一. 什么是Lambda
V_x8
Q+~? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q6]T;)U& 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,
6E)emFkQ M:5K4$>Kx nT:F{2 M; D\4pLm"!v class filler
hFQ*50n} {
I(5sKU3< public :
oAxRI+&|. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(zmLMG(R } ;
+~7x+6E (i1q ". u6t%*'' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
S^ q%+Z Y9SaYSX K_Q-9j -UBH,U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%7S{g 0^25uAD= HOr.(gL! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'}N4SrU$ 4}r.g0L h`@z61UI e#<A\? 二. 战前分析
8=-/0y9, 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。
)F\^-laMuK 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
;uhpo 3P|z`}Ka +v)+ k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e`eh;@9p /* --------------------------------------------- */
<*@!>6mS vector < int *> vp( 10 );
K&{ruHoKB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
T!2gOe /* --------------------------------------------- */
wlEmy.)H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r]B`\XWz /* --------------------------------------------- */
6
9s% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*?x[pqGq /* --------------------------------------------- */
Ru~;awV? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G2s2i2&6E /* --------------------------------------------- */
l,k.Jo5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!E~czC\p6 7.nNz&UG]5 5`FPv4 5,#aN}v#? 看了之后,我们可以思考一些问题:
APv&
^\oUH 1._1, _2是什么?
``,q[| 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。
IWT
-)+ 2._1 = 1是在做什么?
q!as~{! 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。
M6lNdK 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。
swfjKBfw+g Kwo0%2Onkd av>Ff6w)Y 三. 动工
>l =;6QL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KS R'X0' %g7B*AX] IQyw>_~] s(r1q$5 template < typename T >
]?k\ qS class assignment
t&MLgu {
4<S=KFT_ T value;
M!O &\2Q public :
PcEE@W9 assignment( const T & v) : value(v) {}
yhxZ^(I template < typename T2 >
5iZ;7
?( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wF)g@cw } ;
[g@.dr3t qFwAzW;" v4W<_
7L_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<]u]rZc$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i,mo0CSa #F:\_!2c xX\A&9m r~; TId} # class holder
ngl8) B {
F>"B7:P1:Q public :
Vee;& template < typename T >
AxiCpAS;J assignment < T > operator = ( const T & t) const
AfJ .SNE {
ZWy,NN1 return assignment < T > (t);
Rqun}v} }
xj.)iegQ } ;
T#=&oy7 86ml.VOR (lLCAmK5? 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:
`E5vO1Pl 4 moVS1 static holder _1;
1fcyGZq Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j?s+#t DTM
xfQdk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Z G 3{> 而不用手动写一个函数对象。
cB2jf</ Y[`%j\= 'DCB 7T8 xXNLUP 四. 问题分析
1"
#W1im 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。
Q=.j>aM+_ 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。
_|KeB(W 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*egAx 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-%g{{'9B 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Iw;J7[hJ&$ mx")cGGQ 五. 问题1:一致性
QTuj v<| 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?|
H_+!. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w\Bx=a>vc #wL8=QTcNC struct holder
l@nG?l # {
Zmr*$,v<y //
2a[_^v $v template < typename T >
rw]*Nxgr T & operator ()( const T & r) const
o0Pc^ {
]2'{W]m return (T & )r;
J3# }
2=ZZR8v } ;
09C[B+>h zMmVYx 这样的话assignment也必须相应改动:
yct^AN|% !mtX*;b(e template < typename Left, typename Right >
R'{BkC}. class assignment
X4}Lg2ts {
c=A)_ZFg Left l;
/?Fa<{ Right r;
7SpF& public :
< &~KYu\r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kqie|_y template < typename T2 >
YQk<1./}I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cWG?`6xU& } ;
Ib665H7w v3{[rK} 同时,holder的operator=也需要改动:
{=GWQn6cc ^6[o$eY3 template < typename T >
60u}iiC@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@(_M\>!%M {
`&-)(# return assignment < holder, T > ( * this , t);
yxU??#v|g }
".R5K ? (e$/@3* 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。
MGzuQrl{H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MVpk/S%W Z>#MTxU( return l(rhs) = r;
R^=)Ucj 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。
|:?JSi0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8+7=yN( EL[N%M3 template < typename Tp >
rZBOWT class constant_t
!z.C}n5F {
j4B|ktf const Tp t;
mVBF2F<4 public :
4&c7^ 4w~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8v)PDO~D}A template < typename T >
K(M@#t1_& const Tp & operator ()( const T & r) const
68^5X"OGF {
LFx*_3a return t;
dU~DlaEy( }
`Oc`I9 } ;
jJmg9&^R ;i2N`t2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!y>MchNv 下面就可以修改holder的operator=了
|# zznT" mj{/' template < typename T >
cO#e
AQf7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@YEdN}es {
vh~:{akR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H...!c1M@ }
$^2 j#]uX :X`Bc" 同时也要修改assignment的operator()
+P~E54 [akyCb template < typename T2 >
YJO,"7+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
a?IL6$z 现在代码看起来就很一致了。
( /cW "KY9MBzPD 六. 问题2:链式操作
.kT5 4U;{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6c3+q+#J2 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。
7]q$sQ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
wNuS'P_(:T 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ql%>)k /x 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T#1>pED VK+#!!Ha template < typename T >
P^%.7C struct result_1
S-8O9 {
")U`W gx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^ ,Bxq^'D } ;
LDL#*g %^=fjJGV{~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
vXnTPjbE ^Slwg|t*~P template < typename T >
JF >mybB struct ref
:8;8-c {
/Xi:k typedef T & reference;
H~c+L'= } ;
FU0&EO template < typename T >
DTdL|x.{ struct ref < T &>
Aa&3x~3+ {
c@{,&,vsj typedef T & reference;
%ma1LN[ } ;
#Dx$KPD #jV6w=I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Rww"Z=F SZ-% 0z template < typename T >
$Q|66/S^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0Bn$C,- {
Dj>.)n return l(t) = r(t);
p/WEQ2 }
kX{c+qHM 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。
il-v>GJU7{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
aO'$}rDf$ 7,|-%!p[ 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
yPm)r2Ck _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cGC&O%`i,\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&%J{C3Q9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`c{i+ 最后的布局是:
SsafRK$ Add
XaD}J:X q / \
[HIg\N$I8C Divide 5
G
<m{ o / \
~@R=]l" _1 3
x&)P)H0vn 似乎一切都解决了?不。
GVY_u@6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
eUqsvF}l! 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
=bf-+gZD OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
g9I2SdaJ fCZbIt)Eh template < typename Right >
~z>2`^Z" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R^dAwt`.D Right & rt) const
[ OMcSd|nf {
;wDcYs return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wuye:b! }
IcPIOCmOc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:!3CoC.X|c XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
ngEjbCV+ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yBauK-7*c 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
j4H,*fc 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
VILzx+v
M 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
l$d 4g?Z 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:
sxnj`z `6lc] r template < class Action >
_l}&|: class picker : public Action
2}I1z_dq~ {
h{J2CWJ public :
$+S'Boo picker( const Action & act) : Action(act) {}
Aq QArSu, // all the operator overloaded
3boINmX } ;
Jh M.P9 0l^-[jK) 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。
WK/Byd.Z 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:
$0D]d.w= e}kEh+4 template < typename Right >
ph%/;?wY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`EBo(^n}O {
h&[]B*BLr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z930Wi{@ }
7DKbuUK !4]wb!F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#s)6u?N 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。
)@\= pE.H k1_f7_m template < typename T > struct picker_maker
z[}[:H8 {
1 nX/5z_U typedef picker < constant_t < T > > result;
[[Qu|?KEa } ;
<8+.v6DCd template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k[gO>UGB; {
dilRL, typedef picker < T > result;
oh :g } ;
"S_t%m&R AnP7KSN[\ 下面总的结构就有了:
e%U0^! 8 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。
#fRhG^QKp 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。
sD_Z`1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&^{HD }/{b 至此链式操作完美实现。
y5RcJM TmoODG>@ (@pE 七. 问题3
ow>^(>^~ 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。
iLws;3UX;x SZzS$6t template < typename T1, typename T2 >
5 nkx8JJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Og Y4J|< {
_ohZTT%l return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YRfs8I^rg }
(es+VI2!&C R/Mwq#xUb 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
S>/p6}3] 7*r
Q6rAP template < typename T1, typename T2 >
Nh^T,nv*l struct result_2
\|F4@ {
q?nXhUD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
SsIy ;l } ;
+\fr3@Yc >8"oO[U5> 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
xdd7OSc0{ 这个差事就留给了holder自己。
V}. uF,>V X};m \Bz w4Qqo( template < int Order >
h3Nwxj~E class holder;
J}c57$Z template <>
[ >O4hifq class holder < 1 >
A[
9
@:z {
*p`0dvXG2 public :
`MAee8u' template < typename T >
x%pC.0% struct result_1
#=V%S
2~ {
1P.
W 34 typedef T & result;
[^EU'lewnW } ;
m2E$[g template < typename T1, typename T2 >
\V
/s struct result_2
&tB|l_p_-p {
b'Pq[ ) typedef T1 & result;
rbiNp6AdL } ;
;2Db/"`t template < typename T >
7!+kyA\}r^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+0rMv {
+c.A|!- return (T & )r;
>J_{mU }
3$ cDC8 template < typename T1, typename T2 >
#4%4iR5% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MlgE-Lm {
jb~a z return (T1 & )r1;
WMnR+?q }
Fh9%5-t:J } ;
A%>Ir`I ?v-IN template <>
}YW0?-G.$ class holder < 2 >
E1IRb': {
z~Ph=1O>p public :
D
M(WYL{ template < typename T >
@[u! struct result_1
no- Lx-x {
YLmzMD> typedef T & result;
9r-]@6; } ;
s
`HSTq2 template < typename T1, typename T2 >
-CfGWO#Gbx struct result_2
F@Y)yi?z {
sfNXIEr^ typedef T2 & result;
!`q*{Ojx } ;
DE|r~TQ template < typename T >
;F9<Yv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&f'\9lO {
Ug_5INK return (T & )r;
#c@Dn.W }
;v'7l>w3\w template < typename T1, typename T2 >
$gT+Ue|7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0-p LCf {
N]R<EBq return (T2 & )r2;
<9 lZ%j; }
})!d4EcZf } ;
9 P_`IsVK x7K C=(-oI n
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> >。
JIvVbI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:' ?%%P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hm3,?FMbq ?(Q" y\ return l(i, j) = r(i, j);
=MDir$1Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9)0AwLlv A!Zjcp| return ( int & )i;
ATCFdtNc return ( int & )j;
1MHP#X;| 最后执行i = j;
x3=W{Fv@4 可见,参数被正确的选择了。
F+PIZ% #P *%FgROl o6sL~*hQ E*ybf' (-*NRY3* 八. 中期总结
~ ui/Qf2| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
9 tkj:8_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u8qL?Aj^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4O_z|K_k| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
T:o!H
Xdj^ txQyHQ)@ w{k8Y? 'c5#M,G~ +Q_(wR"FS QEL^0c8 ~ 九. 简化
Ol H{! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
},'hhj]O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2A|^6#XN' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
jb1OcI% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%y.9S=,v, +-*/&|^等
^;+lsEW 2. 返回引用。
1)(p=<$ =,各种复合赋值等
f gI.q 3. 返回固定类型。
u{0+w\xH\ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fl _k5Q'&p 4. 原样返回。
o^dt#
& operator,
b9ysxuUdS 5. 返回解引用的类型。
6-va;G9Fc operator*(单目)
nR4L4tdS 6. 返回地址。
k|0Fa}Z[ operator&(单目)
xn)FE4 7. 下表访问返回类型。
'7o'u] operator[]
FQNhn+A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W=M&U operator<<和operator>>
Gir_.yc/ YS=|y}Q|7d 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。
^ L'8: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2!>phE piJ/e template < typename Left >
udtsq"U_% struct value_return
&RRggPx"k {
N%;Q[*d@/ template < typename T >
:Q2\3 struct result_1
AbUU#C7 {
EA7]o.Nm*{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ju0]~, } ;
$>v^%E;Y4 A}C&WT~ template < typename T1, typename T2 >
=bs4*[zq struct result_2
hor ok:{ {
Y?%MPaN: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2#_9x7g+ } ;
OdgfvHDgW } ;
S;NChu?8
R4!qm0Cd a1ZGMQq! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%8`zaa ~c
;7me. 下面我们来剥离functor中的operator()
9;dP7o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q9pBS1Ej FePJ8 return l(t) op r(t)
qA9*t return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z%ljEI"<C return op l(t)
tnqW!F~ return op l(t1, t2)
g-mK(kY4p return l(t) op
R8EDJ2u# return l(t1, t2) op
l1jS2O( return l(t)[r(t)]
':[+UUC@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
BdUhFN* b9EJLD 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
0'^? m$ 单目: return f(l(t), r(t));
]gTaTY return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0VoC|,$U 双目: return f(l(t));
x0.&fCh% return f(l(t1, t2));
[lS'GszA 下面就是f的实现,以operator/为例
<WaiJy? DetBZ. struct meta_divide
i/O!bq[o {
dp)lHBV template < typename T1, typename T2 >
Ze WHSU
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3I:DL#f {
Q
C~~ return t1 / t2;
G D[~4G }
=6 } ;
.%-> qFUpvTe 这个工作可以让宏来做:
54uTu2 =AgY8cF!sl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nkJ*$cT1o template < typename T1, typename T2 > \
!}1n?~]` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
z@~1e]% 以后可以直接用
k%In
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y
H+CyL\ 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
H:[z#f|t (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。。。)
apY m,_ y9s5{\H zztW7MG2lQ 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
!+>yCy$~_ }O1F.5I1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+bRL.xY class unary_op : public Rettype
Fof_xv9 {
ni%^w(J3Q Left l;
6_XX[.% public :
,{oP`4\Lm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Do_L r<|\4zIo/ template < typename T >
8L=QfKr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U_VD* F4Bv {
'
>\* return FuncType::execute(l(t));
DJn>. Gd }
zG@!(
aD&10b9` template < typename T1, typename T2 >
YF:NRY[i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$%t{O[( {
Sl$dXB@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
p19Zxh }
+=}%
7o } ;
U{ O\ L7jz^g^ S[u<vHy 同样还可以申明一个binary_op
hD$U8~zK vuAAaKz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C*gSx3OG class binary_op : public Rettype
71)#'ey {
g{D&|qWj Left l;
V) a6H^l Right r;
/kJ*WA?J public :
?%LD1 <ya binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T@RzY2tz F)%; gzs template < typename T >
rmhCuY?f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}6S4yepl {
jkdNisq37 return FuncType::execute(l(t), r(t));
kfVG@ o?o }
vEgJmHv; wR4P0[ template < typename T1, typename T2 >
.xk<7^ZD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&U,f~KJ {
9iOlR=-* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wG|3
iFK }
z44uhR h } ;
F9c2JBOM JA)gM KYl^{F 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
-s)2b
; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-w2ga1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SP*5 W)6 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。
Lhc@*_2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{&;b0'!Tf 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。。。
q#778 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b:3hKW 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)
7]^ } 下面是修改过的unary_op
5\'%zZ, l njX:[_& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z84W{!
P class unary_op
ps[6)d)o {
PRLV1o1# Left l;
,mX|TI<* %1<p1u'r?# public :
b{ozt\: M Ly<;x^D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'|/_=' :aqh8bv template < typename T >
Gzfb|9,q struct result_1
NY;UI(<] {
2at?9{b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b
mm@oi } ;
^VIUXa LWL>hd template < typename T1, typename T2 >
&Kve vPF struct result_2
6C0_. =7# {
A{J 1 n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h.9Lh ;j } ;
48ma&f; <D dHP template < typename T1, typename T2 >
PJYA5"}W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g
Oj5c {
.fsk DW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
} >w }
3.0c/v5Go *D{/p/|[ template < typename T >
N.G*ii\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^0|NmMJ] {
uBTT {GGQ return OpClass::execute(lt(t));
-n
*>zGc }
9sCk\`n @Y<tH,* } ;
oyt//SE yUW&Wgc=: IPVzV\o 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
,/:a77 好啦,现在才真正完美了。
|{PJT#W% 现在在picker里面就可以这么添加了:
NN 6KLbC( 0#[f2X62B template < typename Right >
qZJ*J+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l>UUaf|O {
Jo3(bl%u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>NRz*h # }
gc@#O#K~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。
,imvA5 :dguQ|e ij(4)= }#G"!/ZA0: nbASpa( 十. bind
kLVn(dC " 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。
K` ,d$ 先来分析一下一段例子
0BCGJFZ{ 7+a%ehwU "q^#39i? int foo( int x, int y) { return x - y;}
n<:d%&^n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N4H+_g| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qX+gG",8 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。
R==cz^# 我们来写个简单的。
vzcBo% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
V<vPFxC 对于函数对象类的版本:
,![Du::1 V`\f+Uu template < typename Func >
o? i.v0@!K struct functor_trait
G|-\T(&J {
H_?B{We typedef typename Func::result_type result_type;
vV.~76AD5 } ;
#<wpSs 对于无参数函数的版本:
'xbERu(Y A!{.|x[S44 template < typename Ret >
>HPvgR/#BY struct functor_trait < Ret ( * )() >
WY"Y)S {
>&;>PZBPCO typedef Ret result_type;
n#>.\F } ;
;T.s!B$Uu 对于单参数函数的版本:
I/HV;g:# 2{e dW+ template < typename Ret, typename V1 >
6~ 7 ;o_> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nuSN)}b<Q {
JOrELrMx typedef Ret result_type;
,g/ _eROJ } ;
+YkW[a\4 对于双参数函数的版本:
G#e9$! fey*la Xq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[0u.}c;( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x}?DkFuxb {
Fm<jg}>MAd typedef Ret result_type;
+Y>"/i.
N } ;
X,TTM,1w 等等。。。
!%c{+]g 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[ WV@ w Z5G]p4 template < typename Func >
c62dorDqy struct func_return
v2hZq-q {
qoC]#M$oo# template < typename T >
I@0z/4H`` struct result_1
C4QeDvpI {
d,c8Hs8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5Vp;dc } ;
`$s)X$W? 0xJ7M. template < typename T1, typename T2 >
b?_e+:\UV struct result_2
gi6g"~%@q1 {
D \N
\BD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.sM<6; } ;
XE_ir
Et } ;
n*4lz^LR ;LCTCt` q7X}MAW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z]kwRWe`j OT%0{2c"] template < typename Func, typename aPicker >
iI5+P`sE&J class binder_1
*~p(GC {
+R-h ,$\=7 Func fn;
?4XnEDAm aPicker pk;
HTmI1 public :
L7'%;?Z M!1U@6n!=) template < typename T >
_7U]&Nh99 struct result_1
w|IjQ1{ {
U@G"`RYl typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1y
J5l,q } ;
[J^ U-i.(UyZ template < typename T1, typename T2 >
9 Ycn0 struct result_2
:0$a.8Y\++ {
,`k_|//}= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:.kZR; } ;
{~SaRB2<' rQ/,XH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k1)%.pt% E@-ta): template < typename T >
'OwyyPBF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a5@z:i {
!Uh2}ic return fn(pk(t));
"13"`!m }
xl(@C*.sC1 template < typename T1, typename T2 >
`lO(s%HC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:_ROJ {
Z\~GU*Y.e return fn(pk(t1, t2));
fH\X }
t42u b } ;
Z&Y=`GOI <[Q3rJ Kv37s0|g 一目了然不是么?
Yw'NX5#)g 最后实现bind
qH>`}/,P 'OkGReKt LJFG0 W template < typename Func, typename aPicker >
k|vI<:'p, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iCj2"T4TN {
)? =YT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4jNG^@O }
[kV;[c} 0*;O?T 2个以上参数的bind可以同理实现。
~1
~Xfo> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
yF13Of^l./ Es5f*P0 十一. phoenix
|TsE-t*E} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b|xpNd- :~F :/5 for_each(v.begin(), v.end(),
^/U27B (
@{hd{>K* do_
o:S0* [
yWDTjY/ cout << _1 << " , "
vI1i,x#i ]
%FZ2xyI. .while_( -- _1),
^qGb%! l cout << var( " \n " )
Cx<0 H )
oF]cTAqhC. );
=( v^5 6%,C_7j 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
[XVEBA4GI 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
VU`OO$,W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z@a9mFI? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
h4|i%,f ({r*=wAP 1MlUG5 template < typename Cond, typename Actor >
{\H/y c|@ class do_while
+mj*o( {
kOOGw:/ Cond cd;
}jH7iyjD Actor act;
>F1kR\! public :
5r~#0Zf* template < typename T >
S$)*&46g struct result_1
2H71~~ c {
Y3.$G1{#0w typedef int result_type;
PZxAH9 S? } ;
W1fW}0
\B F*m"lz do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o#) {1<0vg &Z(K6U#. template < typename T >
=4V&*go*\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=_$Qtq+h {
,.eWQK~ do
v+p{|X- {
Lbe\@S act(t);
C~fjWz' V }
valtev0< while (cd(t));
sn7AR88M; return 0 ;
)u))n# P }
SJD@&m%?[ } ;
>U F !.2<| 24 R1Sy9x . 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l/;X?g5+ 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。
*8~86u GU 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。
;&H4u) 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。
:#dE:L;T 下面就是产生这个functor的类:
NM ]bgpP 6'\6OsH OL4z%mDZi template < typename Actor >
*s@Qtgu class do_while_actor
rG,5[/l {
Gt9&)/# Actor act;
\fr-<5w7 9 public :
*~w[eH!! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.<kqJ|SVi ge]STSM0n7 template < typename Cond >
nUkaz*4qU picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^vG8#A}] } ;
VfT*7_ ^CwR!I.D}4 MZmb`%BZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oK 6(HF'& 最后,是那个do_
}fp-5
s-dLZ.9F
yf&7P;A class do_while_invoker
R8.CC1Ix {
0uBl>A7qhn public :
{Zp\^/ template < typename Actor >
A*W)bZs. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m3o,@=b {
uZ;D!2Q a return do_while_actor < Actor > (act);
DBLO|&2!z[ }
;5@ t[r } do_;
eb*#'\~' ]9\!;Bz^J 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0OGCilOb* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8Jz:^k: 最后来说说怎么处理break和continue
9c JH" 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。
mFHH515 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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