一. 什么是Lambda
j5og}Pq: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ZpMv16 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,
=>kg] +o'xyR'( aXzb]"> .R#-u/6g( class filler
lMG+,?<uK& {
[qxU
\OSC public :
)\PX1 198 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O jNOvh&N } ;
~d3@x\I? ,CN(;z) m`):= ^nC 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:
.5AFAGv_c +FAxqCkA nLmF5.& o4OB xHKy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<6s@eare8 @2mWNYHR*> rA^=;?7Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bBV03_* q#I'@Jbj ~H:=p U&{w:P 二. 战前分析
8aC=k@YE 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。
CBNt
_y 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
mIp> ~ sdiWQv mq:WBSsV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+IWf~|s /* --------------------------------------------- */
K:kb&W vector < int *> vp( 10 );
dG8mE&$g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}s:3_9mE /* --------------------------------------------- */
:WsHP\r sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/Oi(5?Jn /* --------------------------------------------- */
[8q`~S%-] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Qa\,)<'D: /* --------------------------------------------- */
)_n(u3' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$CJf 0[| /* --------------------------------------------- */
cui%r!D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/d">}%Jn m @lUJY *M*WjEOA C9!FnvH 看了之后,我们可以思考一些问题:
B/qN1D]U. 1._1, _2是什么?
l'M/et{: 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。
$7]?P;$ 2._1 = 1是在做什么?
KATf9-Sz 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。
c~ vql4 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。
_cC1u7U9 xf8[&? -ah)/5j 三. 动工
Qx3eEt@X5] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!`4ie /OB) \{- Z!Z{Gm3 9<i M2(IW{ template < typename T >
MxUbx+_N class assignment
),y`Iw {
8~yP?#p T value;
&<_q00F public :
:Ny[?jtc assignment( const T & v) : value(v) {}
gmn b template < typename T2 >
h-sO7M0E] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
->o[ S0 } ;
r$-P 8 a]g>g 7=yjd)Iy9m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
);yZyWDV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dtTfV.y4w 7cWeB5e?O [i.c;'Wy/ e=p_qhBt class holder
Vgkj4EE {
FGie*t public :
+'iqGg- template < typename T >
TQ:e!
32 assignment < T > operator = ( const T & t) const
1Y;.fZE {
2hso6Oy/v{ return assignment < T > (t);
2xiE#l-V2 }
EYZ&%.Sy5 } ;
OwPHp&{ Y !4gHv4v; #@5VT*/7 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^c/3!"wK
<gGO static holder _1;
)E7wBNV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*GY8#Az =Ti@Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%X^qWKix}m 而不用手动写一个函数对象。
4p+Veo6B i%F2^R@!q/ v@ qDR|?^ 0_-o]BY 四. 问题分析
Rq e|7/As 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ZZwIB3sNhf 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
J %B/(v` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V@s93kh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_Gt;= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6R8>w, :;hX$Qz 五. 问题1:一致性
%Ie,J5g5 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?|
%K8YZc(& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a5O$he 0H.bRk/P+ struct holder
f%1\1_^g {
UWhHzLcXh //
`F1Yfm
jZT template < typename T >
4+nZ4a>LH? T & operator ()( const T & r) const
|+JO]J#bc {
p,|)qr:M return (T & )r;
@jjxgd'%& }
,3eN& } ;
}.U(Gxu$ $bF+J8%D 这样的话assignment也必须相应改动:
\6.dGKK ,'t&L] template < typename Left, typename Right >
F
Pjc;zNA class assignment
(fr=[m$` {
iRca c[uV Left l;
z.\\m;s Right r;
y!:vX6l public :
e]ST0J" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TOgH~R= template < typename T2 >
vN@04a\h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
v0(}"0 } ;
3D5adI<aq" Y*Ay=@z=y 同时,holder的operator=也需要改动:
",[ /pb bF*Kb"!CF template < typename T >
nRw.82eK. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kB5y}v.3 S {
7h!nt=8Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
P s|[ }
#K$0%0=M >Wx9a"H^( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
W> Pcj EI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%}-ogi/c V4CA*FEA return l(rhs) = r;
r4gLoHD) 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
'Z,7{U1P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*%_M?^ Au/'|%2#( template < typename Tp >
\>EUa}%xn class constant_t
g2}aEfp!H {
v;g,qO!LJ const Tp t;
8'fF{C public :
RtxAIMzh? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3m21n7F4* template < typename T >
/:BC<]s const Tp & operator ()( const T & r) const
;0$qT$, {
)' ,dP)b return t;
f* h nzj }
k%sA+= } ;
;[g~h |{6 A,4}
$-7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4\ )WMP 下面就可以修改holder的operator=了
MIZ!+[At iWUxB28 template < typename T >
e$Y7V assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=*6frC~ {
tBwPB#:W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
sT<h+[2d }
|pU>^ j\Fbi3H 同时也要修改assignment的operator()
ZD$I-33W G%i&C)jZ template < typename T2 >
~"wnlG-: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@^-f+o 现在代码看起来就很一致了。
}095U(@ s-&i!d 六. 问题2:链式操作
u8<Fk
! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4IM_6
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。
aK,\e/Oo 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。
m{lS-DlRg 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。
6 {3q l: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9NU-1vd~ LA6Ik_-F template < typename T >
rXe+#`m2 struct result_1
I3l1 _ {
bOV]!)o typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mryT%zSlM } ;
v"J|Ebx cj[%.M5iBA 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:
cyL|.2, oK"#*n template < typename T >
T0\[":
A struct ref
Z yz)`>cB {
iq8Hq)I] typedef T & reference;
f|yq~3x) } ;
1JI7P?\B template < typename T >
/wHfc[b> struct ref < T &>
Dl}va {
Fy_~~nI0 typedef T & reference;
??P3gA } ;
[t5D d )hK;27m4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UC00zW<Z@" H
a`V"X{} template < typename T >
Z$)jPDSr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B|;?#okx {
|l?*' = return l(t) = r(t);
gvP.\,U }
^c sOXP=Yp 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。
8Y;>3zth7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
kh>i#9Ie k.H4Mf(4 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
C\cZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5Ak>/QF9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%8|? YxiZ: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{?IUf~< 最后的布局是:
bGB5]%v, Add
+2s][^-KV / \
z}7U>y6` Divide 5
cn_ *,\} / \
LQ"xm _1 3
H.2aoZ-w 似乎一切都解决了?不。
l W
Lj== 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。
v(jZ[{x@ 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。
@Z9>E+udQ 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:
}iB>3|\ Z2k5qs7g template < typename Right >
`
B+Pl6l)F assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
TiI3<.a! Right & rt) const
.ldBl {
piPV&ytI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(G{2ec:? }
~$4!C'0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
v%Su#xq/ 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。
T@N)BfkB
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。
qNbgN{4 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。
:HN\A4=kc( 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。
@'?7au '' 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?
.[o?qCsw 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:
d1d:5b ~NO'8Mr template < class Action >
0av2w5>af class picker : public Action
z8w@pT {
[\ppK C public :
9
J~KM=p picker( const Action & act) : Action(act) {}
5cC)&}I // all the operator overloaded
t-J\j"~%+ } ;
_,|N`BBqd A4VVy~sd 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。
t3aDDu 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:
D??
\H\ CK} _xq2b template < typename Right >
kS(v|d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`[.4SIah {
o}lA\ A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Kdb:Q0B }
\F),SL _~E_#cNn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_VAX~Y] 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。
+ WFa4NZ @)S d3xw[ template < typename T > struct picker_maker
0[SrRpD {
.?-]+-J?` typedef picker < constant_t < T > > result;
1BA5| } ;
A ]~%<=b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[c#?@S_ {
5!^?H"#c typedef picker < T > result;
EoHrXv } ;
o_%gFV[q 'tzN.p1O 下面总的结构就有了:
q8fnUK?i 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。
j2,w1f}T 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。
NpxND0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DP7B X^e 至此链式操作完美实现。
Pt%EyFG BYsQu.N F%e5j9X` 七. 问题3
P}bw Ej 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。
tp=/f
!bv /hbdQm template < typename T1, typename T2 >
ST^{?Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o^&nkR {
cP (is! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X0gWTs }
`}&}2k }Fgp*x-G 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:
,zH\&D$>u 3gU*,K7 template < typename T1, typename T2 >
R//S(eU68\ struct result_2
/c-%+Xd {
{'eF;!!Dy typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]5i]2r1 } ;
m^ [VM&% _f~m&="T! 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?
e.pq6D5 这个差事就留给了holder自己。
sBm/9vu Fo[=Dh*AqU k8ej. template < int Order >
p3z%Y$!Tm class holder;
I=Xj;\b template <>
\{M/Do: class holder < 1 >
5Gsjt+
o {
[+Y;w`;Fq public :
Nc[V kJ] template < typename T >
,O]AB struct result_1
9jTm g% {
5!^DKyw: typedef T & result;
*f( e`3E } ;
92S,W?( template < typename T1, typename T2 >
?{*/VJl$ struct result_2
.LHzaeJCX {
K_E- Hgg_ typedef T1 & result;
R?GF,s<j } ;
: yC|Q) template < typename T >
WL/9r
*jW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YO^iEI. {
W0>fu> return (T & )r;
Hg;; > }
AIa#t#8${ template < typename T1, typename T2 >
(dVrGa54 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0] $5jW6] {
/N82h`\n return (T1 & )r1;
0I@Cx{$ }
ac??lHtH9 } ;
+zn207.` @&M$oI$4* template <>
0vm}[a4+i; class holder < 2 >
JqYt^,,Q: {
n^Sc*7 public :
uA2-&smw template < typename T >
f$^+;j struct result_1
[?Ub =sp {
j>t*k!db typedef T & result;
-S %)2(f^ } ;
KdB9Q ; template < typename T1, typename T2 >
|;6l1]hk6 struct result_2
K~JXP5`( {
MW6KEiQ" typedef T2 & result;
@:"GgkyDl# } ;
koAM",5D template < typename T >
jIs2R3B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#[{xEVf {
mjz<,s`D return (T & )r;
'+{dr\nJ }
l]o)KM< template < typename T1, typename T2 >
6C|]Fm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'uOzC"_yF {
iNAaTU return (T2 & )r2;
HfgK0wIi }
=q-HR+ } ;
Rr>h8Ni < hPHrq{YZ Du2v,n5@ 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>}2&'I 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X@n\~[.B 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
AE"E($S` L/R ES return l(i, j) = r(i, j);
@)YQiE$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
XUyoZl? a\PvRW*I return ( int & )i;
\7Fkeo+ return ( int & )j;
E5b JIC(
最后执行i = j;
p-t*?p
C 可见,参数被正确的选择了。
+2+wNFU ?hQ,'M2 rX<gcntv .5~W3v
< Z/ypWoV( 八. 中期总结
_("&jfn
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:
?w[M{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g$f; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8>|@O<2\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0w_2E 8/y~3~A{D }w)`)N >%D=#}8l@ .{|AHW&0< !cWnQRIt_F 九. 简化
wCb%{iowH 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
<C'S#5,2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ay Obaa5 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
3[jk}2R';p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^:RDu q +-*/&|^等
Nh[{B{k 2. 返回引用。
Uieg4I ro =,各种复合赋值等
*ppb4R;CW 3. 返回固定类型。
j;k(AM< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
92k}ON 4. 原样返回。
-~HlME*~f operator,
e]+ [lq\p@ 5. 返回解引用的类型。
c[Mz#BWG operator*(单目)
(Rc0 l; 6. 返回地址。
M\s^>7es operator&(单目)
-0)So 7. 下表访问返回类型。
~"*;lT5KX operator[]
B43o_H|s 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pw7_j;}l operator<<和operator>>
UI4Xv Vo%UiVHy OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
diLjUC`69 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,QpDz{8 d\ &jl`8* template < typename Left >
O;A/(lPW+ struct value_return
]rh)AE!Y( {
"iof -b=ys template < typename T >
?ExfxR!~ struct result_1
\\D~Yg\# {
A*h)p@3t< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[^gSWU } ;
bz~-uHC _l?5GLl_F$ template < typename T1, typename T2 >
^/Hj^4~_U struct result_2
wBcDL/(> {
y^ C;?B< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*4zVK/FJ } ;
"z }bgy } ;
r[$Qtj Q FVsNOU w?AE8n$8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Oz9k.[j( ;e0>.7m 下面我们来剥离functor中的operator()
+{/zP{jH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'Ph4(Yg K@{jY\AZNx return l(t) op r(t)
<EI'N0~KG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T
T0O % return op l(t)
Y54*mn return op l(t1, t2)
v]*W*; return l(t) op
p Nu13o~ return l(t1, t2) op
%a/O7s 6 return l(t)[r(t)]
0zpP$q$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,Z%!38gGsu gzDb~UEoF 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:
9wKz p 单目: return f(l(t), r(t));
q_f
v1U3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
tazBZ'\c 双目: return f(l(t));
_>5BFQ_ return f(l(t1, t2));
Y@.> eS 下面就是f的实现,以operator/为例
9GZF39w u d1j v>tu struct meta_divide
/]xd[^ {
j.CC.[$g template < typename T1, typename T2 >
i=2+1;K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vfhip"1 {
HIhoYSwB return t1 / t2;
c2"eq2'BS }
zMrZ[AU } ;
^:-%tpB#! 9/s-|jD 这个工作可以让宏来做:
8}\"LXRbo &P ;6P4x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"<O?KO3K template < typename T1, typename T2 > \
~[9 ]M)=O0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k5xirB_ 以后可以直接用
n?
s4"N6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f\(K ou$ 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
jv0e&rt (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。。。)
>8NQ8i=]V1 5. l&nt' `ZefSmb 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
FpRK^MEkG _X.M,id template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ar'5kPzY> class unary_op : public Rettype
.Yu,&HR {
d&'6l"${ Left l;
50H [u| public :
mI`dZ3h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FySK& 98 O z template < typename T >
1g/mzC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bv=Z*"Fv {
alu`T
c~ return FuncType::execute(l(t));
/|DQ_<* }
<g %xo" *smo{!0Gg template < typename T1, typename T2 >
`aI%laj&M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?y04g u6p {
:!A@B.E return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q'=!1^& }
aVtwpkgZ } ;
etDB|(,z (8ymQ!aY ,vhR99g{ 同样还可以申明一个binary_op
gVl#pVO`N OIWo*
% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$4M3j%S class binary_op : public Rettype
]CL70+[^9 {
L]tyL) Left l;
G/`_$ c Right r;
tIvtiN6[|l public :
7PvuKAv?k binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|F=^Cu, O>>8%=5Q template < typename T >
W4| ;JmT.r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QWP_8$Q {
&`%C'KZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
?D~uR2+Z }
1IsR}uLh FQ 4rA 4 template < typename T1, typename T2 >
)i>KYg w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>%[W2L\' {
5y~[2jB: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
UmJg-~ }
B=p'2lla } ;
><DE1tG a[JgR /E@x u@|yw) 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
# \M<6n{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@rdC/=Y[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
fAm2ls7c 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。
4@Qq5kpk* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$H9xM 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
C/$IF M< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lwB!ti 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)
s-DtkO
下面是修改过的unary_op
w])Sz*J &S{F"z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
KG?]MVXA class unary_op
T<?;:MO88 {
>ylVES/V Left l;
>9klh-f doa$
;=wg public :
Q7s1M&K z(=:J_N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=wQ=` 93rE5eGs template < typename T >
+l#2u#e struct result_1
npF[J x[ {
n-Xj> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=sm(Z;" } ;
YUH/tl M1i|qjb:l template < typename T1, typename T2 >
Psv!`K struct result_2
prWid3} {
'SY&-<t( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g$tW9 Q } ;
BCj&z{5"7e ?b0\[ template < typename T1, typename T2 >
(o|E@d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'K!kJ9oqe {
Mc6y'w return OpClass::execute(lt(t1, t2));
96BMJE' }
K$Ph$P@ izxCbbg template < typename T >
I5~DC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F,
"x~C {
wfdFGoy( return OpClass::execute(lt(t));
F~Li.qF }
We ->d |= oK>,MdB } ;
p#kC#{<nE s5pY)6) TQou.'+v 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
2*M*<p=v 好啦,现在才真正完美了。
d.Z]R&X08 现在在picker里面就可以这么添加了:
r~TT c)2 MXy{]o_H~ template < typename Right >
aI<~+ ] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1gE`_%?K {
bm4W, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1mX*0> }
1 W0; YcT] 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。
x6t;= |^F-.Z eZ!k'bS= Vo%d;>!G\; $o/>wgQY- 十. bind
@2mP 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9ZBF1sMg 先来分析一下一段例子
[a3
0iE "jHN#} CytpL`&^] int foo( int x, int y) { return x - y;}
pR"qPSv' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-db+Y:xUZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z)%1 i 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C gx?K]>y 我们来写个简单的。
- -G1H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
k mjm6 对于函数对象类的版本:
B /W$RcV E(@;p%: template < typename Func >
FMVmH!E struct functor_trait
oo!g?X[[ {
qo@dFKy typedef typename Func::result_type result_type;
asg>TOW } ;
o >Lk`\ 对于无参数函数的版本:
US4Um>j $ZS9CkN template < typename Ret >
-?W@-*J struct functor_trait < Ret ( * )() >
|6>_L6t {
aM~fRra7 typedef Ret result_type;
f2wW2]Fg } ;
L3AwL)I 对于单参数函数的版本:
zqh{=&Tjx Db=gS=Qm template < typename Ret, typename V1 >
gnXjd} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+a/o)C{ {
W(aRO typedef Ret result_type;
-e~Uu } ;
@m V C 对于双参数函数的版本:
qN@a<row&~ o!~bR
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
to3J@:V8e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d<'xpdxc {
|Z ,G
typedef Ret result_type;
Q7|13^|C } ;
!qlGt)G3 等等。。。
mB{{o}'<u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5F"?]'*/ Z+"&{g template < typename Func >
N^+ww]f? struct func_return
6mdnEmFM] {
&r%*_pX template < typename T >
^{:jY, ?] struct result_1
iIE(zw)H {
<^U(ya typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%7msAvbk } ;
>|)0Amt l,.?-|Poa template < typename T1, typename T2 >
U[b;#Y1X struct result_2
_m],(J=,z {
)\-";?sYky typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(L$~zw5gr } ;
|8 bO5l: } ;
{ah=i8$ {yR)}r Wq(l :W' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R`2A-c L]d@D0.Z template < typename Func, typename aPicker >
N;'HR) class binder_1
.gGvyscdH; {
gE&W6z0fJ Func fn;
G%!\ p:w aPicker pk;
vo(NB
!x$ public :
|QLX.. L\NZDkd template < typename T >
/w M struct result_1
~lqGnNhh7 {
U@MP&sdL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k-V I9H!, } ;
jJ!-hg4?] ).C! template < typename T1, typename T2 >
Wk\@n+Q{] struct result_2
H@E ")@92 {
_}OJPahw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GQ2PmnV+ } ;
@b\ S. pYl{:uIPN8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;9 ,mV(w HhmVV"g template < typename T >
vt@Us\fI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c%@~%IGF {
Eqbe$o`dd return fn(pk(t));
ShJK&70O }
cEc,eq| template < typename T1, typename T2 >
Ia`JIc^e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XcMJD(! {
,6;xr'[o* return fn(pk(t1, t2));
}b+QYSt }
#we>75l{+R } ;
vo
;F ; RR!!hY3 K ]<T8ZA_Y; 一目了然不是么?
l (,;wAH 最后实现bind
;{f?? G ZuvPDW% EB5_; template < typename Func, typename aPicker >
Hpi%9SAM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`n`"g<K)Q {
'd#\7J>d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_/}Hqh }
vM7v f6 Y#&0x_Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
U`8|9v 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。
G4Kmt98I 5!F\h'E 十一. phoenix
ZBmXaP[9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#RM3^]h HNy/ - for_each(v.begin(), v.end(),
x8?x/xE (
5 n+ e do_
{kPe#n>xT [
pzq;vMr cout << _1 << " , "
{HHh.K ]
r1ok u0 o .while_( -- _1),
$54=gRo^ cout << var( " \n " )
<D!c
~*[ )
qC1U&b#MVx );
H5rPq_R P:(EU s}0 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.L7Yf+yFg 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/^LH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0UGiPH,() 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d"I28PIS" 'DzBp 8.CKH4h template < typename Cond, typename Actor >
f[Fgh@4cj class do_while
8b 8\ {
0^9:KZ.! Cond cd;
|vfujzRZ Actor act;
+z|UpI public :
jefNiEE[ template < typename T >
-
LiPHHX< struct result_1
8nIMZV {
^+.t-3|U typedef int result_type;
OyJsz]b} M } ;
.3a:n\tY .6#cDrK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
],\sRQbv& lC=N:=Mu template < typename T >
x^)g'16` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^p 2.UW {
`u#;MUg do
2"leUur~rO {
1Sg|3T8bGT act(t);
f4'El2>-86 }
v`S2M while (cd(t));
T+;H#& return 0 ;
K[uY+!'1 }
-".kH<SWv } ;
mA(nyF "mPSA Z mPs%ZC 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4<T*i{[ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
wfBuU> 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
7deAr$?Wx 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。
|Bx||=z` 下面就是产生这个functor的类:
eQU-&-wt0 Q`S iV 1mHwYT+ template < typename Actor >
ofMu3$Q class do_while_actor
ZD5I5 {
uw Kh Actor act;
VY/|WD~"CW public :
5zNSEI"PY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5^i.;>(b ,<@,gZru template < typename Cond >
]<27Sw&yaG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
17>5#JLP } ;
]?0{(\ E?Zb~xk +65oC x
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t_dcV%= 最后,是那个do_
0 kf(g156 + "cRhVR Hp btj class do_while_invoker
C-llq`(d {
7hB#x]oQo public :
59{;VY81 template < typename Actor >
>u=%Lz"J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h6u2j p(+ {
`"a? a5]k return do_while_actor < Actor > (act);
8P,l>HA }
WD15pq l } do_;
iH-bo@ 2E$^_YT
C 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>=if8t! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z)4UMR#b& 最后来说说怎么处理break和continue
;>NP.pnA) 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。
9wL!D3e
{Q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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