一. 什么是Lambda
AP~!YwLW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"l@~WE 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,
07MLK8jS #nxx\,i> hg&AQk Fca?'^X class filler
wvYxL
c#p0 {
aOuon0 public :
W>Kwl*Cis" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
VuR BJ2D } ;
x$p\ocA 97g-*K ejQCMG7 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
wb?hfe H9Z3.F(2 E:tUbWVp ^49moC- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8]L.E Lr~K3nb ?t"PawBWE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ditzl(L x?F{=\z/o p?h;Sv/ ;|%r!!#-t 二. 战前分析
I"!{HnSG` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(M=Br 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
uXC?fMWp. JQCwI`%i )
jvkwC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RAxz+1JT /* --------------------------------------------- */
-I*A `M vector < int *> vp( 10 );
][mc^eI0s| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j
AE0$u~. /* --------------------------------------------- */
W7
E-j+2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z~_\onC /* --------------------------------------------- */
-jy"?]ve. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%xruPWT:k /* --------------------------------------------- */
&Y>u2OZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-$q/7,os /* --------------------------------------------- */
ig,|3( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vOS0E^ g=(+oK? `iI"rlc buFtLPe 看了之后,我们可以思考一些问题:
/%c^ i!=f" 1._1, _2是什么?
+NY4j-O 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
`3KprpE8v 2._1 = 1是在做什么?
r?TK@^z 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}M9al@" Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
N'1~ wxd :&%;s*-9 6.jZy~ 三. 动工
Hn~1x'$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z^l!y5s/H ChGM7uu2 gK( 4<PO' !O-+h0Z template < typename T >
THp `!l class assignment
v\eBL&WK {
8iN As#s T value;
Zy%Z]dF public :
E0Djo'64 assignment( const T & v) : value(v) {}
,Aii>D] template < typename T2 >
#V6
-* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OKVYpf } ;
<&2,G5XA =1VH5pVr} gT
OMD 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lo: ~~l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c5R{Sl qrc/Q;$ VZoOdR:d }v,THj class holder
C":\L>Ax {
DO1{r/Ib.{ public :
l'T0< template < typename T >
p#d UL9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Wwha?W> {
I={{VQ return assignment < T > (t);
F21[r!3 }
Z L</ } ;
([*t. O:)IRB3 ~S6 {VK. 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:
[R> ][nUPl static holder _1;
@UX@puK`/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=fG8YZ( @W8}N|jek for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DZRxp, 而不用手动写一个函数对象。
a`*WpP \+ :$aW@?zAY %Be[DLtE" SWb5K0YRn 四. 问题分析
>EtP^Lu~f_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
lg>AWTW[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
lM*O+k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`uA&w}(G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Nh9!lB m*] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]ECZU }!V<"d,! 五. 问题1:一致性
!d.>r
7w 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)`mF.87b&h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dY<#a,eS ; ZV^e struct holder
;|QR-m2/ {
acY[?L_6J //
;/ KF3
% template < typename T >
2TEeP7 T & operator ()( const T & r) const
K)&XQ`& {
"n }fEVJ, return (T & )r;
Q+(:n)G_6E }
/'6[*]IZP } ;
9Fx z!-9m Ko)T>8: 这样的话assignment也必须相应改动:
T zYgH 43=-pyp template < typename Left, typename Right >
?]D+H%3[$i class assignment
y%bqeo
L~ {
Os 2YZ<t Left l;
D{c>i`\G Right r;
}#>d2 =T$ public :
Ko|xEz= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OW}j4-~wL template < typename T2 >
oy
bzD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
w9<FX>@ } ;
8/?uU]#Q l=~99mE 同时,holder的operator=也需要改动:
F>kn:I"X) `OReSg
2 template < typename T >
%GCd?cFF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
50bP&dj& {
|uwteG5?$s return assignment < holder, T > ( * this , t);
2G5!u) }
ku9FN G!LNP&~ 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。
j_uY8c>3\q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*2
$m>N N|d.!Q;V.y return l(rhs) = r;
soQzIx 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
n;^k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
IOZ|85u= :$Q]U2$mPS template < typename Tp >
OGi4m | class constant_t
:'rZZeb' {
bA^:p3 const Tp t;
t>GLZzO public :
'a/6]%QFd! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H&=4y) /. template < typename T >
D3AtYt const Tp & operator ()( const T & r) const
< Gy!i/ {
o p5^9`" return t;
^=Tu>{uD }
h8= MVh(I } ;
<T.#A8c _B7?C:8Q- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YSz$` 7i 下面就可以修改holder的operator=了
pkV\D :mV7)oWH template < typename T >
.'{6u;8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ID).*@(I" {
_KhEwd return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+JAfHQm- }
VBsFT2XiL b:5%} 同时也要修改assignment的operator()
[xs)u3b }Oh'YX#[ template < typename T2 >
(:bCOEZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*ez~~ Y 现在代码看起来就很一致了。
(=tF2YBV ><
_Z 六. 问题2:链式操作
tTh;.88Z{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]V769B9 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。
z0Z\d 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。
7- 3N 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。
0e:QuV2X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
z'}= A 9s6>9hMb) template < typename T >
a2=uM}Hsp struct result_1
%)hIpxOrX {
J%-lw{FC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vH?+JN"A } ;
. I&)MZ>n &~JfDe9IS 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:
"K$ Wh1<7 %f>
|fs template < typename T >
si!9Gz; struct ref
>7(~'#x8A" {
>&Ui* typedef T & reference;
-}qGb}F8! } ;
{Fp`l\, template < typename T >
s8yTK2v2\ struct ref < T &>
}!yD^:[5 {
yc%E$g typedef T & reference;
!%RJC,X } ;
<.7I8B7 #nf%ojh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B[/['sD LY88;*:S template < typename T >
;]oXEq` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EO9kE.g {
7MuK/q. return l(t) = r(t);
o!l3.5m2d }
3VRZM@i 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。
Eagmafu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B-ri}PA ZaUcP6[h 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
?m9UhLeaS= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N} x/&e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9>[.= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j#nO6\&o 最后的布局是:
?4,*RCaI Add
Ubw!/|mi / \
:af;yu Divide 5
"U5Ln2X{J / \
0q>NE<L _1 3
jQ_|z@OV 似乎一切都解决了?不。
5nxS+`Pn.) 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。
N9JgV,` 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。
M8",t{7 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:
8NAWA3^B XC/]u%n8]( template < typename Right >
X\3,NR, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X.T\=dm%v Right & rt) const
=6Kv` {
%M;_(jda return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rMXOwkE }
/!{A=N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x,w`OMQ}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。
=FD`A#\C~ 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。
ReB(T7Vk= 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。
4Fr7jD,#k 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。
Q&.IlVB[ 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?
iQm.]A 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:
@^:7UI_ Z*)y.i ` template < class Action >
_sf#J|kQ class picker : public Action
EYJ i6# {
Ot2zhR ) public :
94'k7_q picker( const Action & act) : Action(act) {}
)S wG+k, // all the operator overloaded
RP|>&I } ;
/:Z~"Q*r 1 ~B< 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。
=UB*xm%! 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:
FUzMc1zy| Kixr6\ template < typename Right >
N&x WHFn]C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DQ n`@ {
7{Ki;1B[w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P"V{y|2 }
V'Z&>6Z 68J 9T^84 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/XW&q)z-Hl 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。
/mMAwx F; MF:;mM template < typename T > struct picker_maker
z*dQIC {
e0~sUVYf typedef picker < constant_t < T > > result;
sx[&4 k[ } ;
%eutfM-?6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;Oi[:Ck {
\&\_>X., typedef picker < T > result;
"J8;4p } ;
;Txv-lfS u6iU[5 下面总的结构就有了:
(/"K+$8' functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
nI` f_sp picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
wZo.ynXT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6=G~6Qu 至此链式操作完美实现。
5M<'A= v ]/OAH6D nL":0!DTRD 七. 问题3
]< s\V-y 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R%Ui6dCLo `FzYvd"N template < typename T1, typename T2 >
d4y9AE@k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FUyB"-< {
f.aB?\"f6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Uw2,o|=O }
|b$>68: $S6HZG:N 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}XGMa?WR BrlzN='j} template < typename T1, typename T2 >
cQ3W;F8|n struct result_2
n*vTVt)dJ {
nOAJ9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fr}1_0DDz } ;
d}{LM!s 7xv4E<r2 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
yyY~ *Le 这个差事就留给了holder自己。
`2xH7a- u0bfX,e2U *PSvHXNi template < int Order >
V-KL% class holder;
:jt;EzCLg% template <>
vU_d=T%$ class holder < 1 >
|
((1V^ {
P+)qE6\ public :
&=F-moDD template < typename T >
DU5:+"
u3 struct result_1
:]CzN^k(1c {
GI2eJK typedef T & result;
j4~7akG } ;
m,W) N9 M template < typename T1, typename T2 >
HE#,(;1i struct result_2
7BL|x {
||-nmOy typedef T1 & result;
NJ;"jQ- } ;
8
uDerJ! template < typename T >
fm(mO% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:]P~.PD5, {
_BZ1Vnv return (T & )r;
CQ6'b,L& }
kzZDtI) template < typename T1, typename T2 >
q"gqO%Wb| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{]wIM^$6+ {
~7dM!g{W return (T1 & )r1;
G'ij?^? }
A}t %;V2 } ;
NFk}3w: )E'Fke template <>
403[oOj class holder < 2 >
YBb)/ZghY {
#O2wyG)oU public :
vU=9ydAj? template < typename T >
"$XYIuT struct result_1
2v0!` &?M{ {
FJP< bREQ typedef T & result;
^4c,U9J= } ;
0U$:>bQ template < typename T1, typename T2 >
e^j<jV`1 struct result_2
c_
La^HS {
r55qmPhg typedef T2 & result;
2t+D8 d|c< } ;
Fi mN?s template < typename T >
>_XOc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`NBbTQtgO {
ldA!ou7 return (T & )r;
O0^?f/&k }
`/#f?Hk= template < typename T1, typename T2 >
WfTD7?\dw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6cM<>&e {
\)ip>{WG return (T2 & )r2;
)uZoH8? }
#
;K,,ku
x } ;
C:]s;0$3'9 8wr8:(Y$ \gLxC 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> >。
k`Nyi)AGe 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
lC0~c=?J 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q"40#RFA l , ..5 return l(i, j) = r(i, j);
qu_)`wB 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u*2fP]n kw*)/$5] return ( int & )i;
pet~[e%! return ( int & )j;
8{dEpV* 最后执行i = j;
/Rj#sxtdw 可见,参数被正确的选择了。
}g~g50ci Kx~$Bor_! ZWO)tVw9G 11@]d]v , Q]@c&* _| 八. 中期总结
<3 A0={En 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:
4'' ,6KJ@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
yL6^\x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C,/O
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
H@GE)I>^@ o\Uu?.-< 1BJ<m5/1% 6B0#4Qrv 2-~|Z=eGW F/>*Ifs 九. 简化
nZfs=@w:y 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。
U@'F%nHw 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
owvS/"@ 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:
fAGctRGH 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yub{8 f;v +-*/&|^等
v5_7r%Hiw 2. 返回引用。
"+)K |9T# =,各种复合赋值等
OOnX` 3. 返回固定类型。
CK0l9#g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3X;{vO\a1 4. 原样返回。
8'A72*dhX operator,
>H>gH2qp 5. 返回解引用的类型。
[ $pmPr2 operator*(单目)
j(iuz^I 6. 返回地址。
~:4~2d| operator&(单目)
=. *98 7. 下表访问返回类型。
`1Zhq+s operator[]
B:<
]Hl$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y`yZR
_ operator<<和operator>>
kbYeV_OwM 44\cI]!{ 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。
/`[!_4i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
LvcuZZ`1a P ZxFZvE template < typename Left >
F30
]
struct value_return
W^Y#pn {
mk!Dozb/ template < typename T >
c
pk^!@c struct result_1
%y&]'A {
<_Eg?ePW# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9xFO]Y" } ;
y+9h~,:A w\Mnu}<e$ template < typename T1, typename T2 >
;#1Iiuh struct result_2
WkP
+r9rT {
tu0aD%C typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\}5p0.= } ;
d,0 }VaY=D } ;
PE"v*9k Ya#h'+} )}MHx`KT2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WA6!+Gy O/Rhf[7v* 下面我们来剥离functor中的operator()
KL [ek 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5|I55CTx @%hCAm return l(t) op r(t)
.&1C:> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
DWU`\9xA* return op l(t)
&H||&Z[pk return op l(t1, t2)
:K':P5i return l(t) op
D\1k.tI return l(t1, t2) op
\(
)#e return l(t)[r(t)]
[8XLK 4e return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?kTWpXx"= $s\UL}Gc 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
;@3FF 单目: return f(l(t), r(t));
FS"eM"z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wW 2d\Zd& 双目: return f(l(t));
4/e60jA return f(l(t1, t2));
~+G#n"P n 下面就是f的实现,以operator/为例
P[ r];e 47r&8C+&\ struct meta_divide
17|np2~ {
pI.+"Hz template < typename T1, typename T2 >
=IU*}># static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\.uc06 {
w Q+8\ s= return t1 / t2;
LD>\#q8a* }
*Dmx&F=3,5 } ;
yxt[=
C F_;DN:
{ 这个工作可以让宏来做:
l[GOs&D1 jS.g]k #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\
%=9 template < typename T1, typename T2 > \
F {+`uG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
r?/A?DMe 以后可以直接用
TUIk$U?/I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1f'Hif*r_X 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
Wg`AZ=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。。。)
I$t3qd{H& _>m-AI4^ 44ed79ly0) 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q.#[TI ^ ccFn.($p?, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.w?(NZ2~ class unary_op : public Rettype
69K{+| {
dXHB # Left l;
.7NNT18 public :
o Y}]UB> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ao" %WX GoM
ip8'u template < typename T >
!y:%0{l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@|}BXQNd {
|RkcDrB~ return FuncType::execute(l(t));
Q/ms]Du }
N6OMYP1 /93l74.w template < typename T1, typename T2 >
wC_l@7t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
epHJ@ W@# {
nlYR-. return FuncType::execute(l(t1, t2));
+!IQj0&'Y3 }
@Ky> 9m{ } ;
'*^yAlgtt /iC;%r1L N==ZtKj F 同样还可以申明一个binary_op
/cr}N%HZB Ys+OB*8AE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H5CR'Rp class binary_op : public Rettype
Kv'n:z7Md {
g>rp@M Left l;
l%ayI Right r;
$rF=_D6 public :
eN?Y7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7uorQfR? cJo\#cr template < typename T >
%@a8P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K;hh&sTB {
F~:O.$f]G return FuncType::execute(l(t), r(t));
?3ig)J,e[ }
u%/fx~t$ H=*5ASc template < typename T1, typename T2 >
)n49lr6X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:A
%^^F% {
5!YA o\S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2~[@_ }
*[ #;j$m } ;
A1)wo^, -oeL{9; tM-^<V& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Hs?e0Z=N 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
E!BPE> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{>LIMG-f 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Pg9hW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
pLa[}= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Z/x*Y#0@n 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b`yZ|j'ikd 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'7wd$rl 下面是修改过的unary_op
T _b^ Tc` WwH+E]^e+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
SG}V[Glk class unary_op
Gb[`R}^dq {
|(moWY= Left l;
dY?`f<* ETp%s{8 public :
y@2epY?{ I? THa< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
alh >"9~! `Y-|H;z template < typename T >
$aHAv/&(5 struct result_1
I;5R2" 3 {
8[r9HC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g %K> } ;
[7(-T?_ O }9KJU template < typename T1, typename T2 >
}$MN|s struct result_2
r`)L~/ {
\s3]_1F;t typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+*\X]06 } ;
}N_NvY lo%;aK template < typename T1, typename T2 >
`%+ mO88o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]E =Iu {
*Av"JAX return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(-]r~Ol^ }
q-nSLE+_; x^Yl*iq template < typename T >
Kvsh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
syU9O&< {
y/e2l return OpClass::execute(lt(t));
dz~co Z9 }
vR0];{ cvwhSdZu8 } ;
>!_Xgw < >UPD02 tm7u^9] 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
sr@j$G#uW5 好啦,现在才真正完美了。
r{L4]|(utY 现在在picker里面就可以这么添加了:
QwhRNnE= PoEqurH0 template < typename Right >
r=yK,d/1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
AiD[SR {
jx acg^c return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
v]__%_ }
?+T^O?r|O 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>]o}}KF? .0R v(Y s2j['g5 {3N'D2N L4uFNM] 十. bind
OL_{_K(w 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Bgmn2- 先来分析一下一段例子
iC
iZJ" RwS@I/ Y>jiXl?&
int foo( int x, int y) { return x - y;}
"c}@V*cO<d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5*[2yKsTi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7ugZE93! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
O;7)Hjw t 我们来写个简单的。
Ltjbxw"Qd 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jA#/Z 对于函数对象类的版本:
[r/k% < s; UH] template < typename Func >
PRNoqi3sY struct functor_trait
~ %B<
{
v]B
L[/4 typedef typename Func::result_type result_type;
@
49nJi } ;
VLBE'3Qg1 对于无参数函数的版本:
5k|9gICyd* i-yy/y-N template < typename Ret >
@
P|LLG' struct functor_trait < Ret ( * )() >
Scv#zuv_ {
k+1|I)z typedef Ret result_type;
?eV4SH } ;
+a^F\8H 对于单参数函数的版本:
5BBD.! A.UUW template < typename Ret, typename V1 >
{BHI1Uw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pRSOYTebP {
t4?DpE typedef Ret result_type;
dg4vc][ } ;
Vf(6!iRP@ 对于双参数函数的版本:
Wu)>U R *F l8
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
jD7Nb lX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
jY_T/233d {
!%dN<%Ah typedef Ret result_type;
o:V|:*1Q } ;
r,_?F7 等等。。。
h$L"8# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RmZ]"
` mDZ*E !B template < typename Func >
tE7[Smzuf struct func_return
xeGb?DPu {
\c^45<G2qA template < typename T >
y^o@"IYu3 struct result_1
v9T_& {
v@# b}N0n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[@4rjGwB } ;
HYmn:?H <V>dM4Mkr template < typename T1, typename T2 >
UwC=1g U struct result_2
9P{;HusNw {
?ve#} \ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{\[5}nV } ;
G\TfL^A } ;
dK>7fy;mv i*CZV|t US =~p>`nV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GKcv<G208 a'\o7_ template < typename Func, typename aPicker >
Mfv1Os:ST class binder_1
41SGWAd#: {
? R>h ` Func fn;
fU!<HDh aPicker pk;
9uWY@zu public :
/> 4"~q) "O(9 m.CZ template < typename T >
}pJwj struct result_1
P (S>=,Y& {
0T46sm r typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'fPdpnJ< } ;
r [K5w MX+Z ? template < typename T1, typename T2 >
|\n_OS7 struct result_2
w|Nz_3tI {
In[Cr/&/Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#h/Mbj~S } ;
)XWP\
h |.wEm;Bz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H'HSD,>( U#U]Pt template < typename T >
SB)5@
nmS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|2KAo!PI {
2YDM9`5xs\ return fn(pk(t));
~RWktv }
MMj9{ou template < typename T1, typename T2 >
,*7d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;D$)P7k6 {
_2N$LLbg return fn(pk(t1, t2));
D1&A,2wO }
<\;#jF%V } ;
o;?/HE%,[ `:axzCrCfR hqRw^2F 一目了然不是么?
}3?n~s\)6f 最后实现bind
@lvyDu6e %RDI!e<e} Qca&E`~Q template < typename Func, typename aPicker >
7NJhRz`_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
R+CM`4CD {
:kGU,>BN return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
nR`ov1RH }
;amXY@RmH B7!3-1<k> 2个以上参数的bind可以同理实现。
!o$!Fr c 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
aE2.L;Tk? M|Rb&6O 十一. phoenix
x*/S*!vx\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,{c?ym w? >;[*!<pfK5 for_each(v.begin(), v.end(),
Phke`3tth (
71\xCSI1w& do_
4t)/ [
AF%@VLf cout << _1 << " , "
KGg3 !jY ]
e;(0(rI .while_( -- _1),
y99mC$"Ee` cout << var( " \n " )
#B\"'8# )
!50[z: );
& \f{E\A# $*?,#ta 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:
)6aAB| 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
r9dyA5oD operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ow]053:i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zE_i*c"` D
gaMO, ,I,\ml
template < typename Cond, typename Actor >
$ ,
u+4h class do_while
X*\J_ {
#{\%rWnCm Cond cd;
/Sh#_\x Actor act;
6AhM=C public :
E@b(1@ template < typename T >
ctGL-kp struct result_1
GN2Sn`; {
lg&t8FHa; typedef int result_type;
pfI"36]F } ;
m|G'K[8 T~='5iy| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4H/fP]u GI1 template < typename T >
R~6$oeWAw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5@BBoeG {
{lc\,F* $ do
hzvd t {
q*>&^V $M act(t);
RVQh2'w }
&e!7Z40w@& while (cd(t));
SBS3?hw
return 0 ;
bR)(H%I }
{Ja!~N;3 } ;
1 |jt"Hz ?pd8w#O ^t#&@-'(d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$\U4hHOo 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
c-0#w= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>o=-$gz` 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。
^=-y%kp" 下面就是产生这个functor的类:
Sb82}$sO {.INnFGP@) Qr{E[6 template < typename Actor >
@nCd class do_while_actor
+csi[c)3E {
#%h-[/ Actor act;
#e$5d>j( public :
*vwbgJG! * do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
73\JwOn~ &eX!#nQ_. template < typename Cond >
|Ur"&
Z{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{fjdr } ;
BNs@n"k V6,H}k fd.^h*'mU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]%u@TK7 最后,是那个do_
K42K!8$ mrF58Uq;A Jh!I:;/ class do_while_invoker
] [p>Y>:b- {
}*S `qW;B public :
5lUF7:A># template < typename Actor >
)u`[6,d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ia+oX~W!VR {
HK0!P* return do_while_actor < Actor > (act);
YOmM=X+'H }
7Bd-!$j+ } do_;
KJaXg;,H wMg0> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!`Hd-&}bYz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fy@<&U5rg 最后来说说怎么处理break和continue
%2{%Obp' 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。
|#cm`v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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