
I[P43>F3 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。
Ii*tux!S 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。
1W@ C]n4 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。
k
5~#_D> 下面就是产生这个functor的类:
h`{agWB [9}D+k F aHhr_.>X template < typename Actor >
kMJf!%L ( class do_while_actor
,Z_aZD4 {
YB;q5[ Actor act;
?o0ro?9j public :
3u&>r-V6Fn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*?l-:bc] $C&y-Hnar template < typename Cond >
l*l?aI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>VnBWa<j3 } ;
B<V8:vOam KM'*+.I VaV(+X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|IN{8 最后,是那个do_
IF>dsAAI< *F4"mr|\ yX`5x^wVw class do_while_invoker
"xr=:[n[ {
(SH<]@s public :
"#ctT-g`6 template < typename Actor >
`]u!4pP" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/"q
wC {
H!H&<71- return do_while_actor < Actor > (act);
4y:pj7h }
L4Nn:9b } do_;
te<lCD6 zYCS K~-GW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JI)@h 4b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.()|0A B&g 最后来说说怎么处理break和continue
6jDHA3 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。
PN(P$6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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