一. 什么是Lambda
QB!jLlg( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sW
}<zGYd 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,
[/
AIKZM< u3U4UK xC<=~( EJ1Bq>u7 class filler
+T9Q_e* {
7$!yfMttu public :
:.Y|I[\E% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4w'lu"U } ;
r]v&t "[k1D_PZ m;dm|4L^ 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:
x
Sv-;!y <"<Mbbp q(,cYu *R BV'b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fV 3r|Bp f0vJm Re>AsnA[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Bp
:~bHf m+?N7 X2qv^G, hR-K@fS%l' 二. 战前分析
2Zy_5>~ 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。
.;9jdGBf 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
]nQ+nH {;*}WPYb Q
$]YD
pCM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a5|@R<iF /* --------------------------------------------- */
+]c/&Xo! vector < int *> vp( 10 );
JBz}|MD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
zCt\o /* --------------------------------------------- */
@D)Z{=>{=5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
L7]]ZAH!1 /* --------------------------------------------- */
pE2QnNr' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D?^Y`G$. /* --------------------------------------------- */
(ew}
gJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
A^ViDP /* --------------------------------------------- */
!siWEzw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<?YA,"~ 9t?L\ Vo\H<_=G >)NQH9'1 看了之后,我们可以思考一些问题:
~O{W;Cyh 1._1, _2是什么?
eJHp6)2 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。
P>(P2~$Y" 2._1 = 1是在做什么?
;$7v%Ls= 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
PnA?+u2m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8u>gbdU dy2rkV.z NgVR,G|1 三. 动工
R(G\wqHUT3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_1aGtX|W <J&7]6Z D^+?|Y@N <*<U!J-i template < typename T >
z}+i=cAN class assignment
]!Oue_-; {
Lu=O+{*8 T value;
je%l dY]/@ public :
UX2lPgKdLz assignment( const T & v) : value(v) {}
hJf2o template < typename T2 >
E=AVrv5T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
jZd}OC< } ;
n*<v]1 .po>qb6 o_f-GO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
e\F}q)_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G>w+#{( "$| Zr BtsdeLj| AOb]qc class holder
L%t@,O#, {
m|O1QM;T public :
$i#?v template < typename T >
zXZir7NfM assignment < T > operator = ( const T & t) const
U%>'" {
_Zc4=c,K return assignment < T > (t);
O,s. D,S }
P|xG\3@Z } ;
O)]v;9oER Xgat-cy'DA [/|zH'j: 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=sgdkAYwP 2'|8Q\,:4Z static holder _1;
QA?oJ_}y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[=uIb._Wv eKG2*CV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/Vww?9U; 而不用手动写一个函数对象。
y9 L14
%w
) +V O=}g4c XRtD< jlA" 四. 问题分析
'wQv3; 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Fky?\ec 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
D-&an@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]s_8A`vm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H'DVwnn>ik 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,<`)>2 'o )OP){/ 五. 问题1:一致性
8e&p\%1 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
S,{tV=&m] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]Oeh=gq ldqLM struct holder
{ci.V*:" {
2g-` ]Vqb //
ny*i+4Mb template < typename T >
!*{q^IO9v& T & operator ()( const T & r) const
=(o']ZaaA {
d`y!cu2} return (T & )r;
5,)vJ,fs }
(xpn`NA } ;
*O~e
T lDU_YEQ> 这样的话assignment也必须相应改动:
Um`!% W7sn+g\ template < typename Left, typename Right >
[?0d~Q(R# class assignment
i|WQ0fD {
4hs)b Left l;
B?bW1 Right r;
>jg0s)RA' public :
r!
%;R?c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|nUl\WRd\ template < typename T2 >
%aRT>_6" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
WXw}^v } ;
GVGlVAo|@ V3Z]DA 同时,holder的operator=也需要改动:
g}LAks lLhL`C! template < typename T >
QzvHm1,@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
oUZoj2G1 {
2JGL;U$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
EgjR^A1W2 }
XvTCK>1 (Z]HX@"{J 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。
Kn`M4O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>l']H*&B< p'_%aVm7 return l(rhs) = r;
+]Zva:$#` 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+Vb8f["+- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^D%Za' X{xBYZv4 template < typename Tp >
#%0Bx3uM class constant_t
W~1~k{A {
}_9,w;M$ const Tp t;
"R>FqX6FB public :
CusF/> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j=RRfFg) template < typename T >
o\b- _E5"? const Tp & operator ()( const T & r) const
{i0SS {
]:M0Kj&h return t;
:rMM4 }
I#F!N6; } ;
w8S!%abl1 :Qt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8,P-
7^ 下面就可以修改holder的operator=了
ElhRF{R !>,m&O-x template < typename T >
"hxN !,DEZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Rhc-q|Lz8 {
FY{e2~gi return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TfYVw~p_ % }
soA|wk\A )Z 9E=% 同时也要修改assignment的operator()
`{k"8#4:qA 1RcSTg template < typename T2 >
U1_@F$mq< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P262Q&.}d 现在代码看起来就很一致了。
H,fZ!8(A_) )L{ghy 六. 问题2:链式操作
^DeERB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R0ID2:i]F 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
58\&/lYW 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
XR2~Q)@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
TxjYrzC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
nRL. ppUI x+ncc_2n&D template < typename T >
_.IxRk)T struct result_1
Qd}m`YW-f$ {
7w,FX.=;cv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
DI+]D~N } ;
d@`M
CchCB JWvjWY2+P 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:
wN1niR' |8>3`w! template < typename T >
[[PEa-992 struct ref
j`^$# {
IG)s^bP typedef T & reference;
QO;N9ZI } ;
zJP6F.Ov! template < typename T >
X[`bMa7IB( struct ref < T &>
b2aF 'y/ {
EVp,Q"V] typedef T & reference;
`>0MNmu } ;
B`*ZsS=R- p&+;w 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5^']+5_vb f Vb-$ template < typename T >
eSWLrryY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(py]LBZ {
w0w G-R ? return l(t) = r(t);
+fvaUV_- }
FZ!`B]]le, 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。
H
0+dV3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O+g3X5f+ bM8If" 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
mPI8_5V8] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0/S_e)U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
}ci#> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3 "o"fl 最后的布局是:
s!n<}C Add
8} =JKR^cK / \
nF6q7 Divide 5
nKW*Y}VO / \
5>BK%` _1 3
>2bKSh 似乎一切都解决了?不。
PV|uPuz 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。
[2"<W!p 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。
T] 2q?;N 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:
:'#TCDlOb TXe$<4" template < typename Right >
XsnF~)YW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0-~\
W( Right & rt) const
X]\ \, {
=Umw$+fJr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=-_B:d; }
%f($*l. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EwOV;>@T? XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
V(Ub!n:j 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
K|dso]b/ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
w@N 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
^]{R.(#z 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
ByCnD 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`jwa<N4e@ .'Y]R3\M+ template < class Action >
31/Edd"] class picker : public Action
^ f# FI& {
os/vtyP:a public :
[IK ) picker( const Action & act) : Action(act) {}
%-d]X{J: // all the operator overloaded
76u&EG% } ;
T49zcJf; g!-,] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
4;2< ^[M 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
o6V}$wT3J cJ54s} template < typename Right >
#dM9pc jh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P2bZ65>3y {
Mn)@{^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mdRU^n }
aH^RoG} &^W|iXi# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I1PuHf Qs 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。
;qrB\j" Dk?\)lD` template < typename T > struct picker_maker
{mAU3x {
HuOIFv typedef picker < constant_t < T > > result;
_cXqAo[V } ;
J>/w5$h5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]CoeSA`j {
F7Zwh5W typedef picker < T > result;
TY1I=8 } ;
O BN2 ) j {)-aSywe 下面总的结构就有了:
w Xsmn1w9 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。
~R(%D-k 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。
|+T1XYG5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ztw@Y|<2 至此链式操作完美实现。
V O3x~E z<yU-m2h q5?# 3 T= 七. 问题3
JU4qzi 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+eVR8 l8?>>.<P= template < typename T1, typename T2 >
2 $Tj84'X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%Ah^E$&n2 {
y3h/IpT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V3"=w&2]K }
5=f|7yl KN* 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:
z_|/5$T>U hNzB4p template < typename T1, typename T2 >
|o\8 struct result_2
E2m8UBS {
h=:Q-?n- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y./2Ely } ;
JfR%L q~ 92 [;Y 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?
3\B>lKhQ 这个差事就留给了holder自己。
2RX!V@z.G Z4lO?S5%J YGrg template < int Order >
zRyuq1Zyc, class holder;
gXjV?"^kUl template <>
<kCU@SK class holder < 1 >
3? HhG {
\Cii1\R= public :
}5hqDBK? template < typename T >
(vTtDKp@ struct result_1
V>b\[(=s {
,gS;m
&!'J typedef T & result;
m&?#;J|B$ } ;
!1ED~3/X template < typename T1, typename T2 >
Z
/9> struct result_2
CO`_^7o9( {
6b:tyQ typedef T1 & result;
sJDas,7> } ;
#Y4=J
6 template < typename T >
1~PV[2a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:$n=$C-wp {
#E&80#Z5 return (T & )r;
"T|PS6R~ }
A -b
[>}_ template < typename T1, typename T2 >
}nL7T'$> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/C6k+0ApMT {
TTKs3iTXz return (T1 & )r1;
PF53mUs4 }
FAj)OTI2S } ;
+1D+]*t_?[ 3nhXZOO1 template <>
HBMhtfWW class holder < 2 >
\Rp-;.I@6 {
* cgI.+ public :
9_
dpR. template < typename T >
[xGf,;Z struct result_1
lGOgN!?i {
Vb= Mg typedef T & result;
Wh.?j>vB } ;
|b)Y#)C; template < typename T1, typename T2 >
WUh$^5W struct result_2
h"/<?3{ {
Zd')57{ typedef T2 & result;
1#ft#-g} } ;
@9lUSk^9 template < typename T >
P9vA7[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/%;mqrdk {
{62n7'U{ return (T & )r;
z&fwE$Nm }
m+Rv+_R template < typename T1, typename T2 >
K[!&b0O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;oc&Hb {
IWY;=" return (T2 & )r2;
"t~ }
;oy-#p>N% } ;
])nPPf Y9&,t\ q rl#p".4q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
BBtzs^C| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3G(miP6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%y@Hh= 50o~ P!Lz| return l(i, j) = r(i, j);
<psZQdH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.n~M(59 Np"exFqN k return ( int & )i;
j'HZ\_ return ( int & )j;
70eb]\% 最后执行i = j;
R~S;sJ& c 可见,参数被正确的选择了。
&FF"nE* \Hn>oonph \Ol kM< _tYx~J2.Q BS:+~| 3w 八. 中期总结
yge,8i)c 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{o.FlX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U
15H2-` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4#:W.]U8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;{U@qQD7 ]3X@_NYj oyYR-4m\ ~2gG(1%At9 %3ICI 1f":HnLRM 九. 简化
3ZXQoC ' 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}#^
B#?O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
TztAZ2C 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/(.mp<s0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p_${Nj +-*/&|^等
=g|IG
[V 2. 返回引用。
n}!PO[m~ =,各种复合赋值等
!& z(:d 3. 返回固定类型。
.MP !` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O vk_\On 4. 原样返回。
TX&Jt% operator,
xUa{1!Y8 5. 返回解引用的类型。
YLiSbLz1 operator*(单目)
4\4FolsK 6. 返回地址。
lXjXqk\ operator&(单目)
]Ccg`AR{ 7. 下表访问返回类型。
4UW_Do operator[]
#0y)U;dA+w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\cUC9/
b operator<<和operator>>
VB,?Mo}R 4}eepJOn 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。
qa0 yg8,< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$>u*}X9 {z")7g ]l template < typename Left >
-bSSP!f struct value_return
CTZh0x {
U qFv}VsnF template < typename T >
"saUai4z struct result_1
\xnWciQ#{ {
RM!<8fXYD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|4uWh } ;
l@\#Ywz hKT template < typename T1, typename T2 >
YTexv;VNb| struct result_2
\l]DQaOEe {
4DL) rkO typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Cc%LztP> } ;
rU2%dkTa } ;
K"4>DaK2P ck.w
5|$ D0%Ug> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(K)] qNH Te<}*qvD 下面我们来剥离functor中的operator()
L>SjllY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+ayos[<0# urMG*7i <c return l(t) op r(t)
w[IE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
RIY,K*f. return op l(t)
{O7X`'[ return op l(t1, t2)
%\H|B0 return l(t) op
k=4N.*#`y return l(t1, t2) op
CkdP #}f return l(t)[r(t)]
^7 &5
z&o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
PGLplXb#[S ~s]iy9i 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:
8p@Piy{p 单目: return f(l(t), r(t));
[g:$K5\64 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/M3Y~l$ 双目: return f(l(t));
jO1r)hw N> return f(l(t1, t2));
(tZrw5@ 下面就是f的实现,以operator/为例
5
({t4dm .MJofE;Jn struct meta_divide
^w c"&;=c| {
EuyXgK>g template < typename T1, typename T2 >
OG~6L4" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<F`>,Pm {
G}:lzOlMH return t1 / t2;
m6[0Kws& }
Od%"B\ } ;
7,lq}a8z .[3Z1v, 这个工作可以让宏来做:
#7q7PYG4 2gq9k}38 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@]-jl}:] template < typename T1, typename T2 > \
:=\Hoz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
E~gyy]8& 以后可以直接用
f,:9N 5Z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ire\i7MF: 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
Z3&_ (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。。。)
w &(|e < f=mZu1(FZ 2|}+T6_q 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
glF; eT 8F&=a,ps[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qIIv6''5@ class unary_op : public Rettype
h?8]C#6^ {
<\}KT*Xp Left l;
w6W}"Uw public :
kT'u1q$3Vo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<\pfIJr$ t<|NLk. template < typename T >
MgNU`` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Qy@UfB {
!=:$lzS^ return FuncType::execute(l(t));
/x[jQM\ }
7|[mz> "d vDxe/x% template < typename T1, typename T2 >
B9H@e#[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8'4S8DM {
@qnD=mE return FuncType::execute(l(t1, t2));
86mp=6@ }
3YFU*f, } ;
XAe%m^ kZerKP iMP]W_ 同样还可以申明一个binary_op
^WNrGF [ zEUH:9D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)_i
qAqkS class binary_op : public Rettype
26k LhFS {
FcYFovS Left l;
L>a Right r;
V` 1/SQX public :
q11>f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tGl;@V@Qj !gv`FE9y template < typename T >
j(k:
@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
66I"=: {
?}a;}Q6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
45MLt5^| }
D? 8rO" :C65-[PSdO template < typename T1, typename T2 >
A0q|J/T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`P3>S(Tgy {
Qe5U<3{JZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$[/&74#0HX }
'Ub
g0"F( } ;
HsHB!mQV j.L-{6_s>~ Ffv`kn@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
PUBWZ^63 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-!N&OZ+R
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0Emr<n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ulkJR-""& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/U"CO 8Da 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
eL\;Nf+Zp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>ey\jDr#O 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
43Qtj$F 下面是修改过的unary_op
KB'qRnkc sPMa]F( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V8HnUuz class unary_op
B,@c;K {
]):<ZsT Left l;
5i1>I=N mqAWL:VvQ7 public :
:xh?eN& d_)o
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,>eMG=C; g SOi*SwQ8 template < typename T >
oNU0 qZ5 struct result_1
tdSfi<y5I {
Ar:*oiU typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!2'jrJGc
} ;
-sjd&)~S[ 2GWMlI template < typename T1, typename T2 >
'iGzkf}j struct result_2
$;/}?QY( {
*IY*yR6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*WIj4G.d } ;
sZL#xZ5
Df 8-_QFgY template < typename T1, typename T2 >
_&j}<K$-( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_`_%Y(Xat {
w -
Pk7I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3&[>u;Bp }
DiEluA&w9 c=L2%XPP template < typename T >
Jnna$6G)B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L\&<sy"H {
MwR0@S}* return OpClass::execute(lt(t));
@*Wh }
`KK>~T_$J 1Lg-.-V
} ;
y6IXd W \yd
s5g!: f"9q^ 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
oA =4=` 好啦,现在才真正完美了。
qd#sY.|1 现在在picker里面就可以这么添加了:
p"FW&Q=PN B|4X}*@SX template < typename Right >
hlJq-*6' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rfgI$eu
{
S6+y?,^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:L1dyVA{ }
HVP"A3}KC 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。
BvR-K\rx 91q8k=p /qx0TDB n%k!vJ)] %c
[F;ug 十. bind
BwBm[jtP 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。
YQpSlCCo
3 先来分析一下一段例子
h~p>re o4%y>d) g"?Y+j int foo( int x, int y) { return x - y;}
F8uNL)gKj) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kH4Ai3#g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
E/09hD Q 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。
"bm 我们来写个简单的。
r4QxoaM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$zyIuJN# 对于函数对象类的版本:
Rhe Re 59!Fkd3 template < typename Func >
LNa $
X5` struct functor_trait
}yJ$SR]t {
-,+q#F typedef typename Func::result_type result_type;
CWNx4)ZGw } ;
^ mS
o1?< 对于无参数函数的版本:
|6(ZD^w B"v.*
%"&/ template < typename Ret >
KGWyJ struct functor_trait < Ret ( * )() >
9(L)&S{4K {
s.x&LG typedef Ret result_type;
TP"1\O } ;
%^8^yZz 对于单参数函数的版本:
RtCkV xaEx 5e}A@GyC template < typename Ret, typename V1 >
K,e w >U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x#Q>J"g {
{fEwA8Ir typedef Ret result_type;
lr{?"tl_ } ;
'/$d0`3B> 对于双参数函数的版本:
^RP)>d9Xp{ PIWux{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]b= P= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.p=sBLp8 {
m@Qt.4m%g typedef Ret result_type;
l%`F&8K } ;
l6~-8d+lfN 等等。。。
Xu>r~^w=S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5 gv/Pq & !
/NG.Wf template < typename Func >
J%jB?2
1:o struct func_return
c=
x,ijY
" {
qt3PXqR7: template < typename T >
cI=r+OGk* struct result_1
mCWhUBghR {
BA:yQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2PeR } ;
E^rbcGJ =Me5ftw template < typename T1, typename T2 >
sj8~?O struct result_2
Ht-t1q {
w~;I7: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C-?%uF } ;
Q3 eM2i8Y } ;
(^5 7UmFv] =1u@7Bh NFr:y<0>z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M#4QQ} F. 0UH*\<R template < typename Func, typename aPicker >
"
beQZG class binder_1
+R\vgE68 {
sT/c_^y Func fn;
u1~9{"P* aPicker pk;
Khe!g1=&X public :
iajX ~kv L3p` template < typename T >
78Aa|AJU struct result_1
UDc$"a}ds{ {
>^OC{~Az typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R@*O!bD } ;
d7&eLLx +,&O1ykY template < typename T1, typename T2 >
)$&dg2[ struct result_2
if)Y9:{r^ {
k` {@pt. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tdEnk.O } ;
37q@rDm2 ~+H"
-+ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-wv6s#"u .p ls! template < typename T >
(Si=m;g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-3&G"hfK {
M^7MU}5w return fn(pk(t));
rFZrYm }
`$YP<CJeq template < typename T1, typename T2 >
z*a8sr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?|1Mv1C? {
:qvI%1cP= return fn(pk(t1, t2));
)g|xpb }
a6h>=uT [ } ;
e2+BWKaU =X!IHd0 <|*'O5B 一目了然不是么?
#"ftI7=42 最后实现bind
MzYavg` |T4kqW{ gUAxyV template < typename Func, typename aPicker >
v`c$!L5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v6GsoQmA {
jhGlG-^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
S\wW)Pv8 }
;c-3g] ;&b%Se@#p 2个以上参数的bind可以同理实现。
u0RS)&
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。
%y<ejM \#rO!z
d 十一. phoenix
CN2_bz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
P0i V<T4^ phYDs9-K for_each(v.begin(), v.end(),
/U$8TT8+- (
45@]:2j do_
5y}
v{Ijt [
!$g+F(:(c cout << _1 << " , "
0fs$#j ]
D%7kBfCb .while_( -- _1),
RkuuogZ cout << var( " \n " )
9]>iSG^H )
D\~e&0* );
_ OaRY] }#v{`Sn%^C 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:
,&YTj> 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
Zw]
?. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XTeb9h)3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
CodSJ, ;50_0Mv;(: .5Q:Xp template < typename Cond, typename Actor >
l+wc'=] class do_while
8z<r.joxC {
DXQi-+? Cond cd;
%gcc
y| Actor act;
S*"u/b; public :
-Z^4L template < typename T >
Q0{z).&\(e struct result_1
tJ=di5& {
. -"E^f typedef int result_type;
(shK } ;
>?YNW {6d b{ ay_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-Y:ROoFOZ DJQglt}~ template < typename T >
ArI]`h'W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Uf<ZXW {
o0pT6N) do
WA)Ij(M8 p {
z{BA4sn act(t);
m_!U}! }
NNa1EXZ[ while (cd(t));
2N~ E' 25 return 0 ;
z}.D"
P+ }
cX
A t:m } ;
1Qh`6Ya f Z0fJ9HW L|^o71t| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DI&MC9j( 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。
YCw('i(| 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。
sg'NBAo" 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。
6U,fz#<,} 下面就是产生这个functor的类:
d
`j?7Z >&H~nGP. t#<KxwhcN template < typename Actor >
hN(L@0) class do_while_actor
b0a}ME&1 {
L8V3BH7B Actor act;
?Ay3u^X public :
(Q-I8Y8l8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
qi+&|80T. Cj&$%sO1 template < typename Cond >
vv
7+>% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hteOh#0{ } ;
9b6!CNe! =Mhg PaVO"y]C 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
y,<$X.>QO| 最后,是那个do_
yty`2$O =J@`0H" 4R +P class do_while_invoker
@+^c"=d1S {
Lm.`+W5 public :
x.EgTvA&d template < typename Actor >
h)E|?b_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eO{@@?/y {
67J*&5? | return do_while_actor < Actor > (act);
w{'2q^>6* }
4YJ=q% G } do_;
vS M_]fn bV3lE6z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Yjup 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JfTfAq] 最后来说说怎么处理break和continue
FD6v/Y 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。
`Lz1{#F2G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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