一. 什么是Lambda
P>i!f!o*I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
D=0^"7K 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,
cGE,3dsF[ { +$zgg &`9p. lo!.%PP| class filler
9CxFj)#5F {
X}W4dpU, public :
*Bse3%-v void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/jtU<uX } ;
v{T%`WuPRf s_p\
bl. vpoYb 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4fq:W`9sN x e!([^l& z"vI-~,YU ZSUbPz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W{1" [T<Z? /ZeN\ybx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j-R9=vB2 Sp2<rI 1c%ee$Q K4{1}bU{> 二. 战前分析
zIeJ[J@ 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。
j$5S_]2 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
[\rnJ
lE =Ay'\j ]8c%)%Vi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JSAbh\Mq6 /* --------------------------------------------- */
hbOyrjanx vector < int *> vp( 10 );
NhgzU+)+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
TGxmc37? /* --------------------------------------------- */
,*r}23 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z87_/(nu /* --------------------------------------------- */
u5 1%~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qTA,rr#p0 /* --------------------------------------------- */
/M3UK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:Nt_LsH /* --------------------------------------------- */
\mIm}+!H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L6ifT`;T z^etH/]Sy xeGl}q| (z:DTe 看了之后,我们可以思考一些问题:
YWXY4*G 1._1, _2是什么?
AB1.l
hR 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*\M$pUS{ 2._1 = 1是在做什么?
Ul`~d
!3zH 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。
P#ro;3S3y 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。
qIC9L"I WC pCWtmy L#}HeOEi[ 三. 动工
D J:N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
el"XD"* Hx|<NS0}_ yltzf
#% |_A DG
template < typename T >
8do7`mN class assignment
P>wDr`* {
/KCJ)0UU T value;
M#?^uu' public :
U^@8ebv assignment( const T & v) : value(v) {}
E;>BcPt5 template < typename T2 >
O9_S"\8]@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7F;dLd' } ;
~*-%tFSv VGPBD-6) {$ (X,E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n-5@<y^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rZt7C(FM$7 -{=c T?"+ e+? -# WbP
wO class holder
.R<Ke\y/ {
R'Y=-
yF public :
2GB+st, template < typename T >
Vo; B#lK assignment < T > operator = ( const T & t) const
p`CVq `k {
B/n/bi8T return assignment < T > (t);
P\3$Y-id }
9_07?`Jr
} ;
CB1AL]|3 L(
B(x>w 33*NgQ;&~' 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:
$h()%C7s p ^(gXzW static holder _1;
Z`9yGaTO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l|Z<pD y=H\Z/= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B\ITXmd
而不用手动写一个函数对象。
@[vwqPOL u]Eyb),Gy O6Gg?j mH/$_x)o 四. 问题分析
`~.0PnHf 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。
UyWKE< 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。
aV6l"A] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M10u? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_Q
$D6+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)}KQtkU8: \B$Q%\- PX 五. 问题1:一致性
1,/L&_=_A 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?|
m$U rY(6d
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{Y p;R HJh9<I struct holder
Y>N`( {
/P8`)?f~y //
DKzP)!B " template < typename T >
#G/
_FRo` T & operator ()( const T & r) const
k\~A\UIYo {
EXrOP]Kl return (T & )r;
OGC|elSM }
(ru9Ke%Dx } ;
!8#!P 5ZPe=SQ{ 这样的话assignment也必须相应改动:
;44?`[oP ,Z"l3~0\ template < typename Left, typename Right >
7LB#\2 class assignment
eL7rX"! {
UhX`BGpM{ Left l;
` s}v6 Right r;
R8uiLZd public :
v.aSf`K assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m&h5u, template < typename T2 >
@Qa)@'u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5X'com?T } ;
2qY+-yOEt X` QfOs#\ 同时,holder的operator=也需要改动:
B 3Yj o3mxtE] template < typename T >
Ju~8C\Dd assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BwN>;g_ {
gkN|3^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
9kkYD }
GsG9;6c+u 'za4c4b*u 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
:<`hsKy& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'aWzam> OSvv\3= return l(rhs) = r;
lk5}bnd5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
O0lQ1<= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SAa
hkX HKr6h?Si^ template < typename Tp >
),K!|7#h class constant_t
~TGk`cAM> {
6
s+ Z const Tp t;
dB^')-wA public :
-ty_<m] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cE*Gd^ template < typename T >
54A ndyeA const Tp & operator ()( const T & r) const
u/D=&"tL {
Xu1tN9:oE return t;
<.d0GD`^ }
O*<,lq 0K } ;
bB^SD] }C E+ 65 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*+E9@r=HF 下面就可以修改holder的operator=了
D\:~G}M sf|[oD template < typename T >
TV>UD
q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CVi3nS5Yl {
;tR,w
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D [#1~M }
}v [$uT-q (>
v1)*r 同时也要修改assignment的operator()
8: KlU(J
]0HlPP:2 template < typename T2 >
0% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[-@Lbu-| 现在代码看起来就很一致了。
FafOd9>AO . <|7BHL 六. 问题2:链式操作
+^c;4-X
0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>Fzu]G4] 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。
j}=$2|}8{ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"[.adiw 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
[hf#$Dl| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(i,TxjS'od F1@gYNbI, template < typename T >
PZQb.QAn struct result_1
ZQHANr=
6 {
x.7Ln9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y%UfwbX!g } ;
_fH.#C .1yp}&e# 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:
%2<G3]6^U ]F@XGJN template < typename T >
^n|u$gIF8 struct ref
g`jO {
,$,6%"'" typedef T & reference;
Z[baQO } ;
)w8h2=l template < typename T >
bP`.teO\ struct ref < T &>
<Gy)|qpK[ {
0R,?$qM\ typedef T & reference;
VP$ `.y } ;
'm@0[i "28b&pm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d#N<t` bBkF,`/f$ template < typename T >
:[iWl8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`0tzQ>ZQq {
TR8<= return l(t) = r(t);
{XMF26C# }
/++CwRz@Gm 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。
-d+q +l>0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qwn/ , 7_WD)Y2yS 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
v1yNVs\} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IYq)p
/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'IweN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:XK.A
最后的布局是:
nf5Ld"|%9 Add
V`V
Z[ / \
k0{5)Su"xr Divide 5
*5k" v"NM( / \
ZM/*cA!" _1 3
n|vIo) 似乎一切都解决了?不。
-X ~VXeg 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。
I3QK~ V*j) 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。
T`f6`1x 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:
F:.rb
Ei (gQ^jmZPG template < typename Right >
DFKU?#R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wRL=9/5(8 Right & rt) const
0/d+26lR {
33lD`4i+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<wge_3W# }
~3Y)o|D3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
UdmYS3zs 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。
YFD'&N,sx 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。
7z'l}*FRD 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。
K.?~@5% 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。
ve2GRTO^aC 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?
n$Z@7r 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
#pbPaRJL( ,[}5@cS template < class Action >
k=2]@K$% class picker : public Action
I"4j152P| {
<N11$t&_ public :
XUmL 8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
klduJT
> // all the operator overloaded
SF2A?L?}+ } ;
q1sK:)Hu+ .%7#o 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。
.
KJEA# 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:
UH1AT#?!W @~0kSA7 template < typename Right >
3A%/H` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`#&pB0.y {
.7TQae% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
> $0eRVL }
"ZDc$v:Qa N.OC _H& Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wkK61ah6 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。
0[@9f1Nk4 c#M'Mye template < typename T > struct picker_maker
(.,`<rXw {
ps1ndGp~# typedef picker < constant_t < T > > result;
+2!J 3{[J } ;
zXQo pQ1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
mw9;LNi\D {
z5PFppSQ typedef picker < T > result;
GUJ[2/V~A } ;
K^bzZa+a E]` ) 下面总的结构就有了:
h%
BA,C 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。
;hi+.ng_ 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。
#/zPAcV: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
hc}dS$=C 至此链式操作完美实现。
vh3Xd\N 7q*L-Xe]k <:)T7yVq 七. 问题3
= R|?LOEK+ 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。
qt5CoxeJ O7|0t\) template < typename T1, typename T2 >
j?D=Ij"o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[$)C(1zY {
[@Y<:6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.8hB <G }
8jW{0&ox) }I;A\K] 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:
`T2RaWR4= Mi&,64< template < typename T1, typename T2 >
=s`\W7/;{- struct result_2
1UX"iOx( {
6%Ap/zvCZ> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ALS\}_8 } ;
w(pLU$6X (KR$PLxDK 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?
$lmbeW[0 这个差事就留给了holder自己。
)Q\nR`k 2%"2~d7 hko0
?z template < int Order >
az@{O4 class holder;
U.<';fKnT template <>
J
>Zd0Dn class holder < 1 >
/v"u4Ipj {
U^SJWYi<Y public :
mMm_=cfv template < typename T >
.|XIF struct result_1
3eQ-P8LS {
Qrjo@_+w! typedef T & result;
J<Di2b+ } ;
#?.Yc%5B template < typename T1, typename T2 >
yS0YWqv]6@ struct result_2
@O9.~6 {
laN:H mR8 typedef T1 & result;
kFmd):U!R } ;
%7 h_D template < typename T >
<CIJg* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mw)KyU#l,: {
F2!C^r,~L return (T & )r;
!K^.r_0H. }
v
0mc1g+9 template < typename T1, typename T2 >
&3lg\&" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_2+}_ >d {
|r5 n p return (T1 & )r1;
$A\fm` }
/,dcr* } ;
@G< J+pm BYt#aqf template <>
:iJ+ImBpK class holder < 2 >
nPh5(&E {
w1B!z public :
nsFOtOdd template < typename T >
VAf"B5R struct result_1
vcs=!Ace {
lR[[]Yn typedef T & result;
"mc/fp } ;
($EA/|z template < typename T1, typename T2 >
t98t&YUpm struct result_2
s*{l}~fPkW {
Pn|A>.)z typedef T2 & result;
i-[ic!RnKj } ;
>2l1t}"\ template < typename T >
uu L"o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c'n EbelE {
/tI8JXcUK return (T & )r;
O@r%G0Jge }
UN#XP$utY template < typename T1, typename T2 >
>aXyi3B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r'xZF~}k"~ {
@qk$
6X return (T2 & )r2;
xo2PxUO }
heJ I5t, } ;
nN1\ Yy`\??, gV@FT|j!i 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> >。
- &u]B$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Jm&7&si7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GJN"43 0zfh:O return l(i, j) = r(i, j);
U_ n1QU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
KdIX` v3!oY t:l return ( int & )i;
'fO[f}oa_. return ( int & )j;
Ik2yIf5d 最后执行i = j;
y}5V3)P 可见,参数被正确的选择了。
|}s)Wo eMyh&@7(F Vm}OrFA SV#$Cf g 734)s 八. 中期总结
d_s=5+Yj 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:
L+,p#w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%+gYZv- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=Hplg>h) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
AsJN~<0h I3`WY-uv 5%,5Xe4p E~vM$$O$ A+P9M \u. _N!L?b83P 九. 简化
C(-w A 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。
q5C(/@)^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)D'SfNx#{ 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:
~I[Z2&I 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Er/h:= +-*/&|^等
GaV6h|6_ 2. 返回引用。
Q@]~O- =,各种复合赋值等
50r3Kl0 3. 返回固定类型。
vN#?>aL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0#1hkJ" 4. 原样返回。
M )4-eo operator,
~q]@Jp 5. 返回解引用的类型。
-]yM<dP operator*(单目)
8R?X$=$]!. 6. 返回地址。
O@.C.5Ep operator&(单目)
|R$V[ 7. 下表访问返回类型。
r}351S5( operator[]
FW* k O 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=rSJ6'2(" operator<<和operator>>
Y'-@O"pK OsI>gX> 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。
1;_tu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7<FI[ [7x,& template < typename Left >
#dyz struct value_return
E D0\k $ {
7A:k template < typename T >
Do1 Ip&X struct result_1
.\Gl)W {
g7\MFertR^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wUb5[m } ;
<ZmC8&Uo }!_x\eq^ template < typename T1, typename T2 >
Jr|"QRC struct result_2
~,#zdm1r@ {
:
:;YS9e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aumWU{j= } ;
}%e"A4v } ;
%f[0&)1!.v B=dF\.&Z D{'>G@nLQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J,N='~kfh Nr~9] S 下面我们来剥离functor中的operator()
z~Zu>Q1u[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NTq#'O) f as#_Fer`U return l(t) op r(t)
w:[1,rRvT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
25EuVj`zL return op l(t)
+yC ]f
b return op l(t1, t2)
X}j WNN return l(t) op
]QM{aSvXA return l(t1, t2) op
Iv,Ub_Ll9 return l(t)[r(t)]
2rxZN\gyL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T''PzY!Qf
HJ5 Ktt 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:
KD TG9KC 单目: return f(l(t), r(t));
* AsILK0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~|y$^qy?U 双目: return f(l(t));
W`^euBr7R> return f(l(t1, t2));
ad
<z+a 下面就是f的实现,以operator/为例
0
0JH*I .T!R]n struct meta_divide
".0~@W0 {
=;tDYuFc! template < typename T1, typename T2 >
`Uz2(zqS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|76G#K~<X {
6f=,$:S$ return t1 / t2;
k@}?!V*l }
Evjvaa^ } ;
|[6jf!F M:[rH 这个工作可以让宏来做:
}uZtAH| [K 5#4k #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TNi4H:\ template < typename T1, typename T2 > \
SynL%Y9)|, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.>X0 $# 以后可以直接用
@^q|C&j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;i;2cq 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
ucP"<,a (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。。。)
0cGO*G2Xr `5SLo=~ i sK_t* 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
fRcs@yZnS f&=WgITa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZnrsJ1f: class unary_op : public Rettype
%R?B=W7;Q {
K[,d9j`^ Left l;
_1>Xk_ public :
adCTo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GbFtX\s+5j ]t2zwHo# template < typename T >
OEZ`5"j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3y#U|&]{ {
<R;t>~8x return FuncType::execute(l(t));
@%FLT6MY }
Q4;%[7LU T
O]wD^` template < typename T1, typename T2 >
OV~]-5gau typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tVUC@M>' {
<bvbfS return FuncType::execute(l(t1, t2));
NA :_yA" }
/m"#uC!\ } ;
pxGDzU yuef84~ E%.w6- 同样还可以申明一个binary_op
i(Xz3L#( v0aV>-v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H\>0jr` class binary_op : public Rettype
;#i$5L!*B {
>$/<~j] Left l;
ce&Q}_ Right r;
xr*%:TwCta public :
CjQ)Bu*4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"e-RV
tyI!y~-z template < typename T >
$`a>y jma typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>b1#dEY {
a1Kh return FuncType::execute(l(t), r(t));
q
HU}EEv }
8\lRP,- /#FU" template < typename T1, typename T2 >
~dtS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t| cL! {
If*+yr| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qH=<8Iu }
)0 1,3J># } ;
[^D~T
#F^0uUjq ~K2.T7= 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)1+D"z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f{HjM?
Mb3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S-
N
[ 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。
Y[R;UJE`5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F
]x2;N 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。。。
\@8.BCWK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m)q e 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)
zbL8
pp 下面是修改过的unary_op
`w(~[`F t H6oU Ne template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0K<|>I class unary_op
Cu $mb}@ {
f(*ygI Left l;
2?}5U)Hg \RF{ITV$kD public :
LkwjEJQf sX
c|++ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h>:eu# 3UNmUDl[~ template < typename T >
c $fYK struct result_1
}\?]uNH {
f\vy5'' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/\wm/Yx?S } ;
#,5v#|u|7 >D5WAQ>b template < typename T1, typename T2 >
|=rb#z& struct result_2
3;'RF#VL {
DGJt$o=&@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|Bhj L, } ;
<tn6=IV n7p,{KSQ template < typename T1, typename T2 >
xgQ&'&7l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?l/+*/AR; {
/lb"g_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h?-*SLT }
P 5_l& ; !9-I%e template < typename T >
gLzQM3{X9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DQ`\HY {
(X?et
& return OpClass::execute(lt(t));
j&|>Aa${ }
' 2:HBJ (WuJ9 } ;
[rO TWN ^ fqco9^; y{#9&ct& 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
\\(3gB.Gd 好啦,现在才真正完美了。
B.Y8O^rx 现在在picker里面就可以这么添加了:
YcdT/ }1BpIqee template < typename Right >
[9H986= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d8Sr,t+ {
y3Q2d7G return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
n1Fp$9% }
mhi^zHpa 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6!A+$" -oMp@2\e *t_JR :(TOtrK@ =C4!h'hz 十. bind
N#&/d nV 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。
zy\R>4i'#Q 先来分析一下一段例子
"eH.<& P>wTp) *V[6ta' int foo( int x, int y) { return x - y;}
* R_mvJlT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,1ceNF#oL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@E
!`:/k 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。
Hq!|( 我们来写个简单的。
j1i<.,0g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&Ndq^!e 对于函数对象类的版本:
d3&l!DoX `&/~%> template < typename Func >
Z9p`78kYyh struct functor_trait
*Hed^[sO {
( SiwO.TZ typedef typename Func::result_type result_type;
4<<T#oW.:G } ;
RA
ER\9i 对于无参数函数的版本:
|S.;']t+ jA,|.P> template < typename Ret >
SadffAvSA{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
M|9=B<6`7 {
-;RW)n^n typedef Ret result_type;
}WM!e" } ;
"]kq,j^] 对于单参数函数的版本:
$guaUe[x P0O=veCf template < typename Ret, typename V1 >
9^2l<4^Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]MaD7q>+R {
.3:s4=(f typedef Ret result_type;
"jA?s9 } ;
Yue# 对于双参数函数的版本:
Sc,ajT 3c[< #]8S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-,pw[R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y8@TY? {
gK",D^6T*Y typedef Ret result_type;
f@aFs]xV } ;
h$_5)d~ 等等。。。
6$x9@x8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5$<Ozkj( g?>V4WF template < typename Func >
T@gm0igW/; struct func_return
Q)%a2s; {
|N+uEiJ template < typename T >
c?7Wjy struct result_1
OqlP_^Zz7p {
BQF7S<O+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"iPX>{'En } ;
r~Vb*~U" y#?AW`|
template < typename T1, typename T2 >
6[S-%|f struct result_2
|L%d^m {
z3C@0v=u> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}e8u p*#me } ;
SE0&CV4 } ;
]h4r@L3 =b/:rSd$NA y25L`b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^7-l<R[T @*"H{xo.U template < typename Func, typename aPicker >
"Wn8}T* class binder_1
)I(2t 6i {
&p83X Func fn;
w[hT,$n aPicker pk;
D?`|`Mu public :
!6pE0(V^+4 L`n Ma template < typename T >
bY!1t}ALh struct result_1
L)-1( e<x {
TV[@!E a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H?$gHZPI } ;
"C'T>^qw* 'FN+BvD template < typename T1, typename T2 >
u~\l~v^mj struct result_2
@; 0t+ {
!r %u@[( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~%Xs"R1c, } ;
D!5{CQl 7J [s5'~| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
LY1dEZ-)A Jt|W%`X>D template < typename T >
b5t:">wC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jx3fS2 {
! w2BD^V- return fn(pk(t));
MVXy)9q }
wgFAPZr template < typename T1, typename T2 >
29kR7[k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w3Z;&sFd {
P{%R*hb] return fn(pk(t1, t2));
)9s
6(Iu }
{/}p"(^ } ;
~LSD\+ iiD}2yb ZxU3)`O 一目了然不是么?
XI7:y4M 最后实现bind
N)Qz:o0W +p): !bQqzny$R template < typename Func, typename aPicker >
2{I+H'w8: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}KFM8CbS {
g ^ 4<ve return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+xn59V }
>NjgLJh o7 1f<&1 2个以上参数的bind可以同理实现。
M TOZ:b 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。
Xot2L{EIUE -'~61=PD 十一. phoenix
(8jQdbZU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q~G@S2=}0} X].Igb)2 for_each(v.begin(), v.end(),
7kq6VS;p (
[&K"OQ^\2h do_
N={0A [
kJK:1;CM?. cout << _1 << " , "
ZDTp/5=?K/ ]
]B=2r^fn .while_( -- _1),
.$N8cYu0 cout << var( " \n " )
[$FiXH J )
4">C0m;ks );
JxLSQ-" p$1y8Zbor 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
H0?Vq8I? 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
&7L g)PG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BZ}_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&.)ST0b4 z%~rQa./$ 7xoq:oP-}N template < typename Cond, typename Actor >
H-5h-p k class do_while
F |^tRL- {
#S') i1; Cond cd;
U2kl-E: Actor act;
thrv_^A public :
XG;Dj<Dm template < typename T >
@@} ]qT* struct result_1
r9!,cs {
<)VNEy' typedef int result_type;
vCsJnKqK } ;
6<m9guv 08F~6e6a8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I6RF;m:Jw tde&w=ec template < typename T >
F%`O$uXA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C[Nh>V7= {
\3 M%vJ do
/{FSG! {
35Cm>X act(t);
Be~In~~ }
[['
(,,r while (cd(t));
meArS*d return 0 ;
/j;HM[ }
erdA? } ;
#v}pn2g%> +5qY*$dn EVW\Z 2N. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2b^E8+r9 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。
">x"BP 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。
JE ''Th} 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。
E4qQ 下面就是产生这个functor的类:
b3l~wp6> 8;5@5Au 'A)9h7k} template < typename Actor >
LQXMGgp class do_while_actor
yL"UBe}v {
+!eh\.u|] Actor act;
;kR+jC( public :
U_<k*o@: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y?ypRCgO.u HA]5:ck template < typename Cond >
T/iZ"\(~w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)kvrQ6 } ;
_<6B.{$\7m `=19iAp. zr^"zcfz& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<P0&!yN 最后,是那个do_
?eOw8Rom Fb<fQIa DQ9}('^ class do_while_invoker
UKzXz0 {
?#Y1E~N public :
" mB
/" template < typename Actor >
K-4o_:F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J>Bc-%.Q {
E3QyiW return do_while_actor < Actor > (act);
d~z%kl
5: }
kadw1sYj } do_;
%z"n}|%! z4wG]]Kh* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
iE,/x^&,& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A1F!I4p5 最后来说说怎么处理break和continue
k293wS 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。
UYvdzCUh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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