一. 什么是Lambda
M_79\Gz" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~`-9i{L 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,
zG&
N5t96X KM0#M'dXy HNU[W8mg8 c}v:X
Slh7 class filler
hH[JY(V {
LDPo}ogs public :
Nob(bD5SpE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w0*6GCP } ;
_FdWV? }clFaT>m? `GPK$ue
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
&]vd7Q.t u3k+Xg: XkdNWR0 T5-4Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G|^gaj '9 L9r 3jz UdL`.D, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2s6Vy 1Tiq2+hmf pd7FU~- >Q5 SJZ/ 二. 战前分析
]E=JUYf0 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
oTx#e[8f{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
oY.JK N(1jm F a-QHm;_S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gXw\_ue< /* --------------------------------------------- */
}#E4t3 vector < int *> vp( 10 );
u5R^++ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
JHO9d:{- /* --------------------------------------------- */
2d3wQ)2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SxH}/I|W /* --------------------------------------------- */
,#WXAAmm int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/pb7 /* --------------------------------------------- */
#Wc)wL-Tg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6 #{=
E@ /* --------------------------------------------- */
gWWy!H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
z6{0\#'K v"$; aJ &kO4^ A Xq)'p8C? 看了之后,我们可以思考一些问题:
>nr1|2 1._1, _2是什么?
{g
)kT_ 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。
g|r 2._1 = 1是在做什么?
dc5B# 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。
R2~Rqlti 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。
BAKfs/N qx!IlO &12aI|u^< 三. 动工
l0@$]76cX; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y|lP.N/ UoKBcarm vNtbb]')m +ZZiZ&y template < typename T >
ZcdS?Z2k class assignment
E RMh% C {
Gu_s:cgB9F T value;
Y":hb;& public :
VUt
6[~? assignment( const T & v) : value(v) {}
Qu;AU/Q<([ template < typename T2 >
"= UP&= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
KY"~Ta` } ;
foJ|Q\Z,T iySmNI zzW^AvR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#Ta@A~.L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d+^4;Hv4 JTs.NY
<z fi,=z {u5)zVYC,U class holder
49kY]z|"w {
yNN2}\[. public :
oNEU?+ template < typename T >
]
2b@mX assignment < T > operator = ( const T & t) const
?3zx?>sG {
4l3N#U0Q return assignment < T > (t);
twN(]w}Ps| }
CRqa[boU* } ;
=oHJ_ };KmMpBn S%T1na^x 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:
5VPuHY2 p,1RRbyc static holder _1;
GdP9Uj)n- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tr'95'5W. i2!{.*. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:8)4:4$^
而不用手动写一个函数对象。
K8RloDjk_A uV\=EDno vu#:D1/BB <w:fR|O 四. 问题分析
C<7J5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
! TRiFD 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%-SP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~&qe"0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I7Eg$J& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
M1g|m|H7 '"KK|]vJ 五. 问题1:一致性
U{_O=S u 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>H%8~ Oek 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#".{i+3E aY?}4Bx struct holder
P$oa6`%l {
sy#Gb#=# //
RoiMvrJQP template < typename T >
K:{Q~+
T & operator ()( const T & r) const
vLC&C-f {
AKWw36lm return (T & )r;
r94BEC 2 }
cN :;ir } ;
^KhFBed
m$cM+ 这样的话assignment也必须相应改动:
}@#eD dy0!Zz template < typename Left, typename Right >
0b|!S/*A3 class assignment
O4#zsr:" {
5QT9 Left l;
mR{0*< Right r;
}i[jJb`bY public :
%Wu8RG} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MdKZH\z/ template < typename T2 >
:L?zk"0C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q<UqGj7#
} ;
S
xg Yq ^:q(ksssY 同时,holder的operator=也需要改动:
[Q*kom : IrVeP&KM+ template < typename T >
!bY{T#i)k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kP6r=HH@ {
l&yR-FJ7KY return assignment < holder, T > ( * this , t);
<)&ykcB }
ruW6cvsvet (+U!#T]'D 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。
ML]?`qv ' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}s|v-gRM{ &]M<G)9 return l(rhs) = r;
[WK_Vh{ 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。
W%wS+3Q/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2sTyuH. nxJhK
T template < typename Tp >
J'7Oxjlg class constant_t
m$ JQ[vgh {
?+!KucTF
const Tp t;
W)"q9(T?% public :
C&SYmYj^c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_]4cY%s
template < typename T >
WV6vM()#!C const Tp & operator ()( const T & r) const
ewLr+8 {
V?gQ`( , return t;
wx1uduT) }
emaNmpg } ;
sM4wh_lO 9}\T?6?8pX 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#eaey+~ 下面就可以修改holder的operator=了
l nZ=< T vKW%l template < typename T >
;L`'xFo>> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#8RQ7|7b| {
C +IXP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'D-imLV<< }
Nhf!;> qB&*"gf 同时也要修改assignment的operator()
`b2I)xC# l^vq'<kI template < typename T2 >
wVPq1? 9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LY|h*a6Ym 现在代码看起来就很一致了。
g&za/F 3)xV-Y9 六. 问题2:链式操作
@fY!@xSf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wS5hXTb" 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。
J3zb_!PPE 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。
=y4g. J\ 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。
kSJWQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fT@#S}t k`&mHSk- template < typename T >
ecFI"g struct result_1
o0/03O {
Qh *|mW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OUs2)H61 } ;
!At _^hSqz X=JSqO6V9 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:
OVd"'|&6_ *=I#VN*_<. template < typename T >
~/NA?E-c struct ref
zso.?`85 {
z!1j8o2 typedef T & reference;
p;p G@Vg } ;
}Orc;_)r template < typename T >
`)%eU~ struct ref < T &>
1S=I(n?E {
n*;I2 FV] typedef T & reference;
:?S2s Ne2 } ;
2"mO"2d% _
x7Vyy5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:4WwCpgz, Y3-P* template < typename T >
lf Giw^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3!d|K%J {
uM\~*@ return l(t) = r(t);
fEpY3od }
jeW0;Cz
J~ 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。
tVe*J@i\$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,:#prT[P" "16==tLFE 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
sz)3
z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
F;z FKvn _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
D~1nh%x_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fb#Ob0H 最后的布局是:
{
~Cqb7 Add
,og@}gOMB
/ \
|S4yol Divide 5
3v {GP> / \
O,bj_CW x _1 3
5!5P\o 似乎一切都解决了?不。
s=6w-'; V 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
}^QY<Cp| 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。
W=|B3}C? 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:
c#l
(~g$D+ Lb];P"2e+ template < typename Right >
IUZsLNW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:n>h[{o% Right & rt) const
! g}9xIL {
}FFW,x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R
sujKh/ }
P_qxw-s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jeJGxfi i 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。
/ '7WL[< 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。
c XY!b=9 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。
o30PI 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。
wPW9 bu 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?
H8\N~> 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:
hwO]{)% }R
J2\CP template < class Action >
B0YY7od class picker : public Action
Fc nR}TE {
JL*-L*|Zcl public :
9@S
icqx
picker( const Action & act) : Action(act) {}
oACE:h9U // all the operator overloaded
<H 3}N! } ;
:Ct}||9/ ikY=} 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。
9(H8MUF0{ 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:
H\ NO4= Kj-`ru template < typename Right >
MjLyB^M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]`|bf2*eA {
sd=i!r)ya return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.AV--oA~ }
Tn-H8;Hg 3FS:]|oC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ha(hG3C 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。
HFf|
>&c& 2 1;n0E template < typename T > struct picker_maker
l,d8%\ {
ZkK +?:9 typedef picker < constant_t < T > > result;
Ru
sa
&#[ } ;
ZLO_5#< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
M
r@M~ - {
K&S~IFy typedef picker < T > result;
u{\`*dNx } ;
"#p)Z{v"! N/y.=] 下面总的结构就有了:
5v?6J#]2 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。
|_ ;-~bmb 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。
"PlM{ZI\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9t)t-t#P; 至此链式操作完美实现。
QGsUG_/_P CwT52+Jb {UwJg 七. 问题3
s~TYzfA 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。
KR z\ct| i1sc oxX3\ template < typename T1, typename T2 >
U"ga0X5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M ,<%j {
*FqNzly return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yJgnw6>r2 }
^91k@MC L6',s4 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:
1*=[%
d7 }]f)Fz template < typename T1, typename T2 >
.&L#%C struct result_2
i/WYjo {
D'</eJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6vmkDL8{A8 } ;
MenI>gd? 6)H70VPJ 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?
T9(~^}_+9 这个差事就留给了holder自己。
()P?f ed fXL$CgXG\x 9@^/ON\O template < int Order >
kKCkjA:o## class holder;
y_a~>S template <>
v1;`.PWD class holder < 1 >
mjH8q&szf {
tFb49zbk public :
8XTVpf4 template < typename T >
Ot(EDa9}IJ struct result_1
o{:D {
,g/ UPK8K= typedef T & result;
ku\_M } ;
4cs`R+]o template < typename T1, typename T2 >
;B
tRDKn struct result_2
kR'!;}s {
C
YnBZ typedef T1 & result;
r{Xh]U&>k } ;
/LJ?JwAvg5 template < typename T >
bk"` hq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X, J.!:4` {
{U&Mo97rzX return (T & )r;
S6Kaw }
N>@AsI template < typename T1, typename T2 >
F-2HE><+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Oa*/jZjr {
KaO8rwzDN return (T1 & )r1;
)0/DY }
`<[Zs]Fe4 } ;
%M ~X:A;4 Inr ~9hz template <>
v6iV#yz3( class holder < 2 >
D<nTo&m_ {
=<FFFoF*C_ public :
)%)?M
* template < typename T >
{KODwP'~ struct result_1
.-nA#/2- {
@8Co5`CVl typedef T & result;
G&:YgwG } ;
t7n*kiN<q template < typename T1, typename T2 >
^2Op?J struct result_2
)D(XDN {
AEEy49e typedef T2 & result;
Is-Kz}4L } ;
(swP#t5S template < typename T >
0*h\/!e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_:=w6jCk {
E7y<iaA{~ return (T & )r;
[NJ! }
+dR$;!WB3 template < typename T1, typename T2 >
/k7`TUK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o#E
z_D[ {
-rU *)0PR return (T2 & )r2;
v%B^\S3) }
AvhmN5O= } ;
U<o,`y[Tn 00<iv"8 2D&tDX< 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> >。
q}(UC1| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TB1 1crE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{s4:V=J Z+Z`J;
, return l(i, j) = r(i, j);
<L:v2 8c 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6`F_js.a {8b6A~/ return ( int & )i;
!t[X/iu return ( int & )j;
1\_4# @') 最后执行i = j;
.wYx_ 可见,参数被正确的选择了。
IOt!A jr'O4bo% ^d-`?zb >.~^( }1epn#O_4 八. 中期总结
-`#L rO;n 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:
R (4 :_ xc 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{Pu\KRU 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|PTL!>ym2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/q(+r5k \ Ge|caiH1I yQ6{-:`) 9/q4]%` ]Jm9D= =suj3.
九. 简化
_ ?=bW 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。
q'{E $V)E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
tUL(1:-C 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
pSay^9ZI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^yjc"r%B +-*/&|^等
oP_'0h0X 2. 返回引用。
e)>Z&e,3 =,各种复合赋值等
SIzW3y[ 3. 返回固定类型。
sd.:PE < 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,SS@]9A& 4. 原样返回。
ow%s_yV]R operator,
F5{~2~Cw( 5. 返回解引用的类型。
8`9!ocrM operator*(单目)
L 'H1\'
o 6. 返回地址。
M9 _h0 operator&(单目)
@(&ki~+ 7. 下表访问返回类型。
JrS/"QSA operator[]
b8Y1 .y"# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D)f hk!< operator<<和operator>>
(9@6M8A 1% EIP-z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
vpTS>!i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d;H1B/ HI)ks~E/ template < typename Left >
NCl$vc;, struct value_return
19&!#z {
*>zr'Tt,W template < typename T >
GP[;+xMBh struct result_1
Kl\A&O*{ {
l% K9Ke typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i#&]{]}Qv } ;
W!V06. 9:4P7 template < typename T1, typename T2 >
x1?p+ struct result_2
?Tt/,Hl?D {
2t/ba3Rfk typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xlv:+ } ;
A:&
`oJl } ;
]={:VsnL 4?1Ac7bE -9vAY+s. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+2MsyA?6_ NNb17=q_v 下面我们来剥离functor中的operator()
HO}aLp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,HY z-sK. $Y)|&, return l(t) op r(t)
Xq+7l5LP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z9 }qds6 y return op l(t)
sm4@ywd> return op l(t1, t2)
NM return l(t) op
|&h!#Q{7l return l(t1, t2) op
dV.)+X7< return l(t)[r(t)]
IcI y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!W{|7Es?. |4x&f!%m 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:
c[@>#7p`o 单目: return f(l(t), r(t));
,|?B5n& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
L&q~5 9 双目: return f(l(t));
ps_CQh0 return f(l(t1, t2));
ib*$3Fn~ 下面就是f的实现,以operator/为例
5"]PwC R qOEQ*k struct meta_divide
SL>>]A,E<` {
>c8zMd template < typename T1, typename T2 >
VBBqoyP
h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"?}QwtUW {
GVCyVt[!- return t1 / t2;
Et# }XVCJ }
3eFD[c%mN } ;
ir3iW*5k a}El!7RO0 这个工作可以让宏来做:
(;V]3CtU* X7Cou6r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%[Ia#0'Y@ template < typename T1, typename T2 > \
~u/Enl7\- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jKM-(s!( 以后可以直接用
VDCrFZ!] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_f{'&YhUU 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
GDZe6* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
6(<AuhFu C
`k^So) =+A8s$Pb 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
I^0bEwqZ~ u.1u/o1" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5-5qm[.; class unary_op : public Rettype
f+-w~cN {
U_Emp[ Left l;
RR*z3i`PP public :
&.K=,+0_R/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/,c9&it(M 8!S="_ template < typename T >
(y=P-nm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6n45]? {
\Vr(P> return FuncType::execute(l(t));
L}lc=\ }
/N{x Ft/? eWW\m[k]} template < typename T1, typename T2 >
a:H}c9$% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JY_+p9KfyQ {
kc1 *@<L6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
].7)^ }
=/Vr,y$ } ;
>eW HPO \ bd?
`." a~:'OW:Q 同样还可以申明一个binary_op
!@p@u;djJ [ wr0TbtV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xp4pN{h e class binary_op : public Rettype
rqT@i(i {
#eR*|W7o Left l;
_lu.@IX- Right r;
GriL< =?t public :
V~NS<!+q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8{epy fW <qp template < typename T >
7?Xfge%\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e9o(hL {
Cq}LKiu return FuncType::execute(l(t), r(t));
k0{Mq<V*% }
.' 3;Z'%"g pU<->d;-> template < typename T1, typename T2 >
I>C;$Lp] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i[T!{< {
"&77`R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;,'eO i }
$l 0^2o= } ;
haqL
DVrf cuW$%$F $*`fn{2 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
. m@Sk`s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!sK{:6s DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5lVDYmh 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
coyy T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Wd3/Y/MD 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
y*2:(nI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KR?-< 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(VU: &. 下面是修改过的unary_op
`~VV1 HwiG~'Ah9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
SI4M<'fK class unary_op
o%RyE]pw, {
7K%Ac Left l;
B
,e3r 4B^f"6' public :
gdNEMT > ~J&i3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vsRn\Y <vhlT#p
template < typename T >
m7cp0+Peo struct result_1
[Xg?sdQCI {
tb"UGa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v`*!Bhc- } ;
"b|qyT* Sl = 0Z}s template < typename T1, typename T2 >
./rNq!*a struct result_2
yAW%y {
<x53b/ft typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[?.k 8;k } ;
r@/+ |z-A;uL < template < typename T1, typename T2 >
v0apEjT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&3:-(:<U {
'>@evrG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
roVGS{4T\ }
B24wn8< E&7U |$ template < typename T >
i%:oO
KI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/MosE,7l {
k-*H=km return OpClass::execute(lt(t));
)xoI H{ }
VNp[J'a>VZ LW{7|g } ;
"6FZX~]s! Kn?>XXAc oDrfzm|[Y 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
!w(J]< 好啦,现在才真正完美了。
gC>
A*~J; 现在在picker里面就可以这么添加了:
d3St Z~&r! `!K(P- yB? template < typename Right >
Xt_8=Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9NBFG~)|l[ {
tux/@}I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6:fe.0H9 }
@_J~zo 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。
>DP9S@W LD0x 4zm$m AU OL?st AD_")_B|i RplLU7 十. bind
.!/DM-C 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。
X6)-1.T& 先来分析一下一段例子
;%0$3a &z+nNkr?yN zgI!S6q int foo( int x, int y) { return x - y;}
'-N `u$3Y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N^*%{[<5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7;2j^qPr 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
<v>^#/.0 我们来写个简单的。
)+OI} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+C' u!^) 对于函数对象类的版本:
|A0BYzlVc F>dB@V- template < typename Func >
| (JxtQqQg struct functor_trait
=8?y$WE {
?\"GT] 5D typedef typename Func::result_type result_type;
3X=9$xw_ } ;
K`{P/w 对于无参数函数的版本:
,.A@U*j >-*rtiE template < typename Ret >
7l/.fSW struct functor_trait < Ret ( * )() >
-GCC {
>E;kM
B typedef Ret result_type;
Ye% e! } ;
ikX"f?Q;S2 对于单参数函数的版本:
BiT
#bg @.0>gmY;: template < typename Ret, typename V1 >
Fku~'30 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eyUguA<lK\ {
N?hQ53#3 typedef Ret result_type;
[ uU"=H| } ;
S81%iz.n 对于双参数函数的版本:
Yd'Fhvo8 j)xRzImu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
lqe|1vN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y3=5J\d!a {
n("Xa#mY[ typedef Ret result_type;
lR5[UKr } ;
X6)%2TwO 等等。。。
c!*yxzs\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<:/Lap#D^ Q6)Wh6Cm template < typename Func >
N-Fs-uB struct func_return
h;cl+c|B {
DB%}@IW" template < typename T >
"jV:L struct result_1
<+Eu.K& {
C@d*t? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DcYL8u } ;
.8e]-^Z ])OrSsV} template < typename T1, typename T2 >
"AYm*R struct result_2
<` [o|>A Z {
i<@"+~n~GK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X
.,Lmh } ;
W>TG!R 5 } ;
0,~||H{ kb3>q($ +q n[F70} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,2oF t\`.r 3r^Ls[ey template < typename Func, typename aPicker >
S!WG|75B class binder_1
#O 2g]YH {
bpP-wA^Hd Func fn;
C 2t] aPicker pk;
b3. public :
[l44,!Z& B|d-3\sn template < typename T >
dynkb901s struct result_1
{=K);z {
zVt1Ta:j typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b'q ru~i } ;
X* 4C?v I+2#k\y template < typename T1, typename T2 >
#zmt x0 struct result_2
$40G$w {
?vt#M^Q
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
aa2 vk)~ } ;
o8 _)) W(5XcP( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
T<?
(KW C)UL{n template < typename T >
[}$jO,H5r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.*}!XKp0j {
ca=sc[ $+ return fn(pk(t));
s qXwDy+. }
i%@blz:_Y template < typename T1, typename T2 >
8c`EB-y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[#@\A]LO {
i+q tL3 return fn(pk(t1, t2));
:;
z]:d }
4Jn+Ot.,d } ;
[>$?/DM 35Ro85j N\l|3~ 一目了然不是么?
\LG0 最后实现bind
IA%|OVAfF :o3> [KQ#b template < typename Func, typename aPicker >
#| pn,/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!;3hN$5 {
&x?m5%^l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_D 9/,n$ }
:6gRoMb] h+rW%`B 2个以上参数的bind可以同理实现。
C5Vlqc; 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。
d`gKF V15/~ 十一. phoenix
^(kmF UV,Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w#v-h3XcF }j$tFFVi~ for_each(v.begin(), v.end(),
MgO_gFr (
<
]"Uy p do_
p[Zk;AT~ [
3AcS$.G cout << _1 << " , "
Rp+Lu ]
Mfn^v:Q# .while_( -- _1),
T)MX]T cout << var( " \n " )
{S@gjMuN )
>,x&L[3 );
'yo-`nNFD $^e(?Pq 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4A`U [r_>D 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
lY&Sx{- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Spu>
ac 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D\^mh{q( 5BJn_< H Y~[/H+: template < typename Cond, typename Actor >
-zg 6^f_pW class do_while
/HH_Zi0?N| {
.wV-g:2 Cond cd;
?o1QjDG Actor act;
A]laS7Q public :
:}UjX|D template < typename T >
kQF3DR$,B struct result_1
uZM%F) {
MQe|\SMd typedef int result_type;
.sjv"D" } ;
@;G%7&ps C{:U<q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
q`VkA
\ j[,XJ,5= template < typename T >
5g%D0_e5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y@@h )P# {
;m=k
FZ? do
n8E3w:A- {
+B[XTn,Cru act(t);
Q#F9&{'l }
Aj8zFt] while (cd(t));
}hE!0q~MfM return 0 ;
/PVx }
0GW69 z } ;
5yyc0UG TNDp{!<|L; Q@"}v_r4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)<%CI#s# 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。
K]1|#`n 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。
b")O#v. 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;z,dw 下面就是产生这个functor的类:
m
7S`u 27i-B\r HZ2f|Y|T template < typename Actor >
:%gM
Xsb class do_while_actor
$ y(Qdb {
K5RgWP Actor act;
]s0GAp" public :
194n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{e$@i ykRd+H-t template < typename Cond >
HzL~B# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%ikPz~( } ;
~|[i64V<^ Scug
wSB 3&I3ViAH 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Rh!m1Q(- 最后,是那个do_
2Lytk OMf <isU D6TC ._]*Y`5)d class do_while_invoker
xU2i&il^! {
Jz4;7/ public :
D9H%jDv template < typename Actor >
S}VN(g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'[HBKn$` {
~# \{'< return do_while_actor < Actor > (act);
Y3#8]Z_"}O }
W9{i ~.zo } do_;
qu.AJ* M+M ;@3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uGn BlR$} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Adet5m.|[8 最后来说说怎么处理break和continue
<I*N=;7 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。
~1XC5.*-
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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