一. 什么是Lambda
%@{);5[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
UEJX0= 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,
<o_H]c-> ;q&>cnLDR Iky'x[p,D ,!f*OWnZ class filler
shlL(&Py {
.jhuC#x{/ public :
#GYCU! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
r)dT,X[}F } ;
wK[xLf [;D4,@A !5}Ibb 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:
K@6tI~un C`D5``4 uE>2*u\ xOjCF&W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iaq0\d.[7 cvbv\G'aT $b#"Rv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h!f7/)|[o j+n1k^jC 7:1c5F~M EY(@R2~#J 二. 战前分析
9z,?DBMvc 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
<dzE5]%\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
C,w$)x5kls ztG_::QtG] DB yRP-TH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+>oVc\$ /* --------------------------------------------- */
aT#R#7<Eg vector < int *> vp( 10 );
5w`v
3o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!V.'~xj /* --------------------------------------------- */
S)GWr"m- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f4zd(J /* --------------------------------------------- */
!9i,V{$c`" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:<s)QD /* --------------------------------------------- */
-O_5OT4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Od'!v & /* --------------------------------------------- */
?0+D1w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
er}/~@JJ 1dOVH7 4ow)vS( "qb3\0O 看了之后,我们可以思考一些问题:
xv9Z~JwH 1._1, _2是什么?
c{j0A;XMS 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
H~@E&qd 2._1 = 1是在做什么?
2-u>=r0L 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
QhK]>d. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Gu&?Gn oc gydPy* ^zQ;8)ng 三. 动工
U]fE(mpI9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pHY~_^B4& )[6H!y5 z48,{H6h j3 ~: \H template < typename T >
JPgV7+{b[ class assignment
'1=t{Rw {
L^)&"6oSa T value;
7
#_{UJ% public :
x9
<cT' assignment( const T & v) : value(v) {}
]]+wDhxH template < typename T2 >
:a3Pnq$]E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5A/G? } ;
8|?$KLz?F> y1/$dn A[Juv]X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
p,@_A' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u
Y/Q]NT &`<j!xlG 8(D>ws$
y`=A$>A class holder
yjpV71!M {
?K{CjwE.M public :
ycRy!0l template < typename T >
dV8mI,h assignment < T > operator = ( const T & t) const
qr(SAIX" {
vKDRjrF- return assignment < T > (t);
Se*GR"Z+ }
sW#6B+5_k } ;
5FnWlFc z:|4S@9 .wx;!9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
AU$W=Z* Zo22se0) static holder _1;
nvxftbfE^D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
N9Yc\?_NU_ JMpjiB,A} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+%8c8]2 而不用手动写一个函数对象。
;58l_ue s6w</ BM1uZJ0 2Q)"~3 四. 问题分析
rFSLTbTf 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。
&2MW.,e7s 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][(=s;a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wnP#.[,V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<Jo_f&&{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<n>Kc}c FlRbGg^ 五. 问题1:一致性
+o!".Hp 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?|
q.t>:` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7Xm pq&g U/m6% )Yx( struct holder
S-npJh
6 {
sE-E\+ //
[(5;jUmF@ template < typename T >
!t{3IE T & operator ()( const T & r) const
Ytc {
D&/(Avx.
return (T & )r;
^~0\d;l_ }
v1QE|@ } ;
fnG&29x UC;_}> 这样的话assignment也必须相应改动:
b"t!nfgo $VhUZGuG> template < typename Left, typename Right >
,;'9PsIS^ class assignment
v}IkY {
ngcXS2S_ Left l;
?3Se=7
k Right r;
SY["dcx+ public :
.:*V
CDOM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nfq template < typename T2 >
g9H~\w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
vdYd~>w } ;
{%'(IJ|5z ]YQlCx` 同时,holder的operator=也需要改动:
r
Ka7[/ x1]^].#Eo template < typename T >
cV_nYcLkz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C#`eN{%.YT {
uR|Jn)/m( return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y{B|*[xM }
@O5-w G7DEavtr 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.ZFs+8qU> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n@mWBUM }>=k!l{ return l(rhs) = r;
3205gI, 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
\Q|1I 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G@oY2sM" 3aQWzEnh template < typename Tp >
:t8(w>oW class constant_t
=M>1;Qr<Z/ {
D%N^iJC,9 const Tp t;
b !J21cg<L public :
j~(rG^T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
I&U?8 template < typename T >
KtU I(*$` const Tp & operator ()( const T & r) const
YBN@{P$ {
_p\ return t;
qgvg
MWj }
L@2T } ;
}a,j1r_Hl& <- Q=h?D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
xI55pj* 下面就可以修改holder的operator=了
(YF`#v6 'xm _oGWE template < typename T >
SG2s!Ht assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~EG`[cv {
{O*WLZ {0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"GEJ9_a[ }
h!?7I=p~# N0oBtGb 同时也要修改assignment的operator()
;"hED:z6% +u#;k!B/> template < typename T2 >
,OsFv}v7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Eg-3GkC 现在代码看起来就很一致了。
B\wH`5/KW 7c1xB.g
六. 问题2:链式操作
Yj|Oy 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,`v)nwP 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。
fHCLsI 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。
5 e~\o}] 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。
#:_qo 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XMd-r8yYr N W :_)1 template < typename T >
vcy}ZqWBO struct result_1
NDEltG( {
.$y}}/{j?[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
d&4]?8}=. } ;
-Mx"ox ~0,Utqy 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:
$NC1>83 X}Bo[YoY$ template < typename T >
&u( eu'Q3 struct ref
jhjb)r. {
oA%8k51>~K typedef T & reference;
CvKXVhf0$J } ;
NK2Kw{c"iI template < typename T >
9E4H`[EQ struct ref < T &>
`=g9Rg/< {
wN\%b}pp typedef T & reference;
o@mZ 6!ax3 } ;
K9B_o, ?2zVWZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
l5F>v!NA
D]S@U>]M! template < typename T >
_]a8lr+_- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;,![Lar5L {
"Lk-R5iFd return l(t) = r(t);
@.;] $N&J }
#;sUAR?] 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&Ed7|k]H 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_fx0-S*$ Kq
e,p{= 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
r!N)pt<g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&^3KF0\Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o^hI\9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
REUWK#> 最后的布局是:
h@}KBK Add
{"$
Q'T / \
y! he<4 Divide 5
r|wB&
PGW / \
Q?-HU,RBO _1 3
+ntrp='7O7 似乎一切都解决了?不。
P9=L?t. 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。
PXqLK3AE 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。
3^AycwNBA 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:
eL3HX _2( GO{o #} template < typename Right >
"| 0g 1rd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
47>IT Right & rt) const
/` 891(f, {
L1A0->t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Oa~|a7 `o }
MG)wVS<d_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
M>W-lp^3 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。
,3l=44* 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。
Kk#g(YgNz 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。
Pw
i6Ly` 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"xIW0Pc 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?
ngJi;9X8*t 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:
>=Hm2daN 6REv( E] template < class Action >
W`_pjld class picker : public Action
qD=o;:~Km {
NfvvwG;M public :
=67dpQ'y picker( const Action & act) : Action(act) {}
|g<1n // all the operator overloaded
}#}IR5`=E } ;
|M]#D0v wv0d"PKTS 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。
SFCKD/8 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:
to{/@^ D eQ_dO]Q template < typename Right >
sf )ojq6s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
eAKK uML {
R|aA6} /I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n!=%MgF'*p }
PhF.\Wb ReE-I/n8f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zK`fX 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。
4np,"^c #RAez:BI template < typename T > struct picker_maker
?w6zq| {
w@RVg*`%7D typedef picker < constant_t < T > > result;
kx,9n) } ;
VeK^hz
R^Z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GyI(1OAW {
6(Za}H typedef picker < T > result;
*#+e_)d } ;
3]xe7F'` 0I_A$Z,x 下面总的结构就有了:
'PPVM@)fU functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
4/YEkD picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
/ *3[9, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
G{$(t\>8 至此链式操作完美实现。
:K&> 62lG,y_L i(DoAfYf/q 七. 问题3
<cu? g 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。
Q79& Q04XN s`"o-w\$> template < typename T1, typename T2 >
U: 6 J ~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hik8u!#P {
<[{Ty+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
BG:l Zj'I }
6&/H
XqP p;Ezmz 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:
v~^c-]4I ?^]29p_ template < typename T1, typename T2 >
&atT7m struct result_2
hnWo.5;$ {
XQCu\\>; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{Ic~}>w } ;
$nN`K*% Eq$Q%'5*ua 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?
,4dES|)sP 这个差事就留给了holder自己。
?"MJ'u 6<0-GD}M +g36,!q template < int Order >
'Okitq+O class holder;
! K? o H template <>
bz!9\D|h class holder < 1 >
hKq <e%oVH {
W\09hZ6 public :
j" wX7 template < typename T >
YrAaL"20 struct result_1
T' O5>e {
OiPE,sv typedef T & result;
J
}izTI } ;
jU')8m[ template < typename T1, typename T2 >
Dw}8ci' struct result_2
:$Lu
V5 {
_r!''@B typedef T1 & result;
o6f^DG3* } ;
]{0R0Gr94 template < typename T >
0Yz
&aH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ao%E]M {
2`4'Y.Qf return (T & )r;
>
Q1r^ }
gb
6 gIFq; template < typename T1, typename T2 >
y[7*^9J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0gY,[aQ2 {
#fg RF return (T1 & )r1;
@kU{ }
ydp?%RB3w } ;
MGn:Gj"d
KQsS)ju template <>
9( ;lcOz class holder < 2 >
a<+Qw' {
c-nBB public :
Hbogi1!al| template < typename T >
I!bzvPJ]xc struct result_1
AHsp:0Ma# {
xLht6%o* typedef T & result;
'A91i } ;
3UeG>5R template < typename T1, typename T2 >
J;+AG^U< struct result_2
TbyQ'MbUv {
5=CLR typedef T2 & result;
nA8]/r1k } ;
YpQ/ )fSEV template < typename T >
zjd]65P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=IBdnEz:M {
/'U/rjb_h{ return (T & )r;
/7Z0|Zw] }
#5HJW[9 template < typename T1, typename T2 >
5A]IiX4Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Zf;1U98oC {
(:3rANY| return (T2 & )r2;
|6LC>' }
;w1?EdaO } ;
':yE5j Zyqh MtOAA 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
FY"!%)TV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v ?@Ys+V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H?8uy_Sc "Yw-1h`fR return l(i, j) = r(i, j);
kE QT[Lo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mNw|S*C GCul6,w return ( int & )i;
Q7]:vs)% return ( int & )j;
|YjuaXd7N 最后执行i = j;
RW
23lRA6 可见,参数被正确的选择了。
jYKs| J)[ LL Oe )_!t9gn*wr fx|$(D@9 `WF?87l1 八. 中期总结
M@@"-dy 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:
bG
nBV7b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=g'7 xA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Mj5=t:MI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ni IX^&N1 N(mhgC<O -[OGZP`8 }8 A] 88Yp0T<1 %w7J0p 九. 简化
cT^,[3i:c 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。
eG26m_S= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
M`HXUA4 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:
6TS+z7S81L 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ewB&PR +-*/&|^等
%tM]|!yw 2. 返回引用。
H@2JL.(k =,各种复合赋值等
/Kb7#uq 3. 返回固定类型。
SFKW"cP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Z[KXDQn8 4. 原样返回。
B&|F9Z6D operator,
y|V/xm+Fp 5. 返回解引用的类型。
0[}"b(O{ operator*(单目)
bnLvJ]i) 6. 返回地址。
&k(t_~m> operator&(单目)
sJtz{' 7. 下表访问返回类型。
VkFTIyt operator[]
Lu}oC2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@u3K.}i:g operator<<和operator>>
I"*g-ji0 l epR} 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。
(qHI>3tpY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T#?KY {y=H49 template < typename Left >
oz%ZEi\bW struct value_return
"XMTj <D {
N8:?Z#z template < typename T >
nU%rSASu struct result_1
[(}f3W & {
4W}8?&T typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4%2QF F@ } ;
(.7_`T6QG 9ET2uDZpL template < typename T1, typename T2 >
wG2lCv`d struct result_2
ON _uu]= {
G\tT wX4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]OZZPo } ;
punc'~ } ;
OM{-^ Hk8:7"4Q F6Z l#eL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
KbVV[ * 7qA);N 下面我们来剥离functor中的operator()
K97lP~Hu 首先operator里面的代码全是下面的形式:
YFOK%7K -QCo]:cp return l(t) op r(t)
Z'<=06 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^*'|(Cv return op l(t)
j#y_# return op l(t1, t2)
z^I"{eT8 return l(t) op
Qpiv,n return l(t1, t2) op
wcP0PfY return l(t)[r(t)]
z~+_sTu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r]Da4G^ d6,%P6 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:
pmB}a7 单目: return f(l(t), r(t));
K+Al8L?K_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U*,8,C 双目: return f(l(t));
cH'*J/ return f(l(t1, t2));
DzO0V"+H}k 下面就是f的实现,以operator/为例
Xj"/6|X o+`W struct meta_divide
RfDIwkpp {
CjORL'3 template < typename T1, typename T2 >
A,e/y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%m!o#y(hD` {
k=H{gt
return t1 / t2;
i;*c|ma1> }
?2OT :/ I, } ;
|M`B )-|A|1Uo 这个工作可以让宏来做:
wKe^5|Rr D4G*K*z,w4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<<LmO-92 template < typename T1, typename T2 > \
YTQ|Hg6jO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ygS*))7
r 以后可以直接用
^2|gQ'7< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zA9N<0[]o 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
4O9HoX#-? (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。。。)
j#Ly!%dp ~ YO') 6Bmv1n[X^h 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
M:6H%6eT 3l->$R] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U# Y?'3 : class unary_op : public Rettype
HcUivC {
{}N* e"<O Left l;
heZJ(mR public :
=r3Yt9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`x~k} LPb43 template < typename T >
MG[?C2KA/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vm_y,;/(-R {
].pz return FuncType::execute(l(t));
N~EM`d }
\r^=W= P9:7_Vc template < typename T1, typename T2 >
44f8Hc1g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n0 _:!]k^ {
eT[,k[#q return FuncType::execute(l(t1, t2));
iBwl(,)?m2 }
l6Ze6X I } ;
?JzLn,& g?A4C`l6iy J*U,kyYF 同样还可以申明一个binary_op
j7<`^OG ]x:>~0/L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>wej1#\3 class binary_op : public Rettype
u]@``Zb| {
hZY+dHa] Left l;
kWjCSC>jA Right r;
J
[2;&-@ public :
zv <, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Of7j~kdh83 7n,nODbJ template < typename T >
3F5r3T6j} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vUS$DUF {
uZz^>*b return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z$X2*k6PK }
eqD%Qdx bd_U%0)pi1 template < typename T1, typename T2 >
:(} {uG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}di)4=U9 {
QKCc5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,@R~y }
m0paGG } ;
.(VxeF(v_k 0gm+R3;k^ 1& YcCN\k 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
l@q.4hT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<'v?WV_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Cj"k
Fq4 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。
#AyM! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@bmu4!"d 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。。。
{[hV['Awv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!vr">@}K 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)
/(BQzCP9O; 下面是修改过的unary_op
V7N8m<Tf %&c[g O!Za template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MM|&B`v@; class unary_op
o(]kI?` {
}=^YLu= Left l;
$ENA$ F&lWO!4 public :
q!7z4Cn 6?+bi\6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&e7yX /jC0[%~jV template < typename T >
x/~V
ZO struct result_1
1oFU4+{ 4 {
B*zb0hdo: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&1F)/$,v } ;
_{_LTy%[ nFzhj%Pt; template < typename T1, typename T2 >
Up`$U~%- struct result_2
8n?P'iM {
6>%)qc$i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g4=}]. } ;
0jrcXN~ #i7! template < typename T1, typename T2 >
m qPWCFP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7{D+\i {
o83HR[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i'L7t!f}o }
-/~^S] /cJ$`
pN template < typename T >
Fr,>| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NJz8ANpro$ {
=NSLx 2:T return OpClass::execute(lt(t));
qp"gD-,-o }
HGC>jeWd_ Um9!<G=; } ;
[m|\N rD%(*|Y"c CP7Zin1S/w 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
AXH4jQw 好啦,现在才真正完美了。
]QtdT8~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
5[al^'y x|U]x template < typename Right >
H[*.Jd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.m7iXd{ {
*Y9"-C+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<gZC78}E }
AQbbIngo 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。
[\V]tpl! .J%}ROm Zr;.`(> TcpD*%wW >Hic
tH 十. bind
_&XT
=SW} 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。
{tu* ="d= 先来分析一下一段例子
%ia/i : 6y%BJU.I UI<'T3b int foo( int x, int y) { return x - y;}
hs2f3;) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(vz)GrH> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
d7It}7@9 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。
W2%(a0p 我们来写个简单的。
5;>M&qmN 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Z&s+*&TM 对于函数对象类的版本:
;T"}dJel# 6IPhy.8 template < typename Func >
4oT25VH struct functor_trait
zXbTpm {
vo!:uvy;2 typedef typename Func::result_type result_type;
dB<BEe\$g. } ;
Z A1?' 对于无参数函数的版本:
,
y{o!w 8s?;<6 template < typename Ret >
nvu|V3B0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
5EFow-AH {
mmwwz typedef Ret result_type;
!g=,O6 } ;
UmiW_JB 对于单参数函数的版本:
^^jF*)DT@ H3QAIsGS template < typename Ret, typename V1 >
mXz-#Go( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$Fc*^8$ryC {
42Gr0+Mb typedef Ret result_type;
qoB } ;
O*H:CW 对于双参数函数的版本:
MZ=U}
&F }UXj|SY template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x@v,qF$K struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u 6la {
-*e$>w[.N typedef Ret result_type;
&^63*x;hE } ;
e~'y %| D 等等。。。
2i |wQU5w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]v rpr%K 3hO`GM template < typename Func >
@]H&(bw struct func_return
a}M7"v9 {
1
YMaUyL
1 template < typename T >
R(k6S struct result_1
z;#}uC {
q&jZmr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[53@'@26 } ;
+]I;C ujmW {() template < typename T1, typename T2 >
^zsCF0 struct result_2
`r_qvrC {
iBN,YPo~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9^v|~f } ;
mgG0uV } ;
^yy\CtG O4\GL |rW}s+Kcr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"SLN8x49( w]tv<U={ template < typename Func, typename aPicker >
Eqp?cKrji class binder_1
HQt=.#GW {
M(b'4 Func fn;
MukPY2[Am aPicker pk;
Z>o;Yf[ public :
|WXu;uf$.u >5/dmHPc template < typename T >
o[+1O struct result_1
v :6`(5 {
*3S,XMS{O typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(G#)[0<fX } ;
pSE"]N wMt?yc:X template < typename T1, typename T2 >
Y)c9]1qly struct result_2
X]C-y,r[M {
kul&m| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~;UK/OZ } ;
)uwpeq$j7l {*
>$aI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^5=}Y>EJO 0J@)?,V-. template < typename T >
q$:T<mFK$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ghbxRnU} {
<G 2;nvRr return fn(pk(t));
3t68cdFlz }
2~R"3c+^ template < typename T1, typename T2 >
Z(/jQ=ozQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vB/MnEKR {
ua`2
&;T= return fn(pk(t1, t2));
e_k1pox]l }
,_u8y&<|I } ;
72~)bu w^G<]S{l 9y.C])(2 一目了然不是么?
ZN%$k-2 最后实现bind
uO,90g[C/R kSB)}q6a TeHL=\L-^ template < typename Func, typename aPicker >
iknB c-TLD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D'Byl,W$ {
^tc@bsUF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&IXr*I }
BI4p 3- cU%#oEMf< 2个以上参数的bind可以同理实现。
.s7o$u~l 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
pR`.8MMc8 \&@Tq-o 十一. phoenix
78dmXOZ'_h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zp-
Av8 >,uof ? for_each(v.begin(), v.end(),
s67$tlV (
A ;Z%-x do_
Yfxc$ub [
"^22Y}VB cout << _1 << " , "
=J0FT2 d ]
#mx;t3ja7 .while_( -- _1),
,o*b-Cv/ cout << var( " \n " )
uDH)0# )
YCw^u );
Be8Gx @8n0GCv 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Tk.MtIs)V} 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Q}\,7l operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7 &GhJ^Ku 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.Zf#L'Rf 8Nc i1o ` mALx! ` template < typename Cond, typename Actor >
w
V27 class do_while
6tzZ j:yq {
Ujq)h:` Cond cd;
4\Y=*X Actor act;
!Q cgTW)T public :
lSXhHy template < typename T >
}! zjj\g^ struct result_1
<(3Uu() {
OEdp:dW| typedef int result_type;
LEyn1d } ;
{:S{a+9~ ; bP7| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-_>c P 8ru@ 8|r template < typename T >
F3';oyy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rAP+nh ans {
N|1J@"H do
78qf {
LP=!u~? act(t);
=E4nNL? }
3,N7Nfe while (cd(t));
>tib21* return 0 ;
!l.Rv_o<O }
sE>'~+1_O } ;
d@8_?G} 05|t pA+Qb.z5z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-lb}}z+/ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/*rMveT 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
oDKgW?x 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
#z~D1Zl 下面就是产生这个functor的类:
.(1=iL_3e <C${1FO7If ?G!^|^S* template < typename Actor >
nez5z:7F class do_while_actor
g.F{yX] {
F^A1'J Actor act;
+/x|P- public :
~X`vRSrH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f4!^0%l >6jyd{ template < typename Cond >
P5] cEZ n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w:z_EV!& } ;
\Cx3^
iX "UVV/&`o BtU,1`El5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%\:.rs^ 最后,是那个do_
2eyvY|:Q> q' _ :4(7W[r6 class do_while_invoker
!B-&I E? {
1<bSH n9 public :
v,g,c`BjK template < typename Actor >
"uZ'oN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}"q1B {
:,GsbNKW return do_while_actor < Actor > (act);
QbOmJQ }
VMen: } do_;
3 5|5|ma EWH'x$z_q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
] +Gi~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}o)GBWqHR 最后来说说怎么处理break和continue
U$0#j 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。
#;?z< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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