一. 什么是Lambda
zF#:Uc`C5U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P,={ C6* 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,
V D.T=( y}GFtRNG BFn4H%1 b!c2j class filler
I9O%/^5^[w {
T1g3`7C3 public :
lkaWwjv_D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
cX4I+Mf } ;
)6:1`&6 Gq0`VHAn ]@hN&W(+ x 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:
aP/Ff%5T rqz`F\A;% n1;zml:7_ O7# 8g$ZIv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,V.Bzf%=O =RjseTS K%WG[p\Eu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q ?R3aJ 0vrx5E! v&8s>~i`K #(G"ya 二. 战前分析
pRGag~h|E 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
sz+%4T 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ANq3r( .r\|9 *j< /xw}]Fa5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G:i>MJbxT /* --------------------------------------------- */
nr- 32u vector < int *> vp( 10 );
A Y_GD ^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D&!c7_ ^ /* --------------------------------------------- */
hK 1 H'~c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K2!GpGZu /* --------------------------------------------- */
qw6i|JM% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_DLELcH
Y /* --------------------------------------------- */
0rCQz3gh1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uG=~kO /* --------------------------------------------- */
fHiS'R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v^3s?VD YWF Hv@ ,C}s8|@k NY"+Qw@$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
<
%{?Js 1._1, _2是什么?
;2[o>73F 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。
hkl9EVO) 2._1 = 1是在做什么?
HJjx!7h 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。
KuZZKh 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。
sny$[!) U%rq(`;
PM`iqn)@ 三. 动工
;C,t`( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JiFB<Q\ &.[I}KH|B <7_s'UAL! ?ZP@H
_w6} template < typename T >
2U@:.S'K class assignment
=hi{J
M {
qijQRxS T value;
,Rdw]O
public :
(CInt_dBw~ assignment( const T & v) : value(v) {}
o^v]d7I8b template < typename T2 >
Nj=0bg"Qg5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
z^u*e } ;
/B)`pF.n YT}ZLx ToM1#]4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g9@H4y6fe= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pch8A0JAl) !p!^[/9"c `wKd##v'@ (Rh$0^)A class holder
2hsRYh {
y
'Ah*h public :
A$70!5* template < typename T >
bMB*9<c~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
@]7s`? {
{'sp8:$a return assignment < T > (t);
%\T#Ik~3 }
m\G45%m } ;
*R3^:Y& < b-OdOg |cgc^S/~H 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+h@ZnFp3 oc;4;A-;`c static holder _1;
DO6
p v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
17#t 7Yk VI]~uTV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V-dyeb 而不用手动写一个函数对象。
_6-N+FI HT7I~]W -f["1-A )zkr[;j~` 四. 问题分析
S/dj])g 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。
p %hvDC 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。
9Y+7o%6e 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'0v]?mM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iLQ;`/j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l~mj>$ Zi{vEI ] 五. 问题1:一致性
U#:N/ts*( 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?|
X 4\V4_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>dXB)yl T%4yPmY struct holder
>4bWXb'S}C {
o:`^1 //
`=%G&_3_< template < typename T >
PLq]\y T & operator ()( const T & r) const
o)+C4f[G4 {
AnoA5H return (T & )r;
|h& q }
mFt\xGa } ;
mYbu1542'n wRg[Mu,Q5 这样的话assignment也必须相应改动:
e!vWGnY Zn:]?%afdO template < typename Left, typename Right >
kQ"Ax? b class assignment
oiOu169] {
iUq_vQ@}} Left l;
@H}{?-XyA Right r;
5Gm8U"UR public :
NIHcX6Nw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U/ax`_ template < typename T2 >
+mN8uU~(kx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NfZC} } ;
+xQj-r)- R)-~5"}~ 同时,holder的operator=也需要改动:
>0?ph<h1[q qv[w
1;U" template < typename T >
GJ:oUi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2V*;=cv~z {
MAQ-'s@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y$_^f*sFn }
,(f({l[J} 'p)DJUwt 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。
~5>TMIDiuR 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bnN&E?{hF1 W9]0X
return l(rhs) = r;
*0m|`-
T 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。
3;88a!AA! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
mR$0Ij/v O"1HO[ template < typename Tp >
S[{,+{b0 class constant_t
qB+OxyT& {
'sTc=*p/ const Tp t;
w$j6 !z public :
_&[ -< cu constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%qEp{itq template < typename T >
r{f$n const Tp & operator ()( const T & r) const
2OjU3z<J {
"]W,,A- return t;
`Om
W#\ }
u Yc}eMb } ;
O&sU Pv lT~WP)
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
k"E|E";B 下面就可以修改holder的operator=了
yv: Op\;R &3SmTg
% template < typename T >
H9Vn(A8&` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`JyI`@,! {
^CD?SP"i return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uX6p^KNm5 }
*VUJ);7k UG4I@@= 同时也要修改assignment的operator()
]Bs{9=2 9A87vs4[ template < typename T2 >
/S @iF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R
G~GVf 现在代码看起来就很一致了。
rr>6; A@-U#UvN 六. 问题2:链式操作
dj}|EW4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
UzW]kY[A< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=CO'LyG 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
j%}9tM6[ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
M"-.D;sa1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f1XM_ )u0/s' template < typename T >
4UND;I& struct result_1
Ucz=\dO1 {
}PM7CZSq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5W=Jn?y2 } ;
m -0EcA/ P 6({wx 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
7~;)N$d\ xrI9t?QaCb template < typename T >
U }I#;*F struct ref
"p+JME( {
`i+2YCk typedef T & reference;
)`6OSB } ;
[.6bxK template < typename T >
#o,FVYYj struct ref < T &>
cucT|y {
PDLps[a typedef T & reference;
=5:S"WNj } ;
7 4&{GCL -9Ygn_M 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
aj=-^iGG /1uGsE+[ template < typename T >
h iK}& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;= 1[D
{
4UK>Vzn return l(t) = r(t);
:Ys
;)W+R }
F!w|5,) 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。
KTwP.!<v 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GkI{7GD:z cob??|,\m 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
Vv+ oq5hf _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=#A/d`2
b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`b%^_@Fb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D *IeG>% 最后的布局是:
K@Xj) Add
lkC| g%f / \
l}k'ZX 4 Divide 5
Z,"YMUl' / \
F?ps?
e _1 3
hegH^IN M 似乎一切都解决了?不。
ej1WkaR8
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。
d(Hqj#`-31 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。
0fK#:6 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:
(:h&c6'S)b BuUM~k&SY template < typename Right >
T0.sL9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P>^$X Right & rt) const
"z=~7g {
}*O8]lG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@\M^Zuo }
%!A-K1Z\D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4vND ~9d XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^(@]5$^Z 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。
;0NJX)GL 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。
c#>:U,j 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。
t<RPDQ> 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?
Kaaz,C.$^ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
A
PrrUo XqwP<5Z template < class Action >
.F[5{XV class picker : public Action
d/awQXKe7 {
<I 0om(P public :
E*kZGHA picker( const Action & act) : Action(act) {}
DF'~ #G8 // all the operator overloaded
5+j):_ } ;
&JD^\+7U: ~QUN O~ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
9l:[jsk<d 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
BB ::zBg ZwiXeD+4 template < typename Right >
Dtyw]|L\H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8i<]$ {
`B,R+==G: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sGpAaGY> }
fzAkUvo .q!i
+0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
H+@?K6{h 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。
/b/ 6*& Og?GYe^_ template < typename T > struct picker_maker
%?F$3YN, {
^+gD;a|t typedef picker < constant_t < T > > result;
: #so"O } ;
Zv?"1Y< L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
y{~tMpo< {
I|;C}lfp typedef picker < T > result;
m9]Ge] } ;
Rm6i[y& oZdY0n h4 下面总的结构就有了:
IGab~`c-[ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
DJqJ6 z:' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
2MW7nIEs picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
MmFtG- 至此链式操作完美实现。
#&?}h)Jr' LlVbY=EX7 {<#b@=G 七. 问题3
l-x- 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|CQ0{1R1 F(^#_tXP template < typename T1, typename T2 >
9E4^hkD& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+At0V( {
G]mD_J1$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ULs'oT)K; }
"|R75m,Id OI3j!L2f 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:
=EU;%f zZey template < typename T1, typename T2 >
aSgKh struct result_2
vj]h[=: {
.'h^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
oiD{Z } ;
G|||.B8 (uC@cVkP 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%1Ly^b 这个差事就留给了holder自己。
{.DY\;Q ^+k= ;nl bqaj~:}@ template < int Order >
H]f[r~ class holder;
8U7dd[ template <>
TefPxvd class holder < 1 >
)HvBceN {
-"^xg" public :
rhly.f7N=A template < typename T >
;E>#qYC6 struct result_1
LB9W.cA
{
| h+vdE8 typedef T & result;
c\O2|'JzE } ;
e<FMeg7n template < typename T1, typename T2 >
Z`zLrXPD) struct result_2
koE]\B2A6 {
d>Nh<PqH6 typedef T1 & result;
^&$86-PB/ } ;
Tks"GlE*D template < typename T >
'$J M2 u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-lAY*2Jg {
hTcU
%Nc return (T & )r;
.[3C }
Ttp%U8-LJR template < typename T1, typename T2 >
5w+&plIJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c~OvoTF, {
@D `j return (T1 & )r1;
PSX
o" }
nV`W0r(f' } ;
y9=<q%Kc- K8_\U0 K template <>
_}T )\o class holder < 2 >
b):aqRwP {
qZv@ULluc public :
Kltqe5 template < typename T >
'C#[iRG4 struct result_1
k2PK4Ua_}q {
\'iy(8i typedef T & result;
]!a?Lr } ;
L=M'QJl9 template < typename T1, typename T2 >
/N obS'd struct result_2
fL]jk1.Xv- {
]^i^L typedef T2 & result;
]9JH.fF } ;
E\cX template < typename T >
S_RP&+!7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|Q";a:&$ {
,e'"SVQc return (T & )r;
M=SrZ,W }
{Ve`VV5E template < typename T1, typename T2 >
|`{$Ego: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e#k)F.TZ:% {
>l=^3B,j return (T2 & )r2;
IY
mkZ?cW }
_{eA8J(A<
} ;
\=xS?(v! y=[{:
|zd5P 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
w|*D{`O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{LCKt/Z>P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
x~{W(;`! N%1nii return l(i, j) = r(i, j);
vg_PMy\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x\VP
X bka%W@Y% return ( int & )i;
Fdq5:v?k return ( int & )j;
4T
v=sP 最后执行i = j;
rq}xuSFI 可见,参数被正确的选择了。
oEj$xm_} x-4d VKE*z v$5D&Tv vz1I/IdTd #TH(:I=[ 八. 中期总结
.C ,dV7 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Ae"|a_>fMI 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#uICHt3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|B64%w>Y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
036QV M$ mQ:YHtHE.F a$bE2'cb ,]das _Vt(Eg_\ yUO%@; 九. 简化
^gR~~t;@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
;lhW6;oI' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P 6=5:-Hh 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^),t=!;p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
YRd`G3J +-*/&|^等
>RpMw!NT 2. 返回引用。
k72NXagh =,各种复合赋值等
/V#?d 3. 返回固定类型。
+V[;DOlll 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'Z#>K* 4. 原样返回。
zG^$-L.n operator,
tT]mMlKJ 5. 返回解引用的类型。
5N bq9YY operator*(单目)
=ReSlt 6. 返回地址。
u|D L?c>W operator&(单目)
_g,_G 7. 下表访问返回类型。
o&$lik operator[]
qG g2 9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sr(nd35 operator<<和operator>>
n1PvZ~^3 yw89*:A6 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
bMv[.Z@v( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\%V !&
!' Dqd2e&a\ template < typename Left >
\0 &$n struct value_return
%5@>
nC?`[ {
Z$6B}cz< template < typename T >
];N/KHeZ struct result_1
PpF`0w=1%l {
LZE9]Gd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jJ,y+o } ;
,wv>G]v hPCSAo!| template < typename T1, typename T2 >
s%6L94\t struct result_2
C^,J6;' {
}ov>b2H#< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y6MkaHW[m } ;
B+pLW/4l } ;
'UZ i>Ta $*Wa A`(U &h=f 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fGe"1MfU %|j`;gYV 下面我们来剥离functor中的operator()
MfKru,LSh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
P:1eWP 5~E{bW$ return l(t) op r(t)
TB84} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
QA)W( 1 return op l(t)
|8GLS4.]t return op l(t1, t2)
.1ep8O< return l(t) op
#cb9g return l(t1, t2) op
wjT#D|soI return l(t)[r(t)]
BuxU+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'AmA3x)9u y$6EEp 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
l\d[S] 单目: return f(l(t), r(t));
#'RfwldD9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
z=8l@&hYLq 双目: return f(l(t));
n,_9Eh#WD return f(l(t1, t2));
yD8Qy+6L 下面就是f的实现,以operator/为例
\{ C
~B;= ![MtJo5 struct meta_divide
.G"T;w6d {
MiF(
&# template < typename T1, typename T2 >
'A1y~x#2B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w7vQ6jkH {
-Y N(j\ return t1 / t2;
!vHCftKel }
Hd
gABIuX } ;
:?i,!0#" F*NHy.Y 这个工作可以让宏来做:
%?8.UW\m fWDTP|DV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
gT,iH. template < typename T1, typename T2 > \
r]wy-GT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
y
S<&d#:" 以后可以直接用
q 1u_r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IA}.{zY~| 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Kf)$/W4 (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。。。)
3Gw*K-. C/ ]Bx ;$qc@)Uwp 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
?}u][akM [d>2F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H$
:BJ$x@ class unary_op : public Rettype
(dV7N {
Z0wH%o\ Left l;
T/J1 b- public :
oDGBC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Lu[Hz8 v^[!NygShs template < typename T >
l
SuNZYaO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DLe>EU;vS {
th0>u.hJ return FuncType::execute(l(t));
>km$zfM2- }
pNu?DF{
3 ,I,Zl.5 template < typename T1, typename T2 >
aFh'KPhe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G,(Xz"`, {
i"E_nN"V return FuncType::execute(l(t1, t2));
{~ w! }
xZloEfv.B } ;
`;m0GU68 Z1(!syg Cwji,* 同样还可以申明一个binary_op
jDj=a->e^ >:J1Gc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EFu> class binary_op : public Rettype
tM;+U {
OXX D}-t Left l;
=2}bQW Right r;
hWbjA[a/ public :
avXBCvP+h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Oj2=& uz Q
H>g-@ template < typename T >
";n%^I} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l[nf"' {
5\}QOL return FuncType::execute(l(t), r(t));
(F:|tiV+ }
a@?ebCE ma`sv<f4-! template < typename T1, typename T2 >
_~*ba+{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7&V3f=aj6 {
x3jjtjf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ye| 2gH }
=Prz| } ;
C"k]U[%{ &G3$q,`H }UG<_bE| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
(YYwn@NGj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
W)Yo-% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;b_<5S 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
vgr5j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\,I{*!hw 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
a3He-76 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q"oJhxS 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
%r:4'$E7| 下面是修改过的unary_op
KkR.p,/ I7<UC{Ny template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;N
_%O class unary_op
9HlM0qE5b {
M IU B] Left l;
;;EFiaA B{V(g"dM public :
%XXjQ5p v6T<K)S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^)3=WD'! ~UsE"5 template < typename T >
,JJ1sf2A struct result_1
C"h7'+Kw {
[-#q'S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_IvqZ/6Y( } ;
cZw_^@! 2d&HSW template < typename T1, typename T2 >
:QMpp}G struct result_2
9*CRMkPrd {
Z>W&vDeuN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C{V,=Fo^ } ;
;9uDV-" }7qboUG e template < typename T1, typename T2 >
\F7NuG:m, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W:2j.K9! {
H.[(`wi!I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
pJQ_G`E }
ip*UujmNyR cs]3Rp^g template < typename T >
:&s8G* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]TsmW ob {
2]tW&y_i return OpClass::execute(lt(t));
AxCFZf 5 }
asbFNJG{ 4&B|rf } ;
*+J`Yk7} O+~@S~ mxCqN1:# 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
' KNg; 好啦,现在才真正完美了。
4}<[4]f?| 现在在picker里面就可以这么添加了:
p.vxrk`c nA+gqY6 6| template < typename Right >
gZ { picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_P=L| U#C {
QU@CPME return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-Z:nImqzc }
,k,+UisG 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。
Qgl5Jr. k_ijVfI9 Pm|S>r
NF_[q(k' N9O}6 十. bind
mFBuKp+0)h 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。
,.uI> 先来分析一下一段例子
.gw6W0\F %D+NrL( XC,by&nY<y int foo( int x, int y) { return x - y;}
^=w){]G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5^36nEoA( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F\+!\b*lP 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。
!7Z?VEZ 我们来写个简单的。
stOD5yi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:j;_Xw 对于函数对象类的版本:
28 ;x5m)N {
b7%Zd3- template < typename Func >
D(Q=EdlO struct functor_trait
C)ebZ3 {
-$(2Z[ typedef typename Func::result_type result_type;
0C0ld!>r } ;
{Ytqs(`
对于无参数函数的版本:
v
<E#`4{ V}q=!zz template < typename Ret >
;QQ/bM&I struct functor_trait < Ret ( * )() >
H`jvT] {
?L>}(
{9 typedef Ret result_type;
>]?!9@#IH } ;
`q?@ Ob& 对于单参数函数的版本:
sq}uq![?M ]hY4
MS template < typename Ret, typename V1 >
WNiM&iU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W%K=N-kE_ {
j`k:) typedef Ret result_type;
3}i(i0+ } ;
bVds23q 对于双参数函数的版本:
UphZRgT!N ":01M},RA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Yr 1k\q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?4lEHef {
bU_P@GKB typedef Ret result_type;
S| l%JM^ } ;
:n$?wp 等等。。。
$Q56~AP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%Yny/O\e% UAtdRVi]M template < typename Func >
r-c1_
[Q# struct func_return
SHe547X1 {
=tqChw
template < typename T >
| <- t struct result_1
biAa& {
w)%/Me3o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F ss@/- } ;
5`1p
? vA0f4W 8+ template < typename T1, typename T2 >
Rc`zt7hbJ struct result_2
z6bIv} {
#|acRZ9
} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~{np G } ;
$R/@%U)-o } ;
WD?COUEox &^])iG,Ew p`oHF 5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&uG@I=}TIY cmbl"Pqy1 template < typename Func, typename aPicker >
*&rV}vVP^ class binder_1
Mt(;7q@1c {
87:V-*8 Func fn;
)zvjsx*e=J aPicker pk;
O}q(2[*i public :
jo[U6t+pj7 ?bl9e&/! template < typename T >
B3V+/o6 struct result_1
-^= JKd&p {
$3{I'r] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,IQ%7*f;O_ } ;
{$)pkhJ %51HJB}C] template < typename T1, typename T2 >
AR5)Uws struct result_2
<~35tOpv {
)r:gDd#/X typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?F@X>zR2 } ;
+We=- e7 +&8'@v$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1Et{lrgh
f Xa/]}
B template < typename T >
.oxeo0@~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#l-/!j {
hZeF? G)L' return fn(pk(t));
4F?O5&329i }
6yXMre)YV template < typename T1, typename T2 >
Mg=R**s1x% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f&`yiy_ {
kDK0L3}nr] return fn(pk(t1, t2));
$C9['GGR }
5tm:|.`SQ } ;
-Oc
NUGiDJ+[ qre(3,VE5 一目了然不是么?
IyGW>g6_. 最后实现bind
khfWU oD~q/04! =FXq=x%9+ template < typename Func, typename aPicker >
t{Gc,S!]5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\xexl1_; {
XFWo"%}w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
mA0|W#NB }
-3&mgd </)QCl' d 2个以上参数的bind可以同理实现。
wVtBH_> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
lyQNE3 3d*wZ9qz 十一. phoenix
:N
]H"u9X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E sx`UG| wTPHc:2 for_each(v.begin(), v.end(),
#]FJx (
OK=ANQjs( do_
1c}LX.9 K [
2+qU9[kd| cout << _1 << " , "
oq9gG)F ]
J2Z?}5> .while_( -- _1),
2M3C
5Fu cout << var( " \n " )
C?lZu\L )
uy
oEMT#u );
DjQgF=; Ue2k^a*Ww 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
QVPJ$~x 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
'=]|" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O*+,KKPt 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@RFJe$% oAxCI/ 4#2iq@s template < typename Cond, typename Actor >
5WU?Km class do_while
geEETb}+y {
IltU6=]"l Cond cd;
W,sPg\G 3 Actor act;
K8g9IZ*lT public :
]:F?k#c template < typename T >
\4roM1&[
struct result_1
u^]Z{K_B {
I=}pT50~9 typedef int result_type;
1\ab3n } ;
8PwPI%Pb 2)47$eu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o&U/e\zy $JZ}=\n7 template < typename T >
G.sf>.[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RL~]mI!U {
6SN$El 0|G do
x] j&Knli {
gtw?u b act(t);
gaxxB]8 }
sD,FJ:dy while (cd(t));
Wc!.{2 return 0 ;
QsH?qI&2jp }
eCXw8 } ;
:}p<Hq 8Z 8I,/ysT: NGOyd1$7N 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
j`ybz G^ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
tboc7Hor4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
=y WHm 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
f`"@7-N 下面就是产生这个functor的类:
n`2LGc[rP `]4bH,%~ 7Hzv-s template < typename Actor >
7=[/J*-m class do_while_actor
L(w?.)E {
=>,X)+O Actor act;
NncII5z public :
%6HJM| {H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
k9 NPC" g RBbL1 template < typename Cond >
F=r`'\JV[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o1]Ze F } ;
1OW#_4w/ RqRyZ*n Nr:%yvk%s 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{'1e? 最后,是那个do_
muKCCWy# `/L D:R TwLQ;Q class do_while_invoker
7bC)Co#: {
{ K* public :
XD$;K$_7 template < typename Actor >
?N(opggiD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
L|A.;Gq {
'(!U5j return do_while_actor < Actor > (act);
U((mOm6 }
I2^Eo5' } do_;
@bO/5"X, Y!w {,\3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^.~m4t`U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;P!x/Ct 最后来说说怎么处理break和continue
r>3y87 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。
]gG&X3jaKq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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