一. 什么是Lambda
JE=3V^k 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
QP~Iz*J' 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,
}7+`[g "IA:,j.#g tm|YUat$]r :={rPj-nU class filler
6-t:eo9 {
9H%dK^C public :
OBEHUJ5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
DPM4v7 S } ;
iQ8T3cC+ sz@Y$<o c*DBa]u2 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:
u$Ty|NBjn
oHR@*2b KGP *G
BZr LKsK!X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
mrGfu:r =>Q$S h{/lW#[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mFx\[S R\Of , r-'CB Y$<p_X, 二. 战前分析
QnH;+k
ln 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。
0wpGIT!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
mXK7y.9\ iu.$P-s =jD9oMs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8k9q@FSln /* --------------------------------------------- */
0 ~^l* vector < int *> vp( 10 );
<6STw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Dk#4^`qp1 /* --------------------------------------------- */
pdq5EUdS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
SpA-E/el /* --------------------------------------------- */
|rL#HG int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O3En+m~3n) /* --------------------------------------------- */
t+tD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w%uM=YmuT /* --------------------------------------------- */
m2>$)\-; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)>r sX) X ApSKJ 2"pFAQBw~i 1`F25DhhY 看了之后,我们可以思考一些问题:
#V U>Z|$@N 1._1, _2是什么?
3,dIW*<** 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。
PE&$2( 2._1 = 1是在做什么?
_BPp=(| 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。
,wB)hp 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。
a?]~Sw"@ [+(fN !JnxNIr&i| 三. 动工
ewOe A| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\o<&s{6L #%{x*y:Ms 01">$ Gr|IM,5P4 template < typename T >
30<3DA_P class assignment
!D~\uW1b {
/"
6Gh' T value;
+OeoA{-W public :
C%q]o assignment( const T & v) : value(v) {}
7$A=|/'nSA template < typename T2 >
-/LB-t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
yo]8QO]97 } ;
V1
{'d[E* P:k!dRb9{ -oB`v' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
a(IZ2Zmr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m.&"D>
\t 2bt).gGm Ox^VU2K;&. _qU;`Q class holder
&]jCoBj+_ {
w|(
ix;pK public :
.,&6 x. template < typename T >
8ps1Q2| assignment < T > operator = ( const T & t) const
>d<tcaB {
<hB~|a<# return assignment < T > (t);
G`R_kg9$ }
UdK +,k~m/ } ;
U!i @XA%P $&KiN82, k56*eEc 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/aj;t tvR|!N } static holder _1;
rPkPQn: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}cd-BW [9,34/i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
my*E7[ 而不用手动写一个函数对象。
N51WY7 YE[{Y(5;q 9YVr9BM'K Dfw%Bu 四. 问题分析
K(heeZUt 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。
[5wU0~>' 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。
o>MB8[r 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'$y.`/$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XBN,{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
szas(7kDS n~'cKy)m 五. 问题1:一致性
$x;(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?|
=fcRH:B: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1pZ[rM'} qd@Fb* struct holder
z2god 1" {
91:TE8?Z //
Pw/$
}Q9X template < typename T >
NY\-p=3c7= T & operator ()( const T & r) const
mJa8;X!r6 {
*ez7Q return (T & )r;
M(#]NTr ~4 }
YnW,6U['{g } ;
eDL0Vw )mE67{YJh~ 这样的话assignment也必须相应改动:
mL]5Tnc eGi|S'L' template < typename Left, typename Right >
by*v($ class assignment
G ; {
jOU1F1 Left l;
3 ,
nr*R! Right r;
]X<L~s_* public :
h45RwQ5Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=`MMB|{6 template < typename T2 >
?Y'r=Q{w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z8q*XpUH } ;
%)PQomn? O^<\]_l 同时,holder的operator=也需要改动:
3y]rhB +Q&CIo template < typename T >
H;Cv]- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k*o>ZpjNH {
gtJCvVj>g return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ahrtl6@AS }
rj-Q+rgup FXo{|z3 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。
*>J45U(6: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aKk0kC "-A@d&5. return l(rhs) = r;
oPC
qv 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。
&WHK|bl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!AFii:# XDAwE template < typename Tp >
Fu"@)xw/-q class constant_t
;1L7+.A {
AS]jJc^ const Tp t;
!?J?R-C public :
5gbD|^ij constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7oFA5T _ template < typename T >
&~sk7iGi const Tp & operator ()( const T & r) const
X:d[eAu0 {
P(Z\y^S return t;
xT;j_'9U; }
.R{+Pz D } ;
, \R,O .q_SA-!w> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
TTm 下面就可以修改holder的operator=了
uoe>T: T[]kun template < typename T >
mBWhC<kKs assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<7yn : {
sZYTpZgW4L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vC _O!2E }
i=j4Wg ,{J .p
/VRlLU 同时也要修改assignment的operator()
xD4G(]d! `]m/za%7 template < typename T2 >
=*Y=u6? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H`Ld,E2ex& 现在代码看起来就很一致了。
r:9H>4m %LBT:Aw 六. 问题2:链式操作
n^$HC=}S 现在让我们来看看如何处理链式操作。
egy#8U)Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8,YxCm ie 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0/0rWqg
/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4Vrx9 sA1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
kH>^3(Q\ {uji7TB template < typename T >
4&'_~ qU struct result_1
k
ks
?S', {
:j(D&?ao typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eKek~U& } ;
"i/3m'<2 s&~.";b
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
?*A"#0 O!.mc=Gx7 template < typename T >
3:G94cp5 struct ref
u@$pOLI {
)0xEI typedef T & reference;
TM?7F2 } ;
i"U<=~ template < typename T >
XIJ{qrDr struct ref < T &>
P'q ._U {
8@'Q=".J typedef T & reference;
*'hvYl/?> } ;
@iD5X.c Rhil]|a/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NJTC+`Hm N~@VZbS(6 template < typename T >
vV+>JM6<K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'ktWKW$
D {
1$adX return l(t) = r(t);
+)7Yqh#$ }
7{:g|dX 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。
5N4[hQrVJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w-(^w9_e V;SXa|, 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
(VA:`pstP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
um$ K^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Afq?Ps+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
20p/p~< 最后的布局是:
(8/Qt\3jv Add
yyVv@ / \
%Lwd1'C% Divide 5
3O!TVSo / \
g&6O*vx _1 3
4Iou|
H 似乎一切都解决了?不。
W mT(>JBO 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。
Z,bv D'u 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。
\qh
-fW; # 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:
ewb/Z[4 POCF T0R} template < typename Right >
zO07X*Bw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;
(;J Right & rt) const
o4g<[X) {
Uv"GG:
K_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MOEB{~v`; }
HJ,sZ4*]] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$S0eERga 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。
ooPH [p 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。
34P5[j!h 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。
!^*I?9P 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。
<r{ )*]#l 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?
r`T(xJ!) 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:
ET7(n0*P}] 4? a!6 template < class Action >
wf8GH}2A class picker : public Action
-O=a"G= {
P"WnU'+ public :
h.W;Dmf6] picker( const Action & act) : Action(act) {}
Aa;s.:? // all the operator overloaded
d.3O1TXK } ;
6hs2B5)+ ,3{z_Rax- 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。
n/3gx4.g 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:
t"@:a
Y"
*R6n+d template < typename Right >
(mJqI)m8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H.ZmLB {
6:Nz=sw8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cn4CK.? }
G;%Pf9o26 @Pc]qu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=Xc[EUi<;g 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。
U-#t&yjh# O}!L;? template < typename T > struct picker_maker
y'<juaw {
3=r8kh7, typedef picker < constant_t < T > > result;
|ei?s1) } ;
aQEMCWxZ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
J0U9zI4 {
@lP<Mq~] typedef picker < T > result;
[[P UK{P0 } ;
Eqg(U0k0 d&p]O 下面总的结构就有了:
aO]0|<2
j 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。
kxg]sr" 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。
a9q68 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wO y1i/oj 至此链式操作完美实现。
y^ gazr" Aghcjy|j Hiz e
m! 七. 问题3
7FVu[Qu 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。
J(\"\Z "b!QE2bRO template < typename T1, typename T2 >
3d.JV'C'c ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C'hI{4@P {
q)ygSOtj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
L30x2\C }
KsGS s9 .d5|Fs~B 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:
FV/X&u8~ N2VF_[l template < typename T1, typename T2 >
d{f3R8~Q. struct result_2
<)zh2UI {
KZL5>E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@$~ BU;kR } ;
X?b]5?K;r Tv0|e'^ 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?
z+1#p.F$@ 这个差事就留给了holder自己。
9BGPq) # Jr18faEZw ~$f+]7 template < int Order >
qB_MDA class holder;
aho;HM$hjP template <>
C9/?B: class holder < 1 >
p1HU2APFP {
1V?}";T public :
!UD62yw~ template < typename T >
:rb<mg[ struct result_1
P sD+? {
i_ 4FxC4 typedef T & result;
ML0o:8Bd\ } ;
e:V(kzAY; template < typename T1, typename T2 >
A^JeB<,
5a struct result_2
B7TA:K
{
2C %{A typedef T1 & result;
Y$EqBN } ;
cW,wN~ template < typename T >
*&B*/HAN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x!q$`zF\\ {
vhEPk2wD, return (T & )r;
g?M\Z"; }
v'.?:S&m template < typename T1, typename T2 >
Xt/T0.I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K$Y!d"D {
H!&]Di1Eh return (T1 & )r1;
TeQWrms }
BpCzmU } ;
E`>-+~ZUsk 9p(s FQ
[ template <>
.*D~ .! class holder < 2 >
E/ (:\Cm^ {
KS'? DO public :
:9c
QK]O6 template < typename T >
Mno4z/4{A struct result_1
xrO:Y!C? {
_U$d.B'*)z typedef T & result;
pq>"GEN } ;
anA>' 63 template < typename T1, typename T2 >
GS~jNZx struct result_2
D<}KTyG] {
oj@B'j typedef T2 & result;
Rs8`M8(4% } ;
D(}v`q{Y template < typename T >
npz*4\4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B4GgR,P@S {
~tDV{ml return (T & )r;
mN_RB{g{ }
]m(Uv8/6 template < typename T1, typename T2 >
A;w,m{9< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'HkV_d[li {
X'ryfa1| return (T2 & )r2;
c^UG}:Y }
eqs.zL } ;
d/- f] <<v,9*h vgHMVzxj 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> >。
z)q9O_g9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
r_I7Gd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GKtG#jZ& $~50M5&K# return l(i, j) = r(i, j);
qJVW :$1q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xc8MOm J^ryUOo}b return ( int & )i;
,S:LhgSP return ( int & )j;
Fc7mAV= 最后执行i = j;
\8=>l?P 可见,参数被正确的选择了。
,#UaWq@7 hFZ7{pj UbJ_'>hK 6 D+N{'d?+ lEANN u 八. 中期总结
?A2#V(4 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
5X nA.?F^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
E*.D_F 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lzfaW-nu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
zOCru2/ }X)mZyM [ ]k]P (w lycY1 lK %gJf&A zm9>"(H 九. 简化
G TNN4 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
nv*q
N\i' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
L/"XIMI*Xg 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
; a XcGa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>"{3lDyq- +-*/&|^等
Qy*`s 2. 返回引用。
!CTchk<{( =,各种复合赋值等
n4Ry)O[. 3. 返回固定类型。
gE0k|Z(RF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
UOZ"#cQ 4. 原样返回。
g,7`emOX operator,
bwqla43gX 5. 返回解引用的类型。
ckBcwIXlP& operator*(单目)
8U*}D~%! 6. 返回地址。
n87B[R operator&(单目)
{2}O\A 7. 下表访问返回类型。
7pMrYIP operator[]
M8ZpNa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\eT0d< operator<<和operator>>
Im+<oZ TPt<(-}W OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
,mhO\P96ik 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OSK3X Qc #O/ihRoaO template < typename Left >
s}uOht}
o struct value_return
>pbO\=j]X {
*@S:f"i template < typename T >
"e0$/WQ6J struct result_1
GP<A v1 {
9sFZs]uM typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"Up3W%]SB } ;
/z>G=kA 6UG7lH!M template < typename T1, typename T2 >
7MZBU~,r struct result_2
'0[D-jEr {
E;*#fD~@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!=3[Bm G } ;
/9,!)/j } ;
2)Grl;T]s uwXquOw TIbiw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D/'kYoAEO #;)Oi9{9; 下面我们来剥离functor中的operator()
>u
,Ac: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xqs{d&W JQj?+PI return l(t) op r(t)
a"EX<6" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|77.Lqqy, return op l(t)
B<u6Z!Pp2 return op l(t1, t2)
*8M0h9S$ return l(t) op
o|*ao2a return l(t1, t2) op
|,cQJ return l(t)[r(t)]
Fo=Icvo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P
hs4]! uPr'by 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:
2w>WS# 单目: return f(l(t), r(t));
U$&G_&*0a return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0/S|h"-L 双目: return f(l(t));
>\y|}|? return f(l(t1, t2));
+3dWnBg? 下面就是f的实现,以operator/为例
eRKuy l epI&R) ] struct meta_divide
@e8b'w3 {
rG|lRT3-K template < typename T1, typename T2 >
{?!=~vp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)y4bb^;z {
9E5Ec~l return t1 / t2;
3gV
17a }
wmAZ { } ;
$A]2Iw!& 4{=zO(> 这个工作可以让宏来做:
l\xcR]O D1rXTI$$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;gLHSHEA template < typename T1, typename T2 > \
zP$0B!9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
IL;JdIa 以后可以直接用
epuN~T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/'k4NXnW3 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
D!Pv`wm (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。。。)
y.(Yh1 iZ}Afj n}/?nP\% 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
Ezsb'cUa( 'APtY;x^{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6<X.]"u+E~ class unary_op : public Rettype
_<s[HGA`z {
E
w#UlA:"v Left l;
44C"Pl
E
u public :
h_#x@p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}%Mj`Bh ix4O-o{ template < typename T >
<qJI]P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FcVQ_6 {
m}ZkNWH return FuncType::execute(l(t));
+a1Or }
H3\4&q nwuH:6~" template < typename T1, typename T2 >
eB%hP9=:x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)r2$!(NQ {
8T<LNC return FuncType::execute(l(t1, t2));
HYU-F_|N=
}
uq?(( } ;
(mbC! !> UdO(9Jc5^ p+M#hF5o 同样还可以申明一个binary_op
e.-+zkQ8EI qaJ$0,]H+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O&BNhuW2 class binary_op : public Rettype
)45~YDS;t {
DEJ0<pnQr Left l;
p[oR4 HWr Right r;
<L'!EcHm%] public :
4SRjF$Bsz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5&A{IN _G3L+St template < typename T >
~5`p/.L)ZD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vge4&H3a& {
stGk*\>U' return FuncType::execute(l(t), r(t));
?R-4uG[( }
A c^hZ.qPz N;Hoi8W template < typename T1, typename T2 >
7`eg;s^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(<GBhNj=c {
CCoT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B|9[DNd }
W5i{W' } ;
'O>p@BEK
55O_b)$ X%(1C,C( 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
'`s\_Q)hG_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qmmQHS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^.3(o{g 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。
eBT+| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A-"2 sp*t 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。。。
ohEIr2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F:$*0! 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)
Dh+<|6mx 下面是修改过的unary_op
z`]sWi F0 vciO={M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
d23;c )'
class unary_op
.+3~
w {
Z7][" Left l;
M=rH*w{^ <n4?wo public :
OQnb^fabY uuaoBf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MZIZ"b #(pY~\ template < typename T >
K92nh/}y struct result_1
6(pa2 {
0*J},#ba$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pzt5'O@dA } ;
\9t/*%: idzc4jR6BT template < typename T1, typename T2 >
fEJF3<UF& struct result_2
shkyN {
g9~QNA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>DM^/EAG{ } ;
iQd,xr t,w'w_C template < typename T1, typename T2 >
bU$f4J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e^=b#!}-5: {
=|+%^)E
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
KP@bz }
"J(T?|t hQb3 8W[ template < typename T >
TI5<'
U) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vq&}i~ {
*lo0T93B return OpClass::execute(lt(t));
#i;y[dQ }
MSqW { U{,:-R } ;
4s@oj [iXk v\ 61SbBJ6[ 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;~1i%.k 好啦,现在才真正完美了。
o?
LJ,Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
zhZ!!b^6< @@W-]SR template < typename Right >
SX)o0v+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=D3K})& {
2F&VG|" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9Zj9e }
2rGg 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。
4k_y;$4WN % <1&\5f<5 g0-~%A, <Z
j>} w#
R0QF 十. bind
GT 5J` 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。
*<ILSZ 先来分析一下一段例子
230ijq3YG i'YM9*yN +/>XOY|Ie int foo( int x, int y) { return x - y;}
P>nz8NRq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!sVW0JS h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nPR*mbW 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。
cI\&&<>SlG 我们来写个简单的。
Oil~QAd, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
oiRrpS\T. 对于函数对象类的版本:
^Lc, w fB=j51Lw template < typename Func >
,a34=, struct functor_trait
"1wjh=@z {
.b|!FWHNS typedef typename Func::result_type result_type;
q[TGEgG } ;
D KRF#*[=d 对于无参数函数的版本:
(zml704dI) AA XQ+! template < typename Ret >
e_+SBN1`P& struct functor_trait < Ret ( * )() >
' OXL'_Xl {
sl_f+h0 typedef Ret result_type;
TcpaZ
'x } ;
%CV.xDE8 对于单参数函数的版本:
K''2Jfm yJGnN g template < typename Ret, typename V1 >
"Z]z9( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4?33t] " {
HSj=g}r typedef Ret result_type;
DQ.; 2W } ;
zP8rW5/ 对于双参数函数的版本:
quL+UFuM 7-Mm+4O9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}B`T%(11= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!B/5@P {
a}g<<{ typedef Ret result_type;
24I\smO } ;
+>QD4z# 等等。。。
)}to7r7` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9P& \2/ { T9?8@p\}( template < typename Func >
!BDJU struct func_return
R*O<( {
PUEEfq!% template < typename T >
4Z0Y8y8) struct result_1
B-oQjr- {
3Ct)5J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
06NW2A%wv } ;
aL|a2+P[`q PouWRGS_ template < typename T1, typename T2 >
2gJkpf9JN struct result_2
(mgv:<c;BA {
QV>hQ]L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B8 r#o=q1 } ;
WelB"L } ;
bL2b^UB~% -Mzm~@_s] !i8'gq'q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<O3,b:vw WesEZ\V template < typename Func, typename aPicker >
AGV+Y6 class binder_1
BnU3oP {
Qe;R3D=T; Func fn;
.R_-$/ZP aPicker pk;
cH`ziZ<&m1 public :
#{g6'9PMz M)G|K a template < typename T >
;4<!vVf e struct result_1
4Un%p7Y~ {
15_Px9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+:&|]$8< } ;
'wjL7PI r:5u(2 template < typename T1, typename T2 >
$H"(]>~ struct result_2
Xcb'qU!2-^ {
{YIf rM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2h#_n'DV } ;
5GwzG<.\^_ bE1@RL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5OC{_- Cznp(z template < typename T >
?sclOOh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]5+<Rqdbg {
R]"
jr return fn(pk(t));
h@+(VQ }
&d=ZCaP template < typename T1, typename T2 >
MNocXK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QFU1l"(qGk {
?@H/;hB[| return fn(pk(t1, t2));
cIg+^Tl }
qsHjqK@( } ;
/{!?e<N>
0[R7HX-@ w0,rFWS 一目了然不是么?
~ekV*,R" 最后实现bind
eVRjU Jj7he(!_1 Rz"gPU4;` template < typename Func, typename aPicker >
.Lp\Jyegs picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Pk^W+M_)~ {
UgD&tD0fp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I2)#."=Ew }
fcisDu8n )<vuv9=k\% 2个以上参数的bind可以同理实现。
6$
ag< 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。
dReJ;x4 ]::g-&%Um 十一. phoenix
N _|tw Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hw0u?++ kB=\a( for_each(v.begin(), v.end(),
p]x9hZ (
5^C.}/#>F do_
O_^;wey0}? [
frUO+ cout << _1 << " , "
nE=,=K~ ]
A;gU@8m .while_( -- _1),
e2"gzZ4;g
cout << var( " \n " )
aUbmEHFTV )
*V?p&/>MT );
!1xX)XD4y M5c~-}Ay 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:
UJk/Lxv 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
-P-&]F5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ehyCAp0oI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{qb2!}FQ Kq;s${ |G lR0WDJv template < typename Cond, typename Actor >
O_^t u?x class do_while
_qsg2e}n {
vu`,:/|h Cond cd;
siD/`T& Actor act;
oETl?Vt public :
|%12Vr]J template < typename T >
0tEe
$9eK@ struct result_1
;}4^WzmK^( {
>%c7|\q[ R typedef int result_type;
>M^4p } ;
[)t1" L(DDyA{bA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X%
X
&< |6GDIoZ template < typename T >
~'#,*kA:6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N_R(i3c6U! {
-p[!CI do
Jq_AR!} % {
FwqaWEk act(t);
<L+y
6B }
IRIYj(J while (cd(t));
>6A8+= return 0 ;
48RSuH }
rvp#[RAaS} } ;
6 B*,Mu4A Z^O_7I<5E 'yNS(Bg= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
rLp (}^ 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。
F-PQ`@ZNW 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。
-;j
'=? 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。
69$gPY'3 下面就是产生这个functor的类:
y8$I= Sq[LwJ 9_xJT^10 template < typename Actor >
h Nx#x class do_while_actor
wAF<_NG# {
WnL7 A:sZ Actor act;
uO5y{O2W public :
;-6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f8S! FGiNc 1`)e}p& template < typename Cond >
+{au$v} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I8Q!`KJ } ;
oe,yCdPs Xhp={p; $$e"[g 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lky5%H 最后,是那个do_
]4eIhj? \`Ow)t: T':} p2}w+ class do_while_invoker
PIM4c {
jP}Ix8vc= public :
DE!c+s_g4 template < typename Actor >
}fh<L CwTi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q6EZ?bo{ {
THY=8&x) return do_while_actor < Actor > (act);
s5J?,xu }
GGez!?E% } do_;
4x|\xg(
l 4KB>O)YNg' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W[t0hbVw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
1h#e-Oyff 最后来说说怎么处理break和continue
L)X[$: 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。
bPVQ- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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