一. 什么是Lambda
@T:faJ5\' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?+2b(2&MXE 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,
L":bI&V?: _P7tnXww x_MJJ(q8g
CN& class filler
*>q/WLR {
Bh]!WMAw. public :
'Ot,H_pE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Yu3zM79'k } ;
~i~%~doa K@u&(} m:+8J,jW 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:
gfa[4
z `BY&>WY[ uQqWew8l+ 6^)}PX= * for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gTf|^?vd f{&bOF v ?KE$r~dn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OMrc_)he\ `>lzlEhKV ,0N94pKy .12aUXo( 二. 战前分析
</"4 zD| 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。
$_;e>*+x 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
1wj:aD?g C$yq\C+I e Y$qV} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Uh6 '$0 /* --------------------------------------------- */
&^".2)zU vector < int *> vp( 10 );
O;9?(:_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)_7>nuQ6 /* --------------------------------------------- */
u1^wDc*xg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ms^dRe) /* --------------------------------------------- */
mpw~hW0- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
39i9wrP /* --------------------------------------------- */
^jE8+h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
W"q@Qa`Bm /* --------------------------------------------- */
^K(^I*q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4Xj4|Rw% pB:$lS b~m2tC=AW e [h8}F 看了之后,我们可以思考一些问题:
UUe#{6Jx_ 1._1, _2是什么?
$md%xmQ[ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
c=O,;lWFqm 2._1 = 1是在做什么?
*Zk>2<^R 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&a0r%L()X Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
g"VMeW^ 23F/\2MSG u.XQ& 三. 动工
p=Q0!!_r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
TUK"nKSZ`. ,:2'YB Z8O n%Mx{" c}Z6V1]QP template < typename T >
&[Xu!LP class assignment
fV>CZ^=G {
\nNXxTxX! T value;
dihjpI_ public :
}yn0IWVa assignment( const T & v) : value(v) {}
kRJ4-n^@>< template < typename T2 >
'9p@vi{\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
56lCwXCgA } ;
YY((#"o;l D/y bFk hwYQGtjF 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H6*^Ga 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y9H%
Xl <xpph
t< ZUm?*.g\^ 9m2, qr| class holder
M9\#Aq&\i {
p{A}pnjf public :
796\jf$ template < typename T >
%]gTm7
=t assignment < T > operator = ( const T & t) const
0oZsb\ {
g#]" hn return assignment < T > (t);
3f.b\4 U }
f"[J"j8 } ;
*D}0[|O 7cP@jj <*ZJaBwWU~ 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:
4rT*tW"U S^@S%Eg static holder _1;
!^#jwRpeN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
a]17qMl 7w:ef0S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gN8hJG'0 而不用手动写一个函数对象。
$,=6[T!z+e AN:sQX` !%+2Yifna !)"%),>}o 四. 问题分析
M-L2w" 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
E907fX[R~ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ix@&$!'k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e1(Q(3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/-_=nf}w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x5`br.b H`bSYjgM! 五. 问题1:一致性
K%<j=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?|
g6@Fp7T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xJ^>pg8 G@FI0\t struct holder
oBQ#eW aY {
$E<Esf$ //
fqX"Lus `= template < typename T >
ZRxZume<f
T & operator ()( const T & r) const
00I}o%akO {
?&G`{Ey return (T & )r;
T{wpJ"F5<] }
n~"$^Vr } ;
cMyiW$; >z;[2n' 这样的话assignment也必须相应改动:
AqKz$ w\54j)rb template < typename Left, typename Right >
P./V6i<: class assignment
S=R7`a<.5 {
(Fq5IGs Left l;
O ,rwP Right r;
C*U'~qRK public :
n55Pv3}C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v(*C%.M) template < typename T2 >
9CA^B2u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
UDhG : } ;
=9oPowq 2"|2a@ 同时,holder的operator=也需要改动:
[b%:.bjY B\J^=W+` template < typename T >
V@>r*7\F assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
GRb*EeT {
] h-,o
R?e return assignment < holder, T > ( * this , t);
q)H1pwxD }
?88[|;b3 s2?T5oWU 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。
Q~R
~xz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tQZs.1=z Y2xL>F return l(rhs) = r;
}X x(^Zh 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。
#-pc}Y|< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{o5V7*P;_ hjaT^(Y template < typename Tp >
O^/Maa/D1 class constant_t
FMkOo2{ {
A7(hw~+@ const Tp t;
u` oq(?| public :
+!QJTn"3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?)bS['^1) template < typename T >
|mdi]TL const Tp & operator ()( const T & r) const
<%xS{!'} {
kb[P\cRa return t;
[:xiZ }
V"p!Bf } ;
y=In?QN{6* QO"oEgB`+Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qB)"qFa
下面就可以修改holder的operator=了
GN KF&M uB!kM template < typename T >
'n<iU st assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nz9DLAt {
y5Tlpi`g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)p!7#v/@f }
r]OK$Ql U4 13?Pe
同时也要修改assignment的operator()
'J,T{s1J IbcZ@'RSw template < typename T2 >
>^Se'SE] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-n'F v@U 现在代码看起来就很一致了。
)c l5B{1P aM7uBx\8 5 六. 问题2:链式操作
>A0k 8T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"NgoaG~!YO 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。
PrudhUI^ 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。
rr#K"SP 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。
Vd=yr'? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=6aS&B(SN .VTy[|o template < typename T >
K}6dg< struct result_1
\rVQQ|l {
5,)Qw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3!5Ur& } ;
1?
FrJ6V s7oT G! 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:
*^([ ~[ +7t6k7]c template < typename T >
"5eNLqt^q struct ref
6U^\{<h_c {
qF 9NQ; typedef T & reference;
54rkC/B> } ;
C>[Uvc template < typename T >
_|"Y]:j_ struct ref < T &>
a>mm+L8y {
C&++VRnm typedef T & reference;
~rjTF! } ;
C/(M"j M z>w`ZD}XY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
c1%H4j4/ >DPB!XA3 template < typename T >
OgF+OS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jE#O>3+. {
gKOOHUCb return l(t) = r(t);
,;M4jc{ }
nenU)*o 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。
~EK'&Y"1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O5H9Y}i] hDV20&hq 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
F@R1:M9* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3s"0SLS4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>Z1q j> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&qS[%K ) 最后的布局是:
;Jd3u
- Add
6\61~u ~ / \
o!4!"O'E Divide 5
lY*[tmz) / \
UX]L;kI _1 3
+:3* 似乎一切都解决了?不。
gIA@l`" 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。
sBV4)xM 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。
1Z{ZV.! 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:
O$IjNx m^x6>9, template < typename Right >
au,t%8AC assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N41 R Right & rt) const
<L&m4O#| {
D5~n/.B" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/x{s5P3 }
p _d:eZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
erO>1 ,4S 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。
4e;QiTj 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。
J<Pw+6B~ 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。
L. ]$6Q0 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。
#$3yz'"QF 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
G<M:Ak+~ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5XLs} : nk3y"ne7 template < class Action >
_,</1~. class picker : public Action
nNXgW {
`Y?87f:SP public :
<, 3ROo76 picker( const Action & act) : Action(act) {}
-gQCn>" // all the operator overloaded
vky .^ } ;
Zs<KZGn-B 0zY(:;X Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
w>b-} t 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
b~-%c_ <9>vO,n template < typename Right >
]:34kE}e5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t#!yrQ..'G {
["}rk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@,XSs }
2 1PFR:lP7
Mkq( T[) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S.!UPkW H 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:$+-3_oLMQ L],f3< template < typename T > struct picker_maker
S(:l+JP {
t20PP4FWM typedef picker < constant_t < T > > result;
.UoOO'1K } ;
ZIdA\_c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-[L!3jU {
;l$ \6T typedef picker < T > result;
1n\ t+F } ;
_e9:me5d"$ pStk/te,XK 下面总的结构就有了:
]\ngX;h8G 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。
5{$LsL picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
OxGE%R, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X>?b#Eva 至此链式操作完美实现。
,C {*s$ ,sGZ2=M}J ?uMQP NYs 七. 问题3
{D g_?._d 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。
HHjt/gc}` Lr`1TH, template < typename T1, typename T2 >
dJ?XPo"Cm= ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y<C<_2 {
cQ:"-!ff return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7H>@iI"? }
n[YEOkiG ;+1RUv 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:
XhsTT2B ~8aJ S,u template < typename T1, typename T2 >
KgN)JD> struct result_2
+y 87~]] {
WL+]4Wiz typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
h$N0D ! } ;
w-@6|o,S 'Peni1_ 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?
>R/$1e1Y 这个差事就留给了holder自己。
1N2,mo?2 _Jv
9F8v ~:km]?lz0 template < int Order >
SE7W F18A class holder;
76.{0c template <>
+h_ !0dG class holder < 1 >
&uUo3qXQ5l {
>yJ9U,Y public :
Ap{}^ template < typename T >
mJB2)^33a struct result_1
fI\9\x {
i@NqC;~; typedef T & result;
4 g.
bR } ;
U}SXJH&&E template < typename T1, typename T2 >
wW?,;B'74 struct result_2
XBQ\_2> {
I]!^;)) typedef T1 & result;
d2s OYCKe } ;
E2L(wt}^ template < typename T >
q2:K4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VOsqJJ3 {
p$7#}s return (T & )r;
D|qk_2R% }
Z`3ufXPNlO template < typename T1, typename T2 >
;@h0qRXW:h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:R):b {
,&U4a1%i#c return (T1 & )r1;
Hqh6:RuL }
V0nn4dVO } ;
+jC*'7p@ OdI\B template <>
aAu>Tn86D. class holder < 2 >
-yDs<
Xl {
_if|TFw;h public :
{2`=qt2 template < typename T >
}6 5s'JB struct result_1
63?)K s {
:Sg_tOf typedef T & result;
p
(FlR?= S } ;
$N2SfyX7 template < typename T1, typename T2 >
hC_Vts[v/ struct result_2
,%bhyww< {
U=sh[W typedef T2 & result;
i~J;G#b } ;
NvjJb-u template < typename T >
?t@v&s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h;lirvO| {
*b}>cn)<v
return (T & )r;
(yo;NKq,@ }
<ktzT&A template < typename T1, typename T2 >
4;`Bj:. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j\RpO'+} {
Pag63njg? return (T2 & )r2;
a:YI"*S
}
!2:3MbtR } ;
iAMtejw #sKWd 5W
=(+Q>C 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
~{>?*Gd&T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t"j|nz{m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B@Nt`ky0* ,~zj=F return l(i, j) = r(i, j);
-G
&_^"=R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Vv$HR [=*E+Oc return ( int & )i;
6) \dBOz return ( int & )j;
AgF5-tz6x 最后执行i = j;
(UNtRz'=; 可见,参数被正确的选择了。
uQLlA&I" Y^"4?96 m8+(%>+7 l^NC]t T)7TyE|"2g 八. 中期总结
~#:e *:ro 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:
lhC6S'vq 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.DJDpP)M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~c{:DM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u}9fj bAxTLIf +?RGta'%k 0BkV/v1Uc PM$Ee #62R j&6 jRX 九. 简化
&;H{cv` 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。
Iy
{U'a! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZeasYSo4P 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:
$7I]`Jt 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_8K%`6!"Z +-*/&|^等
%R0v5=2' 2. 返回引用。
qUhRu>
=,各种复合赋值等
.
,NB( s` 3. 返回固定类型。
KiLvI,9y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z)F#u:t 4. 原样返回。
`NwdbKX operator,
juToO 5. 返回解引用的类型。
w5]"ga>Y operator*(单目)
QF-)^`N 6. 返回地址。
)&W|QH=AI operator&(单目)
^>~dlS 7. 下表访问返回类型。
!^U6Z@&/R operator[]
7INk_2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>3;^l/2c operator<<和operator>>
](r
^.k,R OsW"CF2 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
TW`mxj_J2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5!fSW2N #G_/.h@ template < typename Left >
x;$|#]+
struct value_return
<Mgf]v.QS {
[j6~}zu@ template < typename T >
||TtNH struct result_1
[h}K$q {
vW.%[] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%u]6KrG18b } ;
3
%(Y$8U EHf)^]Z template < typename T1, typename T2 >
sV0Z struct result_2
l%"`{ {
>.dHt\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4E"d / } ;
='/Z;3jt]x } ;
{V2bU}5
[ oo'w-\2]p #-x@"+z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
KvFR8s V> a*3D 下面我们来剥离functor中的operator()
|i)lh_iN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5 Rz/Ri\c= <A~GW
'HB return l(t) op r(t)
ZL91m`r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,zgNE*{Y"4 return op l(t)
uIP
iM8( return op l(t1, t2)
=Q?f96T return l(t) op
|1V2tx return l(t1, t2) op
oXc/#{NC return l(t)[r(t)]
j8HOc( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[%.18FWI Gj6. Iv 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
4UCwT1 单目: return f(l(t), r(t));
DA <ynBQ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n85r^W 双目: return f(l(t));
RebTg1vGu return f(l(t1, t2));
5gNLO\ 下面就是f的实现,以operator/为例
`mErF%b huAyjo struct meta_divide
\y*j4 0 {
G*\sdBW!k template < typename T1, typename T2 >
5-p.MGso static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
CX+9R3pa {
g3rRhS return t1 / t2;
ltEF:{mLe# }
{'IFWD. 5 } ;
D9^7m
j?e Z\!rH"8 这个工作可以让宏来做:
a>b8-j=J [-VGArD[k, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"|4jPza template < typename T1, typename T2 > \
gB+
G'I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
UvD-C?u' 以后可以直接用
lwsbm D DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=x4a~=HX 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
9--dRTG (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
=h\E<dw "]<}Hy ]31$KBC 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
F50JJZ px
[~=$F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)VY10R)$ class unary_op : public Rettype
5+y`P$K@ {
"A7<XN< Left l;
WD;)VsP public :
R92R}=G! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K`gc 4:A l:z}; template < typename T >
{5 Kz' FT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qtnv#9%Vi {
EW;1`x return FuncType::execute(l(t));
P!>g7X }
3uO8v{` [0op)Kn template < typename T1, typename T2 >
a 2E t,WA% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JjDS"hK# {
Gt'/D>FE0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
U9F6d!:L7A }
sS'{QIRC' } ;
'fl(N2t RO$*G
jQd ]+lF=kkc% 同样还可以申明一个binary_op
\4@a ^?sSx!:bZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V g6S/- class binary_op : public Rettype
!=knppY {
@SQceQfB Left l;
u7 u~ Right r;
p|s2G~0< public :
LT&/0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JilKZQmk R25-/6_V> template < typename T >
}6@%((9E2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W+/2c4$F3 {
h.D^1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
r"[L0Cbb }
i]@c.QiFN YR8QO-7
.) template < typename T1, typename T2 >
pLJeajv)z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|DGCdB|`G {
:W%4*-FP return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2+Vp'5>& }
Q6|@N~UeZ } ;
@aUZ#,(< 'yeh7oR aLHrl6" 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
th90O|; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y0y+%H- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qAbd xd[ 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。
-rRz@Cr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+ruj 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。。。
Ss+F9J
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
LiF.w:} 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)
^W k0*.wg 下面是修改过的unary_op
R1~7F{FW 0pCDEs template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m9k2h1 class unary_op
pdy+h{]3 {
$ JuLAqq Left l;
}R\B.2#M_@ <@%ma2 public :
8m \;P 8W{ g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gi
'^qi2 Yr:>icz| template < typename T >
qm~Kw!kV struct result_1
%K`4k.gN {
'oT|cmlc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hPS/CgLq } ;
7V |"~% o`25 template < typename T1, typename T2 >
r"6lLc struct result_2
(s.o {
VJGwd`qo*A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mxZ4
HD{ } ;
?!rU
|D `c> A>c| template < typename T1, typename T2 >
n/Or~@pHD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S[ i$e {
40rZ~!} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;\1b{-' l }
5,Qy/t}K p~ mN2x ] template < typename T >
:0{AP_tvcC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-<_+-t
{
Cnk#Ioz return OpClass::execute(lt(t));
*?s/Ho &' }
(1OW6xtfG ;k-g_{M } ;
}D(DU5r _8Pmv$ s-fKh` 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
PZ~`O 好啦,现在才真正完美了。
EC0zH#N 现在在picker里面就可以这么添加了:
n&3iz05} e3G7K8 template < typename Right >
.`b4h"g: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q=J9LQ {
-i2D#i' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z+OAs0}mV }
T<!\B] 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。
3{6ps : w o$*bm6o f;&` 9s| 1 Au~+Zz|mQ A3m{jbh 十. bind
wA{*W>i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
LNWqgIq 先来分析一下一段例子
{H/8#y4qp& V}j%gy` "tEj`eR int foo( int x, int y) { return x - y;}
\z&03@Sw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J{aQ1) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tvGg@Xs\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
hqdC9?\ 我们来写个简单的。
't||F1X~J 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>|y>e{P 对于函数对象类的版本:
F0X5dv "v*oga% template < typename Func >
Cij$GYkv struct functor_trait
>aNbp {
B:B0p+$I
typedef typename Func::result_type result_type;
}x{rTEq } ;
]t8{)r 对于无参数函数的版本:
JI28O8 ly9x1`?$ template < typename Ret >
@&/s~3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
3U :YA&K( {
cg>!<T* typedef Ret result_type;
J
r=REa0 } ;
ay!6T`U` 对于单参数函数的版本:
<L[T'ZE+ yBUZVqqDa template < typename Ret, typename V1 >
r@N39O*Wq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q"x`+?! {
L{+&z7M typedef Ret result_type;
&ryl$!!3H } ;
.aVHd<M 对于双参数函数的版本:
6{Krw\0 Tw`F?i~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
H8(0.IR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;$E~ZT4p {
O6*'gnke typedef Ret result_type;
*
ePDc' } ;
\<0G
kp 等等。。。
FN{H\W1cf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xkk@{}J\ ::^qy^n template < typename Func >
<DA{\'jJ struct func_return
w!=_ {
[u!p- template < typename T >
ze#rYN vo/ struct result_1
NgmO0H {
pe`TH::p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2tg/S=t} } ;
wdN>KS2! <-Kb@V3 template < typename T1, typename T2 >
bUY:XmA struct result_2
,)B~cic'u {
SXT@& @E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=rf)yp-D } ;
(Von;U } ;
W>aQ
tT :8\*)"^E Zpn*XG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|IyM"UH Q{ |+3!!' template < typename Func, typename aPicker >
v%69]a-T class binder_1
e{qp!N1! {
+j)-L \ Func fn;
2fHIk57jP aPicker pk;
!9ceCnwbNN public :
46Y7HTwE 0{U ]STj template < typename T >
tWCv]* struct result_1
JN;TGtB^p {
z<3}TD typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:JTRRv } ;
L~?,6 ArEH%e template < typename T1, typename T2 >
)sY$\^'WY struct result_2
9^b7jw {
)n[`Z# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;Wfv+]n9 } ;
JWUv H }QApeZd+q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uJ)\P ^>vO5Ho. template < typename T >
oJ4mxi@|# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
';fU.uy {
dcrJ,>i} return fn(pk(t));
C[J`x>-K }
dctA`W@:- template < typename T1, typename T2 >
~,M;+T}[r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kc-A-P &Ry {
o%N0K return fn(pk(t1, t2));
I49=ozPP }
R"8})a
gw } ;
^,ZvKA"}+/ ya*q; D btB(n<G2# 一目了然不是么?
.H[Lo> 最后实现bind
W~+!"^<n g[D,\ VQG /g\ template < typename Func, typename aPicker >
'%eaK_+7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^}Dv$\;6 {
|+$j(YuH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vt(}ga }
p[k9C$@e} +"N<- 2个以上参数的bind可以同理实现。
~YT>:Np 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。
>FEQtD~F u}@%70A 十一. phoenix
c-3Y SrY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)n3biQL_ 4%c7#AX[T for_each(v.begin(), v.end(),
B9;,A;E}; (
Y+PvL|`O do_
?SsRN jeL [
S*DBY~pZy cout << _1 << " , "
[<3Q$*Ew ]
Do[ F+Y .while_( -- _1),
%8`1Li6g cout << var( " \n " )
0F;(_2V- )
t6,M );
m?kIa!GM= 7Hr4yh[j& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Jz:W-o 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Y"]e H{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[y&h_w. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,{mf+ 3&$, w3]0
!)t1 u_/OTy template < typename Cond, typename Actor >
&|&YRHv class do_while
q%=7<( w {
"`1of8$X7 Cond cd;
W)Kpnb7 Actor act;
#9W5 public :
nF!_q;+Vp template < typename T >
W<Vzd4hR struct result_1
w]+BBGYQKb {
iYfLo"> typedef int result_type;
{$QF*j } ;
hz~CW-47 5+Zx-oWq_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
S;AnpiBM8 &0<R:K ?>N template < typename T >
7yCx !P; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kvO`]>#;$? {
%N_S/V0` do
Ll E_{||h {
G~$M"@Q7N act(t);
+EB,7<5< }
1-Wnc'(OK while (cd(t));
%>z8:oJ return 0 ;
mLxwJ }
Drq{)#7 } ;
%RD7=Z-z : z,vJ~PW Jv{"R!e"P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0f#a_ 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。
]zR;%p 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。
R7;rBEt8 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。
,;ruH^ 下面就是产生这个functor的类:
BO\`m%8md Er+3S@sfq, H/la'f#o% template < typename Actor >
L4A/7Ep class do_while_actor
&u`rE"" {
#?|1~HC Actor act;
@aPu}Hi public :
n~>CE"q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~aq?Kk 2] wf`9ZH template < typename Cond >
Q{|'g5(O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g}og@UY7# } ;
IOES3 g#<?OFl =
]HJa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZzaW@6LJF 最后,是那个do_
' ^L hw.demD hs#s $})}Z class do_while_invoker
0~L8yMM {
U!UX"r public :
qxCL template < typename Actor >
2d J)4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`r0
qn'* {
n7!Lwq2 return do_while_actor < Actor > (act);
lJQl$Wx^ }
7)It1i- } do_;
&\D<n;3 Sw9mrhzJfe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G;#t6bk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
IhKas4 最后来说说怎么处理break和continue
+z?f,`.* 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。
.$}zw|,q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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