一. 什么是Lambda
Ldu!uihx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
er_aol e 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,
W{`;][ ;pNfdII( (-
uk[["3 a36<S0R class filler
9:Y\D.M {
5]{YERa' public :
C'Ymz`iQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
`:2C9,Xu } ;
~ M"[FYw[ +$9w[ARN+ }K/[3X=B 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
-vMP{, 4DNZ y2` I|.B-$gH ,Ubnz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/xmd]XM=_ dZm{?\^_ a8N!jQc_m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
iJ\#su i-Z@6\/a5 3K'3Xp@A q/[)mr|~ 二. 战前分析
`s+qz 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。
6x{B 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
dO=<3W SSzOz-&GA $R^"~|m3M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h1BdASn_ /* --------------------------------------------- */
N\p3*#M vector < int *> vp( 10 );
.RT5sj\d transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-~5yl} /* --------------------------------------------- */
71~V* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!vsUL- /* --------------------------------------------- */
d#(xP2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jj^CW"IB /* --------------------------------------------- */
Q|0[B4e^: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F2u{Wzr_@ /* --------------------------------------------- */
4-TM3Cw`d& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A}%sF MA W6)A":` "];19]x6q q[+]; 看了之后,我们可以思考一些问题:
#):FXB$a 1._1, _2是什么?
shi#K<gVC 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。
?e BN_a,r6 2._1 = 1是在做什么?
9;@6iv 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。
uto4bs: 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。
Kp"o0fh<9 +pE-Yn`YS O9qEKW)a 三. 动工
j3FDGDrg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(BJs6":BFe ON$u581 y >FY`xl\m}< Q%85,L^ U template < typename T >
lwK Au!l class assignment
4WNWn#M {
$,R|$0B7 T value;
O=yUAAD$ public :
Ly^r8I assignment( const T & v) : value(v) {}
z- ()7WY template < typename T2 >
s Ce{V*ua T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
HK }C<gg } ;
+VTMa9d ,fL*yn i |C'_gw`n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
wc ^z9y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
S3 &L TEY%OIzU+ 3.8d" WT1ch0~2 class holder
P[D^*} {
H3&$: h public :
2?HLEiI1 template < typename T >
vmL0H)q assignment < T > operator = ( const T & t) const
ba
,2.| {
@o_-UsUX return assignment < T > (t);
R7vO,kZ6Q }
' (ql7 } ;
q),yY]5 JD,/oL.KA A9[l5E 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
1}'|HAu +}%4]O; static holder _1;
MbF.KmV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:] :q=1;c nqr[HFWs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~Z T(@w 而不用手动写一个函数对象。
1{_;`V p6|0JBm mI}1si=$ @<l7"y;\ 四. 问题分析
}O8$?7j( 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/-1[}h%U' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
rIy,gZr.U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^xFZ;Yf 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w;)@2} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!AgW@ 85-00m ~ 五. 问题1:一致性
U@DIO/C,m` 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
H htAD Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%I?uO(
@ iE>T5XV8$B struct holder
TTu<~GH {
!@5B:n* //
u|i.6:/= template < typename T >
fmFh.m.+N T & operator ()( const T & r) const
6/ F]ncwG {
r;SA1n# return (T & )r;
d'q,:="c }
?bW|~<X~ } ;
# sm>;+J QF
Vy2 q 这样的话assignment也必须相应改动:
r,a V11{ XJ.bK template < typename Left, typename Right >
9*U3uyPi class assignment
8Y_wS&eB {
\$W>@w0 Left l;
}GRZCX> Right r;
[O7:<co public :
{L4ta~2/T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E:!?A@Fy template < typename T2 >
0"3l2Eo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
dJ#mk5=
" } ;
73
ix4C 09HlL=0q 同时,holder的operator=也需要改动:
AQ7w5}g+V %i6i.TF template < typename T >
f+d[Q1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}\?UmuolQ {
AT+7!UGL return assignment < holder, T > ( * this , t);
3]$qY_|7 }
.0}]/%al ;%{REa 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。
PS7ta?V
QC 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^Q0%_V, \("|X>00 return l(rhs) = r;
C5"=%v[gQv 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。
HN?NY 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^`?2g[AA g
67;O(3 template < typename Tp >
m:_'r"o class constant_t
sba+J:#w {
@|BaZq,g const Tp t;
Te_%r9P|2 public :
`o4alK\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Y- esD'MD template < typename T >
VB=$D|Ll const Tp & operator ()( const T & r) const
Y)lYEhF {
l3[2b
Qx return t;
RE6dN }
H!PMb{e } ;
HtFc+%= wA$ JDf)Vg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}RvinF:5 下面就可以修改holder的operator=了
-q'G]} X?kw=x{2P template < typename T >
F5s Pd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X2\1OWR0 {
AYb-BaIc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a/p}
?!\ }
}JPLhr|d^ Pr|BhX 同时也要修改assignment的operator()
$z[FL=h)?+ O1xK\ogv template < typename T2 >
Ww\M3Q`h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
bYt[/K, 现在代码看起来就很一致了。
:k&R]bc9 5\S
s`#g 六. 问题2:链式操作
^6g^ Q*" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.0 }eg$d 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。
}Y9= 3X 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^nKG$" 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9eR4?^(3! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M it3q FglW|Hwy template < typename T >
.! 'SG6 q struct result_1
MEKsL7 {
VO
u/9]a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
f(SK[+aqW } ;
gZ!q JO[7_*s 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
/hF@Xh%hY skeH~-`M@ template < typename T >
9fQ[:Hl" struct ref
I.dS-)Y {
}%)]b*3 typedef T & reference;
V$o]}| } ;
b;xn0sDn# template < typename T >
j3=%J5< struct ref < T &>
dBRK6hFC {
Bl$Hg,in- typedef T & reference;
"@ 1+l& } ;
t nvCtuaR <ddXvUCX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fmgXh)= y).dw( template < typename T >
ag02=}Q'r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2e_ m>I {
^K3Bn return l(t) = r(t);
-F7P$/9 }
$Sls9H+. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;]vJ[mi~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oU`{6 ~; , ;$SRQ. 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
BS*Y3 $ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K6Z/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[ikW3 '99, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&9OnN<mT1 最后的布局是:
jCp^CNbA Add
;M<R
e / \
3sD/4 ? Divide 5
y?P4EVknM3 / \
>S}^0vNZX _1 3
+d!"Zy2|B 似乎一切都解决了?不。
`=%mU/v 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。
i K,^|Q8 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。
]iezwz`' 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:
/<
-+*79G JavSR1_ template < typename Right >
N!lQ;o' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vw2yOLRX Right & rt) const
$*$X5 {
Eg+z(m$M return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$97EeE:{M }
q=x1:^rVH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|SX31T9rG XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
R LNto5? 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Vw";< <0HZ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
p >h&SD?b 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
;%^T*?t 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
>(He,o@M 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i87+9X
W&=F<n` template < class Action >
ab8F\%y-8 class picker : public Action
Lq#$q>!K {
)(V!& w6 public :
s;W1YN picker( const Action & act) : Action(act) {}
#-7w| // all the operator overloaded
UPcx xtC } ;
8~|tl, 'U*Kb 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。
Y]neTX [ef 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:
6~ +/cY-V mO^)k template < typename Right >
)-\[A<( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IA~wmOF {
\1nj=ca? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d)1Pl3+ }
jrN"en B&Iy_; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^kh@AgG^ 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。
=z4kK_?F, x.%x|6G* template < typename T > struct picker_maker
"t&_!Rm {
iM_Zn!|@\ typedef picker < constant_t < T > > result;
:O9i:Xq[QW } ;
9B9:lR template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
' Ivr =- {
Yq0j w&v
typedef picker < T > result;
s#>``E! } ;
}ZB:nnG 7-j=he/ 下面总的结构就有了:
O m5+j:YM 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。
#,;X2% c 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。
z;1qYW[-A picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8)V6yKGO 至此链式操作完美实现。
d)'J: js F96X{ &XZS}n 七. 问题3
bR}=bp4K 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。
f0ME$:2 VQ/Jz5^ template < typename T1, typename T2 >
"
"{#~X} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`kM:5f+>W {
dPb@[k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uoMDf{d }
[`U9 dW9Ci"~v 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:
g1(`a`M Q}|QgN template < typename T1, typename T2 >
MD,+>kh struct result_2
;Y%.m3 {
Y N*"q'Yz_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
H q."_i{I } ;
-iySU 6 vJfj1 f 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?
|yYu!+U 这个差事就留给了holder自己。
2>h.K/pC lQl p?Jx2(%m template < int Order >
,+o*>fD class holder;
TW!>~|U)y template <>
woyeKOr class holder < 1 >
{i| $^A3 {
b$/'dnx public :
<}t<A template < typename T >
H-'~c\) struct result_1
@ZtDjxN
& {
_su$]s typedef T & result;
]`u_d}` } ;
FWl'='5L template < typename T1, typename T2 >
m8NKuhu struct result_2
]x^v;r~ {
MClvmv^ typedef T1 & result;
~spfQV~ } ;
'J(B{B7| template < typename T >
<p\iB'y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
09w<@# {
(@ixV$Y return (T & )r;
{/K_NSg+h }
~[3B<^e template < typename T1, typename T2 >
m\;@~o'k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vj4n=F,Z {
Qv/Kb w
N{ return (T1 & )r1;
/><+[\q4LM }
d!#qBn$*[ } ;
Gb_y"rx?0 m+'vrxTY template <>
!)+8:8H' class holder < 2 >
3%DDN\q\u {
" twq#Alx public :
\K%A}gnHe template < typename T >
>q^l struct result_1
vY'E+M"+@ {
qgk6 \&K[ typedef T & result;
%eQw\o,a } ;
`AcT}.u template < typename T1, typename T2 >
W=ar&O~}n struct result_2
;=F]{w]$+ {
VtzX I2.2 typedef T2 & result;
*Rj(~Q/t } ;
sJB::6+1(| template < typename T >
>uVr;,=y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1Aw/-FxJ {
#azD&6` return (T & )r;
2#t35fU }
uwhb-.w template < typename T1, typename T2 >
:Miri_l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9Netnzv% {
@-G^Jm9~\m return (T2 & )r2;
.7v
.DR> }
XXA1%Lw% } ;
59Lmv
&s 9Bw.Ih[Z xji2#S% 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> >。
V]qv,> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K6nGC 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5fDnr&DR J-)9>~[E< return l(i, j) = r(i, j);
/4lm=ZE/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aEw wK(ny k CVA~%d7 return ( int & )i;
yx&'W_Q@ return ( int & )j;
jk-e/C 最后执行i = j;
CF_pIfbaf 可见,参数被正确的选择了。
M73d^z x9s1AzM{ YMfjTt@Q \g<=n&S? W*/0[|n* 八. 中期总结
J8:f9a:|M 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:
wR*>9LjeG 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6im!v<1Qx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+=&A1{kR3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<Zn-P Qkq9oZ .uwD;j
+# !i77v,
(#| +8~C&K: 4 g}'/ 九. 简化
dyNKok# 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。
?O.1HEr 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Re^~8q[ 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:
f9FLtdh
\7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ihn+_Hu +-*/&|^等
l\%LT{$e 2. 返回引用。
Vp~c$y+ =,各种复合赋值等
OPP^n-iPr 3. 返回固定类型。
**! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~qj09 4. 原样返回。
@.SuHd operator,
1w/Ur'8we 5. 返回解引用的类型。
D`C#O
7.N operator*(单目)
TE!+G\@ 6. 返回地址。
PGaYYc3X operator&(单目)
g7 r_jj%ow 7. 下表访问返回类型。
1Zj NRg= operator[]
cTQ]0<9:e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\WN,. operator<<和operator>>
GoTJm}[NP :\<D q71 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。
r#;GVJR6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Obb"#W@3 do>,ELS+m template < typename Left >
L/sMAB struct value_return
QqU>V0y"w( {
&)y$XsSMW template < typename T >
4UV<Q*B\F struct result_1
)%T<Mw2u {
M7JQw/,xs typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KqNbIw*sR } ;
]1k"'XG4, isiehKkD template < typename T1, typename T2 >
q+}KAk|]V struct result_2
^w(~gQ6|mP {
okv`+VeA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(Sd8S`xO } ;
4'
MmT' } ;
-xk.wWpV |1[3RnGS UBZ37P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?!Bf# "TY 6+s10? 下面我们来剥离functor中的operator()
bxrT[] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*eLKD_D`!C `HO_t ek return l(t) op r(t)
k6b0&il return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_>k&M7OU4 return op l(t)
?0%3~E`l: return op l(t1, t2)
1O{(9nNj return l(t) op
8uZM%7kI6+ return l(t1, t2) op
fKYR DGn return l(t)[r(t)]
_b)=ERBbCo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*`g'*R !um~P 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
b2<((H 单目: return f(l(t), r(t));
P56B~M_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*@1(!A 双目: return f(l(t));
<QcQ.b return f(l(t1, t2));
.nG14i7C 下面就是f的实现,以operator/为例
6J""gyK. )5Nj wLs struct meta_divide
tzn+
M0' {
lH#C:n template < typename T1, typename T2 >
`EJ.L6j$' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qjrl$[`X: {
CNkI9>L=W` return t1 / t2;
2 f8\Osn>m }
KyQd6 1 } ;
4J9VdEKk )4tOTi[ 这个工作可以让宏来做:
Z,Z4Sp HkL`-
c0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vv
FH (W template < typename T1, typename T2 > \
aF!Im} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\Hs*46@TC 以后可以直接用
&h<\jqN/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
F).7%YfY 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
wS"`~Ql_ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5HqvSfq>? !CGpE=V Z&( const T & t) const
\Aq$h:< {
Zb4+zps^- return FuncType::execute(l(t));
m<liPl
uv }
z55g'+Kab +
\jn$>E template < typename T1, typename T2 >
2K
VX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:6[G;F7s {
Q*54!^l+_r return FuncType::execute(l(t1, t2));
#i'wDvhol }
vKFEA7 } ;
4o69t ]]^r)&pox R}E$SmFg 同样还可以申明一个binary_op
&y&pjo6v1 h2P&<gg qX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o5;|14O class binary_op : public Rettype
Is[n7Q {
{TVQ]G%'b Left l;
Memb`3 Right r;
\f-@L;8# public :
<Eu/f`8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JH+uBZh6 w/,A@fLL template < typename T >
8I]rC<O6: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VoC|z Rd_ {
| <bZ*7G return FuncType::execute(l(t), r(t));
E@J}(76VS }
ZE[NQ8 =v(&qh9Q2 template < typename T1, typename T2 >
HXb^K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%%+@s {
h )% e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P/,ezVb= }
FG5YZrONx } ;
oEJxey]B7 U7xKu75G1 |<2<`3 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
J;S Z"I' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
t3<HE_B| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
kk$D:UQX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)u=46EU_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U&o~U] rm 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hH]oJ}H \ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t; b1<TLn0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
5;CqGzgoP 下面是修改过的unary_op
>>T,M@s-: nU23D@l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ch'e'EmI class unary_op
]vjMfT%]W {
4&<zkAMR Left l;
*],=! z0 J:"M public :
FvyC$vip 'NN3XyD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xzb{g,c T!1Np'12zF template < typename T >
W2]%QN=m$ struct result_1
r"W<1Hu {
)&[Zw{6P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wpf } ;
\=j|ju3 #&Fd16ov template < typename T1, typename T2 >
T~naAP struct result_2
Z|BOuB^ {
,!bcm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o@qI!?p& } ;
`^:
v+! F>
b<t.yV template < typename T1, typename T2 >
*fp4u_:` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tN_~zP {
kf1 ( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&GaI }
v%)=!T, 2#Y5*r's\ template < typename T >
<ahcE1h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZW ZKy JQ {
uiq;{!dop return OpClass::execute(lt(t));
q)!G5j3 }
q]DE\*@ w-5_Ru } ;
Qy\Koo t]6
4= ) %bY2
pk 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
U(\ ^!S1 好啦,现在才真正完美了。
l-q.VY2 现在在picker里面就可以这么添加了:
7!q.MOYm ka<rlh<h template < typename Right >
}qN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3gz4c1 s^: {
Mo&Po9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5[A4K%EL }
bkL5srH 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。
p}lFV,V XB+Juk&d aq$adPtu X`0`A2
n ol@LLT_m 十. bind
~c|{PZ9U 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
N=;VS- 先来分析一下一段例子
N Bpf 6@J)kV L7B(abT9e int foo( int x, int y) { return x - y;}
t**o<p#)f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=Cp}iM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F2CoXe7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
'
4Kf 我们来写个简单的。
W_ubgCB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7_]Bu<{f 对于函数对象类的版本:
/@9-D
4 pd oCV template < typename Func >
J}s)#va9R struct functor_trait
*_tJ ; {
k1_3\JO"6 typedef typename Func::result_type result_type;
H:`[$
^ } ;
h7[PU^ m 对于无参数函数的版本:
K*oWcsu &+7G|4!y template < typename Ret >
Ng1uJa[k!d struct functor_trait < Ret ( * )() >
'fIirGOl {
WHvxBd typedef Ret result_type;
oWdvpvO } ;
r^!P=BS{ 对于单参数函数的版本:
1}jwv_0lL &g5+ |g ( template < typename Ret, typename V1 >
y%xn(Bn struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@(s"5i.`) {
P[a\Q`}L typedef Ret result_type;
7V KTI:5y } ;
Oz7WtN 对于双参数函数的版本:
H8?Kgaj~vf (ZHEPN template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?o.Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qy: {
Zn"1qLPF typedef Ret result_type;
\!,qXfTMB } ;
|k=L&vs
等等。。。
(f?&zQ!+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L\y>WR%s tJ@5E^'4 template < typename Func >
exL<cN struct func_return
yXL]uh#b {
mdPEF)- template < typename T >
PV/SzfvIq struct result_1
Mwd(?o {
e$y VV# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~$Pz`amT| } ;
{;XO ' aC=D_JJ\ template < typename T1, typename T2 >
) ]3(ue struct result_2
Hm55R {
h` ,! p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x1{gw 5: } ;
ay,E!G&H } ;
s7}46\/U -P|st;?# 6zJfsKf$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-VlXZj@u+ L/n?1'he template < typename Func, typename aPicker >
2q,> *B? class binder_1
#iAEcC0k5 {
q+Cq&|4
?2 Func fn;
o$_,2$>mn aPicker pk;
TEi~X2u public :
+$H`/^a. J)leRR& template < typename T >
)Y}8)/Pud struct result_1
9WhZ=
Xk {
l gzA) ( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p2:>m\ } ;
,wEcRN w c})f&Z@< template < typename T1, typename T2 >
dr iw\ struct result_2
P85@G
2 {
BNe6q[ )W~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wc#E:GJcK } ;
X,"(G}KUA mIX[HDy:V$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;}k9YlQrN 8e3I@mv template < typename T >
vMB`TpZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QBI;aG<+b> {
;5 JzrbtL return fn(pk(t));
V O=
o)H\ }
rr=e template < typename T1, typename T2 >
pZg}7F{$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nD51,1> {
UfWn\*J&k return fn(pk(t1, t2));
O>H'ok
}
yMoV|U6 } ;
P 4|p[V8 wjeuZNYf O W|5IEC 一目了然不是么?
3EN(Pz L 最后实现bind
chF@',9t gLL8-T[9 M'D l_dx- template < typename Func, typename aPicker >
*P.Dbb8vn picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!ENDQ?1 {
M#7w54~b?M return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s}3`%?,6y }
"$Mz>]3&q Z.DO 2=+= 2个以上参数的bind可以同理实现。
U$,W/G}m 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。
Lm{qFu $)O=3dNbo 十一. phoenix
:_f5(N*{5o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
R]! [h c?0.>^,B Q for_each(v.begin(), v.end(),
0;V "64U (
RMvq\J}w! do_
^L@2%}6b` [
k:qS' cout << _1 << " , "
^f%hhpV@ ]
V6ICR{y<3 .while_( -- _1),
W#.+C6/ cout << var( " \n " )
8$TSQ~ )
Glw_<ag[ );
miTySY6^ Sbp].3^j 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:
f~0CpB*X 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
?;0w 1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~stJO]) a 那么我们就照着这个思路来实现吧:
h7"c_=w+ -/'_XR@1 H6t'V%Ys template < typename Cond, typename Actor >
_* m<Z;Et class do_while
l3O!{&~K {
{)?:d6" Cond cd;
9k.5'# Actor act;
n LD1j public :
z*FCd6X template < typename T >
aJ/}ID struct result_1
k:QeZn( {
[^S(SPL typedef int result_type;
3HEm-pok } ;
)p^" J| h%%ryQQ&< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J6[V7R[\ {KGEv% template < typename T >
tSVWO]< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Xyu_I-c {
U5RLM_a@M do
VchI0KL? {
4Y5lP00!} act(t);
|8q:sr_ }
!*eDT4a while (cd(t));
MfA@)v return 0 ;
/Bw
<?: }
q)j_QbW) } ;
TKe\Bi D>fg :*} -,{uX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'EHtA9M 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。
YWFq&II|Z 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。
uo8[,' 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。
omMOA 下面就是产生这个functor的类:
?:$\
t?e^ @=sM')f& 2<FEn$n[ template < typename Actor >
2z9s$tp class do_while_actor
"P9(k> {
?Qxf~,F Actor act;
FMi:2.E public :
HSk_'g(\0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x fa- X`6"^
xme template < typename Cond >
64i*_\UKe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g7"2}|qxo } ;
(QTF+~) =%ok:+D] y1)ZO_' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@PT([1C 最后,是那个do_
ZuFcJ?8i Vak\N)=u ?Kt F!:_C class do_while_invoker
=(]Z%Q-V {
&,l(2z[ public :
8c\\-{ template < typename Actor >
M ui\E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O
joa3 {
]t0St~qUL) return do_while_actor < Actor > (act);
o (k{Ed }
VIHuo, } do_;
F[v:&fle BW:HKH.k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)dd1B>ej] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2
EWXr+IU. 最后来说说怎么处理break和continue
N[rAb*iT 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
Y}]-o9Rl 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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