一. 什么是Lambda
*cuuzi& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
V~G`kkNy 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,
8.AR.o kR CQv-* uo%P+om_} l7H
qo) class filler
YyAJ m^o {
\NZIEu)5? public :
bNs4 5hDP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}@ Z56 } ;
a' Ki;]q *iBTI+"] a8k; (/ 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:
OJ|r6 :}8Z@H!KkY .IBp\7W!?E W!Hm~9fz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^&@w$ >@xrs EP'h@zdz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@hQlrq5c l/TjQ* Z;Ez"t&U W&*f#E 二. 战前分析
MTg:dR_ 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。
c#-U%qZ 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
M>9-=$7 fZ04!R ^z1&8k"[^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kft#R#m /* --------------------------------------------- */
McH>"` vector < int *> vp( 10 );
3s\.cG?`r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3$.deYa$R /* --------------------------------------------- */
c\B|KhDk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X[
q+619 /* --------------------------------------------- */
* _a@z1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{"oxJ`z4 /* --------------------------------------------- */
f=C ,e/sw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
eAv4FA4g /* --------------------------------------------- */
IW 21T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U*Ge<(v$ m8'C_U^89 ];'v8)Y dm0QcW4 看了之后,我们可以思考一些问题:
D]w!2k%V 1._1, _2是什么?
xh7c VE[UM 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。
]#7zk9 2._1 = 1是在做什么?
}bY;q- 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。
jK \T|vGJa 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。
x~xa6 eP*lI<NQ1 &%})wZ+Dj 三. 动工
m'P1BLk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l^ZI* z7N /VmR<C?h R\o<7g-| d>;&9;)H template < typename T >
2gO2jJlv class assignment
MZ Aij {
z<H~ItX,n T value;
HGm 3+, public :
6qcO?U assignment( const T & v) : value(v) {}
9Gv[8'I template < typename T2 >
'YNT8w/3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^Wxad?@ } ;
GKN%Tv:D_ GpZc5c !Mi;*ZR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
f|O{#AC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o-}R?> :ba5iMa O@p]KSfk 311LC cRp class holder
nX$XL=6mJ& {
w"R:\@ F public :
(`y*V;o4 template < typename T >
N<QXmgqx assignment < T > operator = ( const T & t) const
A.hd
Kl {
>3z5ww return assignment < T > (t);
8\{^|y9- }
X]P:CY } ;
0eK*9S] W 4F \}A J_s>N 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<.Nx[!'~&d G:zua`u[ static holder _1;
v4C{<8:X Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
a4irokJv# R
{-5Etv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{&"N%;`Q 而不用手动写一个函数对象。
kF/9-[]$g, rETRTp0HT (V4
~`i4V &hRvol\J 四. 问题分析
.A6(D$O k 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K)J(./ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=JJL[}a| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ULQMG'P^D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hWX% 66 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\Gc+WpS( HD(.BW7 五. 问题1:一致性
"HPB!)C8( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
s`0QA!G{- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rF]h$Z8o % LJs struct holder
J>/w5$h5 {
{GC?SaK //
x
g0iN'e'K template < typename T >
,_Z+8 T & operator ()( const T & r) const
j?MAED {
:_O%/k1\@ return (T & )r;
;<leKcvhQ& }
vd8{c7g:n } ;
0}b
tXh ih7/} 这样的话assignment也必须相应改动:
\EVBwE, U\Z?taXB template < typename Left, typename Right >
qHxqQ'ks; class assignment
=5\|[NSK- {
je!-J8{ Left l;
b,CaWg Right r;
WL'P)lI5 public :
]MxC_V+P` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{7)st
W template < typename T2 >
ub|V\M{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Y 'ow } ;
'#k0a,<N aoXb2 2]{ 同时,holder的operator=也需要改动:
B'fb^n< ;Rv!k&Df template < typename T >
5O\*h;U 6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
['T:ea6B {
;aw=MV return assignment < holder, T > ( * this , t);
P'`r }
\_lod kf bFW =ylF9 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
nJo`B4'U 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
NUp<e%zB %@u;5qD& return l(rhs) = r;
zzyHoZJP 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
rnF/H=I/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p>upA)W] d!$Z(W0 template < typename Tp >
7k rUKYVo class constant_t
_]Zs,Hy {
q#s,-u u const Tp t;
#W|'1
OX4 public :
R=|{n'n$0| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;1a~pF S template < typename T >
!1ED~3/X const Tp & operator ()( const T & r) const
Z
/9> {
CO`_^7o9( return t;
6b:tyQ }
sJDas,7> } ;
v-PXZ'7~ {|'E 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ZSG9t2qlv 下面就可以修改holder的operator=了
\ioH\9 `|/<\ template < typename T >
(Tbw3ENz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
MgY0q?.S= {
#*KNPh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
lR(+tj)9uO }
dUQDOo D}mjN=Y 同时也要修改assignment的operator()
?nmn1`UT RS^lKJ1 U template < typename T2 >
L>3x9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hy`?E6=9+ 现在代码看起来就很一致了。
gy_>`16K x= 5N3[5 六. 问题2:链式操作
lqm1!5dt 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h]TQn)X] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[DF,^4g 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
7D;cw\ | 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
hUF5fZqii 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~FN9 [aJF+ zaK#Z?V} template < typename T >
{$wjO7Glp struct result_1
D`$hPYK|_ {
c|#8T*`C typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eY| } ;
z[3L2U~6 +w+}b^4 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
r_-_a(1R: {PVW D7 template < typename T >
/|D*w^> struct ref
Ym =FgM\ {
IkGfnXJ typedef T & reference;
`a2n:F } ;
|563D#?cR template < typename T >
o*o/q],C9- struct ref < T &>
GhIKvX_N {
; ShJi typedef T & reference;
28UU60 } ;
H kQ)n3 /so8WRu. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(G[
*|6m TZY3tUx0|G template < typename T >
{qN 5MsY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%'X[^W {
D"a~#^ return l(t) = r(t);
|\7
ET[Xq }
-}KC=,]vh 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
SN1}xR$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`.i!NBA'6
.p e( lP 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
`|ASx8_! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1*@'-mj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"C I=`= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!0vG|C;' 最后的布局是:
eep1I
:N Add
T-U}QM_e / \
~NpA".PB Divide 5
A}3=561F?5 / \
Vz= PiMO _1 3
xo&]$W8 似乎一切都解决了?不。
$7rq3y 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
z}*9uZ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
]% IT|/;9Y OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(adyZ/j F;7dt@5; template < typename Right >
7G/1VeVjB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Pc
NkAo Right & rt) const
E.Jkf\ {
QmCe>+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n}!PO[m~ }
!& z(:d 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C<m{*C-`a XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.P7"e5ge 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
(A~/ '0/ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
V4KMOYqm 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4*Hgv:0?kI 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
cT!\{~ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
5Hw~2 ?a, F*3j.lI template < class Action >
2AO~HxF class picker : public Action
jAm3HI
{
+PcmJ public :
PqiB\~o@Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
T^Ze3L] // all the operator overloaded
`s8{C
b=}1 } ;
nv~%#|v_W d\jPdA.a= Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
r}mbXvn 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
i5CK*"$Q CTZh0x template < typename Right >
A^y|J`k| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}wHW7SJ {
R'! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/XzH?n/{R }
{;:/-0s &3TEfvz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&QGdLXOn 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。
T<55a6NoK tavpq.0O template < typename T > struct picker_maker
i03w1pSH, {
VrxQc qPr` typedef picker < constant_t < T > > result;
2-C!jAfd } ;
|~X ;1j! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L;'"A#Pa {
]y1OFKYv typedef picker < T > result;
Vp3ZwS } ;
TwVlg; \<y#R~7s 下面总的结构就有了:
8>WC5%f* 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。
2&^]k`Aj6D 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。
ihP|E,L=L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(?(zH3 至此链式操作完美实现。
=Q+=
f /7t>TYip! =1 Oj*x@*4 七. 问题3
eFL=G% 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。
t\%HX.8[;% H\:lxR^ template < typename T1, typename T2 >
|Y [wzDYV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d+Ek%_ {
T^~5n6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zY"1drE> G }
@M5#S7q"; pJt,9e6 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:
JSTuXW O"c;|zCc> template < typename T1, typename T2 >
y6[If cN struct result_2
"F.;Dv9V[0 {
.R./0Ot tx typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v,4pp@8rv } ;
<F`>,Pm G}:lzOlMH 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?
m6[0Kws& 这个差事就留给了holder自己。
s1h/} [N#,K02mk 49dd5ddr template < int Order >
7zSLAHW class holder;
or';A'k template <>
i5K[>5 class holder < 1 >
#>mr[ {
Qg[/%$x. public :
;[u%_ template < typename T >
obNqsyc77R struct result_1
p|&Yku= {
2L} SJUk* typedef T & result;
g#t[LI9(F[ } ;
!VI]oRgP template < typename T1, typename T2 >
DIzH`|Y struct result_2
b+&%1C {
tjluk typedef T1 & result;
A#95&kJpy } ;
i* NH'o/
template < typename T >
X .5aMm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fvF?{k> ~} {
( 8c9 /7h return (T & )r;
+L9Eqll }
jg\Z;_!W template < typename T1, typename T2 >
ZfgJ.<< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N,;5{y1;J {
S7L=#+Z return (T1 & )r1;
Ksy -e{n }
j&Wl0 } ;
oze& ~?FpU template <>
Ju
:CMkv class holder < 2 >
s!}ne"&0
{
KNLfp1! public :
nEkR1^30 template < typename T >
e[/dv)J struct result_1
Yo("U8:XX {
Vy938qX typedef T & result;
<-D0u?8 } ;
w$`5g template < typename T1, typename T2 >
e^[H[d.WMC struct result_2
}t%!9hr5D {
/S(zff[at typedef T2 & result;
dRaNzK)M } ;
4y'OMRy template < typename T >
Wv/%^3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(m:Zk$ {
qycI(5S, return (T & )r;
dOoK Lry }
Jh?dw3Ai^ template < typename T1, typename T2 >
rjP L+T_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+[tE ^`-F {
Y5FbU return (T2 & )r2;
4W)B'+ZK8 }
^n"OL*ipG } ;
Bxfc}vC. %ve:hym* :9_L6 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> >。
|Clut~G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f'aVV! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
HsHB!mQV j.L-{6_s>~ return l(i, j) = r(i, j);
Ffv`kn@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PUBWZ^63 -!N&OZ+R
return ( int & )i;
[5MJwRM^!; return ( int & )j;
P5#r,:zL 最后执行i = j;
F>-B3x 可见,参数被正确的选择了。
.G)(0z("s Q'YH>oGh^ '=G|Sq^aO f/Hm{<BY
.72S o T 八. 中期总结
sh`s/JRf 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:
cnFI
&,FM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\e'R@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<p\6AnkMr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YJ;j x0 Eg2[k.{P MF'$~gxo t$xY #: v%s`~~u%^ (''M{n 九. 简化
~YRDyQ:%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。
Mc%Nf$XQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UF<uU-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:
fe_yqIdk 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$ n+w$CI) +-*/&|^等
/~Z?27F6@ 2. 返回引用。
LK, bO| =,各种复合赋值等
Pp`*]Ib 3. 返回固定类型。
bVL9vNK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3plzHz ,x 4. 原样返回。
"(3BvMA&!9 operator,
8-_QFgY 5. 返回解引用的类型。
_&j}<K$-( operator*(单目)
_`_%Y(Xat 6. 返回地址。
w -
Pk7I operator&(单目)
3&[>u;Bp 7. 下表访问返回类型。
bD[!/'4eJ operator[]
M5*{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
I{lT> go operator<<和operator>>
,>:;#2+og ]Qfn(u=o 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。
,^x4sA[/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T:IW%?M k7>|q"0C template < typename Left >
*hQTO=WF struct value_return
20iq2 {
:w<V template < typename T >
)YX 'N<[ struct result_1
q*7zx_ o {
rSHpS`\ou typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
K a6,<C
o } ;
|d*&y#kV ewfP G,S template < typename T1, typename T2 >
rfgI$eu
struct result_2
S6+y?,^ {
$P(v{W) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q`rF&)Q5 } ;
VGceD$< } ;
|ZCn`9hvn .GsO.#p{ ;B?DfWX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\L(*]:EP #DN0T' B 下面我们来剥离functor中的operator()
9uer(}WKT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cu% C" "=+7-` return l(t) op r(t)
lNL6M%e$Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#%D_Y33; return op l(t)
t: IN,Kl4 return op l(t1, t2)
FRS>KO=3 return l(t) op
{2+L@ return l(t1, t2) op
Mnz!nWhk return l(t)[r(t)]
<IC~GqXv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
EC\yzH*X wQiX<)O 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#SX8=f`K5 单目: return f(l(t), r(t));
.h&
.K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1XnZy5fEo 双目: return f(l(t));
baP^<w^ return f(l(t1, t2));
AN24Sf'` 下面就是f的实现,以operator/为例
fuA&7gNC &3$z4df
struct meta_divide
*=wYuJ# {
qqu.EE template < typename T1, typename T2 >
V0%V5> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-W<vyNSr {
^.hoLwp. return t1 / t2;
kf;/c}} }
s7l;\XBy } ;
~",`,ZXQy :{ur{m5bX 这个工作可以让宏来做:
8Y_ol#\L Vg>( Y, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
U
R%4@ template < typename T1, typename T2 > \
Z-U-N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'2laTl]` 以后可以直接用
GN0`rEh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A5H3%o(6k 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
#fL8Kq (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。。。)
\igmv]G% G
<uyin> GQl$yZaK{ 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
+8#_59;x Cxcr/9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l%`F&8K class unary_op : public Rettype
XO9M_*Va {
S_T1y Left l;
8-lOB public :
5 gv/Pq & unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!
/NG.Wf J%jB?2
1:o template < typename T >
c=
x,ijY
" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:T._ba3| {
v\,N 5 return FuncType::execute(l(t));
,i0b)=!o }
~\cO"(y5:O f_imyzP template < typename T1, typename T2 >
RiTa \ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t(+)# {
Ik[s return FuncType::execute(l(t1, t2));
_9?I A }
sU!6 hk } ;
XgxX.`H7 4_UU<GEp `D":Q=: 同样还可以申明一个binary_op
Z{
u a=0 $F/EJ> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[tH-D$V class binary_op : public Rettype
A5+rd{k/ {
U|5nNiJM Left l;
Z1h] Right r;
je6CDF qw public :
p[@5&_u(z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<n:}kQTT Zo}y(N1K} template < typename T >
rx5B=M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oP2fX_v1x {
)'hH^(Yu return FuncType::execute(l(t), r(t));
dDD<E?TjD }
#9m$ N R@*O!bD template < typename T1, typename T2 >
d7&eLLx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+,&O1ykY {
)$&dg2[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
if)Y9:{r^ }
k` {@pt. } ;
#k$)i[aI-
X/;p-KX 6AP~]e 8 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
?6k}ii!c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
* FeQ*`r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-@F fU2 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。
`?y<>m* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-3&G"hfK 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。。。
M^7MU}5w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rFZrYm 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)
`$YP<CJeq 下面是修改过的unary_op
jr /lk k78Vh$AA6% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_oB_YL;,* class unary_op
';G1A {
zi'Jr)n Left l;
a|BcnYN $x#FgD(iI public :
D&ve15wL /oL;YIoQX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x-'~Bu NJ MJ template < typename T >
X]y)ZF26 struct result_1
Dl&GJ`&:p {
<X_!x_x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E_1="&p } ;
TS"D]Txs EQe5JFR template < typename T1, typename T2 >
E"|4Y(G struct result_2
$2MAZGJV {
'>k{tPi. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Dw2Q 'E } ;
npDIX zD)pF1,7:8 template < typename T1, typename T2 >
==H$zmK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZCVl5R(mZ {
#u5~0,F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a1.|X i'/z }
Y=*P
8pg u=&Bmn_ template < typename T >
-z:&*= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kv{8iAB#c {
}4>JO"" return OpClass::execute(lt(t));
#g5^SR|qE }
o\`>c:. +zkm( } ;
gr-x|wK q+a.G2S Qpt&3_ 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
zTD@ 好啦,现在才真正完美了。
<8#ObdY! 现在在picker里面就可以这么添加了:
r,N[ )@ nW+YOX|+ template < typename Right >
a45ss7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^# A.@ {
~/IexQB& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y& ] 8 { }
?G08[aNR 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。
{^Pq\h; x3e]d$ RiO="tX' gcJF`H/iNK -@IL"U6 十. bind
\Xt)E[ 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。
Ze!92g 先来分析一下一段例子
Iia.k'N `!G7k ^ie^VY($ int foo( int x, int y) { return x - y;}
A%vsno! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AaN"7.Z/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g6sjc,` 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。
bQaoMZB 我们来写个简单的。
P|^$kK 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fj4^VXD 对于函数对象类的版本:
4S
L_-Hm. }~o
ikN: template < typename Func >
z8Q"%@ struct functor_trait
=f:(r'm?r. {
ACV ek typedef typename Func::result_type result_type;
~]8p_;\ } ;
^ft]b2i 对于无参数函数的版本:
sg'NBAo" 6U,fz#<,} template < typename Ret >
d
`j?7Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
{5Eyr$ {
c-5jYwV typedef Ret result_type;
E/za@W } ;
1]\TI7/n 对于单参数函数的版本:
b0a}ME&1 MFg'YA2/ template < typename Ret, typename V1 >
C%ytkzG_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5@XV6 {
S;A)C`X& typedef Ret result_type;
mjEs5XCC" } ;
vv
7+>% 对于双参数函数的版本:
o6?l/nJ 2[dIOb4b
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g]`bnZ7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$`vkw(;t)1 {
y,<$X.>QO| typedef Ret result_type;
yty`2$O } ;
=J@`0H" 等等。。。
cD{8|B* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9B)lGLL}q xaL#MIR"u" template < typename Func >
x.EgTvA&d struct func_return
h)E|?b_ {
eO{@@?/y template < typename T >
67J*&5? | struct result_1
W3LP
~ {
D{AFL.r{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4YJ=q% G } ;
jNy?[
) "E>t,
D template < typename T1, typename T2 >
*=vlqpG struct result_2
JCQ:+eqt {
-NDi5i\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$o^e:Y,
a } ;
lEfBe)7+ } ;
KtMbze 6.Bh3p :pd&dg!5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Bp0bY9xLg_ <lOaor
c template < typename Func, typename aPicker >
(^H5EeGV{ class binder_1
m1e b8yX {
w &vhWq Func fn;
m4gU*? aPicker pk;
{Bvm'lq` public :
9Q@*0- TmiWjQv` template < typename T >
M7VID6J. struct result_1
+5*vABvCu {
y`b\;kd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+v[O } ;
?`A9(#ySM :^G%57NX template < typename T1, typename T2 >
0VIZ=-e struct result_2
k_Tswf3 {
<bdyAUeFw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9d"5wx } ;
l^,qO3ES l7Lj[d<n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>h[(w sA\L7`2H template < typename T >
M@O2
WB1ws typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_[1^s$ {
kV1vb return fn(pk(t));
A7(M,4`6 }
QUPf*3Oy template < typename T1, typename T2 >
cqk]NL`' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ja75c~RUw {
8&T,LNZoY return fn(pk(t1, t2));
DVzssPg }
[tm[,VfA^ } ;
0IFlEe[># sJ7sjrEp1 BVAr&cu 一目了然不是么?
RH=$h! 5 最后实现bind
va>"#;37 qsvpW%?aE
0dh#/ template < typename Func, typename aPicker >
A|C_np^z2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M*H<
n* {
E&9!1!B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
leIy|K>\m }
1uC;$Aj6: ^5>du~d 2个以上参数的bind可以同理实现。
"<*nZ~nE) 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。
bx7\QU+ K>LpN')d 十一. phoenix
gr\@sx?b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<p)Z/ lO_c/o$ for_each(v.begin(), v.end(),
u0'i!@795 (
/4H[4m]I do_
6s5b$x [
,$BgR2^ cout << _1 << " , "
;24'f-Eri ]
-s89)lUkS .while_( -- _1),
j Ii[ cout << var( " \n " )
vu ?3$ )
U,38qKE );
S" {GlRpd \2Xx%SX 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:
vQy$[D* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
08O7F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3/l\ <{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u6p5:oJj, +]_nbWL(% u x#.:C| template < typename Cond, typename Actor >
[NZ-WU&&LP class do_while
E+Im~=m$ {
_lNC<7+#h Cond cd;
+.wT
9kFcc Actor act;
)+*{Y$/U public :
S{ey@X( template < typename T >
:Dt\:`(r' struct result_1
RZe#|k+
8 {
HrDTn&/ typedef int result_type;
.
Jb?]n } ;
FXeV6zfrE -$OD }5ku# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6QW<RXom ,b:n1 template < typename T >
{:3.27jQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zfirb {
/<6ywLD do
\U Ax(; {
6{ C Fe|XN act(t);
[pr 9 $Jr }
&7fY_~ )B while (cd(t));
rQn{L{ return 0 ;
"NJ,0A }
9ptZVv=O } ;
a6k(9ZF 6EZ1YG} yV8- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D>ojW|@} 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
b#Jo Xa9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Ew>~a8!Fq 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Oq[i & 下面就是产生这个functor的类:
\Oz,Qzr| m';#R9\Fz
!8we8)7 template < typename Actor >
L#`7 FaM? class do_while_actor
>kt~vJI {
<sO?ev[ Actor act;
>6XDX=JVI public :
c%jsu" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
bd} r#^'K y-%nJD$ template < typename Cond >
Xm%iPrl D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&|s+KP|d } ;
&K+ ^@ M [t< O<4Q$|=&? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2wGF-V 最后,是那个do_
p
"/(>8 hx*HY%\P -QN1oK@\mE class do_while_invoker
BXNI(7xi {
S^|$23} public :
,Y$F7& template < typename Actor >
} /[_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z~BD(FDI {
k& WS$R?u return do_while_actor < Actor > (act);
]cn/(U` }
Fq vQk } do_;
t8t}7XD
~5FS|[1L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1NuR/DO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fS5GICx8R 最后来说说怎么处理break和continue
;R/k2^uF 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。
W+8BQ-2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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