一. 什么是Lambda
h(+m<J 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=
]dz1~/ 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,
c,3'wnui 0})7of Wto@u4 `'A(`. CL class filler
CF4Oh-f
{
i?1js ! 8 public :
4Zv.[V]iOO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kxr6sO~ } ;
=8$(i[;6w ^P3g9'WK .(P@Bl]XJ 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:
.!7Fe)(x $M}k%Z
Ak%no3:9 =hZ&66 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
J]kP` tu?Z@W/ GY0XWUlC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oP43 NN~ X\c1q4oB[ PsF- 9&_ XudH 二. 战前分析
FOlA* U4U 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。
:>AW@SoTp 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
=:CGl h;4y=UU @&i#S}%/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+7U
A%q /* --------------------------------------------- */
\
pe[V~F vector < int *> vp( 10 );
$~w@0Yl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k@cZ"jYA /* --------------------------------------------- */
yP<:iCY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
QXIbFv /* --------------------------------------------- */
)DklOEO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X1
0"G~0 /* --------------------------------------------- */
)$lSG}WD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&dwI8@& /* --------------------------------------------- */
~q'w),bE"Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t9$AvE#a!= 8zWBXV ?C#F?N0 ;S{Ld1; 看了之后,我们可以思考一些问题:
m"?'hR2 1._1, _2是什么?
Hd=D#u=A4{ 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。
@2%VU#!m 2._1 = 1是在做什么?
t`Y1.]@U 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。
Lv, ji_ 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。
H(5ui`' s v4,syd*3|V kw}ISXz v 三. 动工
'EH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Gg3?2h"d ~'Qpf 8) a\[fC=]r: mNBpb} template < typename T >
p)[BB6E class assignment
"$,}|T?Y` {
:(S/$^ U T value;
RB$ 8^# public :
L[QI 5N assignment( const T & v) : value(v) {}
"PDSqYA template < typename T2 >
"ojD f3@{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x=)30y3*; } ;
hNR>Hy\ yoA*\V "z(fBnv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4?*"7t3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c@ZkX]g 0=(-8vwd i-"h"nF" v%l|S{>( class holder
+hKPOFa' {
fAY2V%Rft public :
[ ;3EzZL template < typename T >
jQK2<-HZ3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
0t:|l@zB {
v^lm8/}NO return assignment < T > (t);
''\cBM!
}
1
Q0Yer } ;
.>gU
9A(Nk hF=V
?\ qS/71Kv' 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:
I}g|n0o GD6'R"tJ static holder _1;
<g|nmu)o$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9 (FcA5Y qdkTg: QJ, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M;Mdz[Q 而不用手动写一个函数对象。
ETH#IM8J sJYKt BGh8 \2 WX[dM
}L 四. 问题分析
>`,#%MH# 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。
EK- bvZ 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。
pg}DC0a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
MS*Mem, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q&U= jX 下面我们可以对这几个问题进行分析。
DRBYH( i]^*J1a 五. 问题1:一致性
gQ+_&'C 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?|
j|$y)FBX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Lw2YP[CR E/ed0'|m struct holder
XGrxzO|{ {
Z]> e & N //
\8>N<B) template < typename T >
)>A%FL9 T & operator ()( const T & r) const
0 *Yivx6 {
C6T 9 return (T & )r;
Om?:X!l" }
0,D9\ Ebd } ;
?k7/`gU 1
FIiX 这样的话assignment也必须相应改动:
{*]=qSz '?!<I template < typename Left, typename Right >
&MGgO\|6 class assignment
Z`1o#yZ {
c,s<q j Left l;
:-'ri Ry Right r;
LM`tNZ1Fc! public :
cF<DUr)Ve assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pcxl2I template < typename T2 >
()IgSj?, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b!tZ bX# } ;
E6&uZr W,oV$ s^ 同时,holder的operator=也需要改动:
+iDz+3v( +VI0 oo {Z template < typename T >
wYxFjXm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>8HRnCyp/ {
ljR?* P return assignment < holder, T > ( * this , t);
P9HPr2 }
w!Lb;4x ? nOoh2jUM 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。
l=OC?d*m 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V@s/]|rf, gdn,nL`dP return l(rhs) = r;
oO9iB:w 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。
PL B=%[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
++RmaZ _@3O` template < typename Tp >
5<ya;iK class constant_t
9mtC"M<
{
b:d.Lf{y7 const Tp t;
{ dxyBDK public :
xx2:5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9Qm{\ template < typename T >
'
xq5tRg> const Tp & operator ()( const T & r) const
`];[T= {
9(Xch2tpO! return t;
9!OCilG }
.;sPG } ;
hdDI%3vk3 a+Qj[pS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:QY 9p T 下面就可以修改holder的operator=了
Qz90 mb
!{=%l+^. template < typename T >
k`zK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ON=ley {
o\YdL2:X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*} 4;1OVT }
8i
'jkyInT *xN jhR]7v 同时也要修改assignment的operator()
^Q+5M"/8 @ShJ: template < typename T2 >
9Yne=R/] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{y%O_-C'r 现在代码看起来就很一致了。
,UJPLj^ W$ {sD|d- 六. 问题2:链式操作
wx7>0[ zE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KD<`-b)7< 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。
JZ0+VB-3U 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。
!Dn1pjxc 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。
R_&V.\e_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IZ ha* 7 T{2//$T? template < typename T >
;Cpm3at struct result_1
<^$b1<@ {
GdwHm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gM]/Y6*$b } ;
\FX3=WW ^g"6p#S=n 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:
]o[HH_`s@ Wl"fh_ template < typename T >
$w}aX0dK& struct ref
T[K?A+l {
J\},o|WI typedef T & reference;
({62GWnn_ } ;
fA,!d J template < typename T >
!: [`
V!{ struct ref < T &>
4y)1*V U: {
eh=bClk typedef T & reference;
nr%^:u } ;
q "vT]=Y}: *\5H\s9< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
blS4AQ?b^ A}}t86T template < typename T >
[_GR'x'0x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M#IR=|P] {
6/C return l(t) = r(t);
J)~=b_'< }
NWcF9z%@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
D'=`O6pK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qx#)c%v\\ (bXp1*0 ; 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
.j,&/y& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zXO.NSC[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uATRZMai +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2^j9m}` 最后的布局是:
+w/o Add
Zz ?y&T / \
x@x@0k`A2 Divide 5
TMs\#
/ \
[r~lO@ _1 3
4iPg_+ 似乎一切都解决了?不。
UY^f|f& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
qTex\qP 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
mQ)l`wGh OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
MYm6C;o$ jP]'gQ!-w template < typename Right >
8BdeqgU/_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j|w+=A1 Right & rt) const
27gm_* {
B) iJH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&}?e:PEy }
nhxl# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^u<+tV
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。
O`| ri5d 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。
247>+:7z 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。
mI18A#[ 3 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。
8gdOQ=a 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?
G 3x1w/L 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:
k#M W> UJ&,9}L8 template < class Action >
N:zSJW`1 class picker : public Action
1 ErYob.p {
_E 8SX
v public :
we?#)9Q< picker( const Action & act) : Action(act) {}
MS)bhZvO // all the operator overloaded
O*7~t17 } ;
;RYKqUE C $;~= 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。
EtG)2) 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:
1gr jK.x gr7_oJ:R template < typename Right >
&0TheY;srf picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K!mgh7Dx {
Hs` ']( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HBu>BSv: }
YG|T;/- }Z=Qy;zk Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pq`MO
.R 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。
Ks-><-2+N 19DW~kvYk template < typename T > struct picker_maker
.j.=|5nVo4 {
c eX*|B@= typedef picker < constant_t < T > > result;
BcWReyO<M } ;
>oNs_{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w5Z3e^g {
gsH_pG-jU typedef picker < T > result;
.?TVBbc%5 } ;
\k8_ZJw }#M|3h;q9+ 下面总的结构就有了:
TjdY Ck]' 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。
fE iEy%o 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。
IU}`5+:m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:|TBsd|/x 至此链式操作完美实现。
$+j) a{=~#u8 MJoC*8QxM 七. 问题3
~]Jfg$' 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。
fQh!1 R ,#{aAx|] template < typename T1, typename T2 >
<o
O_wS@: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&iivSc;# {
ljRR return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
'UKB
pm/ }
Nt?B(.G b7/4~_s 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:
ZhU2z*qN# }^t?v*kcA template < typename T1, typename T2 >
>E# 4mm struct result_2
uNjy&I: {
Q]C1m<x typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ijfT!W } ;
mvxvX!t I nk76- 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?
H{If\B%1t 这个差事就留给了holder自己。
`7`iCYiTy 191)JWfa .'M]cN~ template < int Order >
a>6p])Wh class holder;
\uH;ng|m template <>
;nbvn class holder < 1 >
L`BLkDm
{
3$TpI5A public :
$=
gv template < typename T >
d>f5Tl\E struct result_1
P t$7U[N {
I`7[0jA~ typedef T & result;
}j
x{Cw } ;
ESAh(A)8 template < typename T1, typename T2 >
y!j1xnzki struct result_2
C|+5F,D {
4I$#R typedef T1 & result;
_#I0m( } ;
8oK30? template < typename T >
e5dw q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w$_ooQ(_;Q {
BTB,a$P/ return (T & )r;
JkTL+obu }
n:{yri+ template < typename T1, typename T2 >
\%#jT GFs~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^(y4]yZ {
\I>,j,c return (T1 & )r1;
p-Z5 {by }
umciP } ;
+-ue={' TAP/gN' template <>
Rh39x-`Z class holder < 2 >
aX!J0&3 {
(q
utgnW public :
),86Y:^4 template < typename T >
)57OZ struct result_1
9E+^FZ e {
!|SawT5t typedef T & result;
HRk+2'wjAz } ;
NGNn_1 template < typename T1, typename T2 >
I>:'5V struct result_2
Xo
P]PR`cQ {
lw7wvZD typedef T2 & result;
0 }q/VH57 } ;
,%u\2M template < typename T >
|yS4um(w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|m ~| {
0@2%pIq\ return (T & )r;
s`TfNwDvU }
]C_6I\Z#=W template < typename T1, typename T2 >
18~j>fN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xZ .:H&0G {
zk?lNs return (T2 & )r2;
sD
M!Uv2n }
;kdJxxUox } ;
b8O:@j2 JAYom%A" +K&ze:-Z 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> >。
hsi#J^n{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=fm/l-P@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Mv_4*xVc 0&<{o!>k return l(i, j) = r(i, j);
O\xUv 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3?C$Tl2G8 cdk;HK_Ve. return ( int & )i;
qr:[y return ( int & )j;
s:M:Ff 最后执行i = j;
VXC_Y 可见,参数被正确的选择了。
Oa{M9d,l ]^dXB0 ?(F~9V Ltc>@ RP6QS )| 八. 中期总结
q0Fy$e]u 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:
WKP=[o^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
iidK}<o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=*t)@bn 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gq/q]Fm\ O -@7n0 VPK)HzPG, ee6Zm+.B jQc$>M<"o S-My6'ar 九. 简化
/|Zk$q.\ 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。
H`kfI"u8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
M>-x\[n+ 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:
yhZ 2-*pTg 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
hD
sFsG +-*/&|^等
"zfy_h 2. 返回引用。
s3oK[:/ =,各种复合赋值等
!s5 _JO 3. 返回固定类型。
:Z,zWk1| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1--5ok
h 4. 原样返回。
eR?`o !@y operator,
+hi!=^b] 5. 返回解引用的类型。
hCM+=]z" operator*(单目)
J-b
Z`)[Q 6. 返回地址。
%G>*Pez% operator&(单目)
lRn>/7sg$ 7. 下表访问返回类型。
b16\2%Ea1 operator[]
zK?[6n89f 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kz] qk15w operator<<和operator>>
%-> X$,Q
: T=9+ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6~j6M4* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Iq(BH^K S9-FKjU template < typename Left >
.-uH ax0 struct value_return
pFhznH{0 {
whr[rWt@> template < typename T >
g\GuH?| struct result_1
[/\}:#MLe {
bvi
Y.G3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A(ql}cr } ;
@} qMI
n}0[EE! template < typename T1, typename T2 >
y@e/G3 struct result_2
w_PnEJa9 {
^_n(>$
EK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B/AS|i] sM } ;
Dy
mf } ;
}mz@oEB#vF _I+QInD ;) [Q6PFdQ_JT 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
VI/77 K8daSvc 下面我们来剥离functor中的operator()
qJj"WU5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6;Wns' b dP @^Q return l(t) op r(t)
a/^ojn return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3P N<J return op l(t)
Bz!SZpW(M return op l(t1, t2)
8\P!47'q return l(t) op
y38x^fuYJ~ return l(t1, t2) op
?t46TV'G return l(t)[r(t)]
&C6Z-bS" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
LB$#]
Z Z7J8%ywQ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K+p7yZJ 单目: return f(l(t), r(t));
@T)kqT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XOsuRI? 双目: return f(l(t));
LR%]4$ /M return f(l(t1, t2));
k>SPtiAs 下面就是f的实现,以operator/为例
8Q4yllv4 {S,L %
struct meta_divide
lf-1;6nyk" {
y<|8OTT template < typename T1, typename T2 >
9#cPEbb~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,%6!8vX {
sQwRlx return t1 / t2;
Tmjcc( }
h6`v%7H? } ;
n%X5TJE .Yg7V'R1 这个工作可以让宏来做:
WCRGqSr4
+`=rzL"0I7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~+
[T{{ template < typename T1, typename T2 > \
@kBy|5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~)vq0]MRg 以后可以直接用
oR[-F+__ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
yI$KBx/]n 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
WstX>+?' (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。。。)
3:qn\"Hj pV[SY6/ E &G]R! 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
dT?mMTKn+ "!,)Pv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#|-i*2@oR class unary_op : public Rettype
As"%
u {
VYG o; Left l;
Smg z} public :
[SJ3FZ< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#7v=#Jco Qv1<)&Ft< template < typename T >
pm` f?Py typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oDW)2*8yF {
r|av|7R return FuncType::execute(l(t));
D qu?mg;L }
tqk^)c4FF( *E.uqu>I template < typename T1, typename T2 >
b@X+vW{S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?hBj q {
erlg\-H return FuncType::execute(l(t1, t2));
YUjKOPN }
yd|ao\'= } ;
yi.GD~69 wNvq['P C:r3z50 同样还可以申明一个binary_op
$&Lw 2 c0 i4Da 'Uk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E\1e8Wyh class binary_op : public Rettype
1 EL#T& {
4LXC;gZ Left l;
#n_t5 O[ Right r;
5J~@jPU public :
o#uhPUZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#u"$\[ G jI/#NCKE template < typename T >
PjE%_M< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7x=-1wbi {
|Ml~_m return FuncType::execute(l(t), r(t));
y3@m1>]09 }
O%s7 }bR3 >1BDt:G36 template < typename T1, typename T2 >
<IBWA0A=8a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ROi_k4Fj {
4OOI$J$Jh return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\ v2-}jU( }
@Ta0v:Y } ;
x~?|bnM#3 0d/
f4 ?Gx-q+H 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
sq_
yu( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
eNDc220b DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T&ib]LmR 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。
O[+\` 63F= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
vyBx|TR 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。。。
eWOZC(I*z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
v8U&{pD, 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)
^XT;n 下面是修改过的unary_op
woUt*G@ |U`ASo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ST1;i5
class unary_op
>@tJ7mM {
"G!,gtA~ Left l;
7*eIs2aY :Qu.CvYF public :
oM!zeJNA Bo4iX,zu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AzMX~cd .A F94OlE/ template < typename T >
+WE<S)z< struct result_1
th|'t}bWV {
;"2(e7ir typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)1/J5DI @8 } ;
_};T:GOT F;ELsg template < typename T1, typename T2 >
Bq~?!~\?. struct result_2
CqLAtS X7 {
8Xa{.y" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\7WZFh%: } ;
_b!
TmS#F1 LIRL`xU7 template < typename T1, typename T2 >
| MXRNA~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UYH&x:WEd {
o4H' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
._p^0UxT }
9gFfbvd chur(@Af
template < typename T >
R:y u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q"k #eEA {
_|>bOI return OpClass::execute(lt(t));
i\zN1T_ }
Of;$
VK' a?X#G/) } ;
:0% $u>;O: vv1W <X0e< @4wN-T+1 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
$aY:Z_s 好啦,现在才真正完美了。
DfZ)gqp/Av 现在在picker里面就可以这么添加了:
j34lPo ` pnGDM)H7 template < typename Right >
Y'?{yx{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
K7},X01^ {
ub-vtRpm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*#Iqz9X.Y3 }
=c#;c+a 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
^,#MfF6 "|GX%>/ m88[(l pAH9 @rlL'|&X* 十. bind
w1)SuMFK_ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
i%otvDn1 先来分析一下一段例子
J%P{/ nR
w/wU~~ cJ#%OU3p int foo( int x, int y) { return x - y;}
R 5Cy% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8 O.5ML{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`cqZ;(^ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
m8 Ti{w( 我们来写个简单的。
5wI j:s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&P(vm@* 对于函数对象类的版本:
9=G
dj!L *cc|(EM template < typename Func >
3&Fqd struct functor_trait
pJ_>^i= {
Cgn@@P5ZC typedef typename Func::result_type result_type;
oI9-jW } ;
u\@L|rh 对于无参数函数的版本:
GI/4<J\ K@@Jt template < typename Ret >
0hX@ta[Up struct functor_trait < Ret ( * )() >
E akS(Q? {
oT^r typedef Ret result_type;
UpqDGd7M } ;
{ud^+I& 对于单参数函数的版本:
Ffr6P
}I n$jf($* template < typename Ret, typename V1 >
V2*m/JyeB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Op
;){JT {
F>rf
cW2 typedef Ret result_type;
]|4mD3O } ;
6N'HXL UlQ 对于双参数函数的版本:
?`Som_vKO J.pe&1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
* TR~>| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6 WEu(}= {
Clzz!v typedef Ret result_type;
AK5$>Pkvk } ;
mNAp FwZ 等等。。。
>Av%[G5=h# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J9`[Qy\ .E0*lem'hE template < typename Func >
c$]NXKcA struct func_return
Zbjj>*2%^ {
f n'N^ template < typename T >
}{@RO./)[ struct result_1
O:(%m {
QLAyX*%B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-cnlj } ;
*!x/ia9 +hd1|qa4 template < typename T1, typename T2 >
2`w\<h
struct result_2
aoS]Qp {
be5NasC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vh6#Bc)i%w } ;
h}$]3/5H } ;
4!tHJCq" kC2_&L Mq$Nra 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m7~[f7U 1w|V'e?kb template < typename Func, typename aPicker >
&)|3OJ'o class binder_1
[8C6%n{W {
&-6D'@ Func fn;
k0R;1lZ0n aPicker pk;
1">]w2je: public :
}V
%b 9@|X~z5E template < typename T >
4 4kb struct result_1
fO{E65uA {
B^G{k3]t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yy-\$<j } ;
+qEvz<kch #]5|Qhrr+ template < typename T1, typename T2 >
WS)u{
or struct result_2
O@bDMg {
CmPix]YMQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J#y?^Qm$)< } ;
ps6c>AN`A& "Z6: d"S` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`?L-{VtM3* VClw!bm template < typename T >
dc0Ro, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.o5r;KD {
0IEFCDeCO return fn(pk(t));
^R4eW|H }
<U$A_]*w template < typename T1, typename T2 >
,/g\;#:{@] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nNff~u)I {
q>q@ztt return fn(pk(t1, t2));
<XxFR }
;DKwv} } ;
!&Q3>8l $zBG19 [% S,,3h0$X 一目了然不是么?
RKP->@Gs 最后实现bind
8_tMiIE-pS +xlxhF ~4iIG}Y< template < typename Func, typename aPicker >
Th%1eLQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Tl3{)(ezx {
0R2 AhA# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/-39od0 }
tnmuCz N+PW,a 2个以上参数的bind可以同理实现。
?%h JZm; 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。
B"I>mw G
K @]61b 十一. phoenix
f. =4p^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pstQithS SJ-g2aAT for_each(v.begin(), v.end(),
hoi hdVjv (
97Qng*i do_
Sn/~R|3XA7 [
G JItGq`) cout << _1 << " , "
(r.{v@h,dV ]
v; ;X2 a1k .while_( -- _1),
puv*p%E cout << var( " \n " )
^F~e?^s )
[,a O*7N
);
wDZFOx0#8 DwZt.* 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:
ys;e2xekg 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
@"HR"@pX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@:xO5L}Io 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D.<CkDB q9oF8&O, Co19^g* template < typename Cond, typename Actor >
iEki<e/ class do_while
7`tnoTUv {
-i'T!Qg1 Cond cd;
/)de`k" Actor act;
7Yxy2[ public :
8'B\%.+"8e template < typename T >
\sC0om, struct result_1
(`18W1f5W {
%~ecrQ; typedef int result_type;
z>i D } ;
x[}e1sXXs C)z[Blt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&u"*vG (U[ A0rdQmrOL template < typename T >
Ytx+7OLe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VJCh5t* {
MZw%s(lv do
i&>,aiH@ {
%TG$5')0 act(t);
dtM@iDljj }
#G.3a]p}" while (cd(t));
2a=WT`xf? return 0 ;
7Nwi\#o }
0v0Y(
Mo@ } ;
>W'SG3Hmc 2c%}p0<;|? ,0 &lag 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XU9=@y+|v 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
\Zf&&7v 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Ip4NkUI3T 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
#4//2N 下面就是产生这个functor的类:
-t6d`p;dR /"CKVQ HxY,R^ template < typename Actor >
BQS9q'u_ class do_while_actor
.4!N#' {
N`Bt|#R Actor act;
a
LmVOL{ public :
[k'Ph33c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c(#`z!FB <YeF?$S} template < typename Cond >
G<jpJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U-FA^c; } ;
6@XutciK pXFNK"jm @L<[38 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DQlaSk4hF_ 最后,是那个do_
zW0AB8l INbjk;k m]-8?B1`Y class do_while_invoker
Y6L+3*Qt {
l IFt/ public :
km c9P& template < typename Actor >
u=E?N:I~F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'-i
tn {
=|U2 }U; return do_while_actor < Actor > (act);
4G>|It }
=(n'#mV } do_;
3K?0PRg J.<%E[
z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ax^${s|{- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K<]fElh- 最后来说说怎么处理break和continue
T![K
i 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
.897Z|$VB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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