一. 什么是Lambda
U*$P"sS` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hvw9i7# 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
>Dr(%z6CN TSP%5v;Dh mg'q-G`\< c("|xe class filler
oM~y8O {
jn V=giBu public :
w7U]-MW6A* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3 2\.-v } ;
aP t
Y V[nPTYO4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
g;63$_< T(7`$<TQ 29RP$$gR DQXUh#t\(] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?8V.iHJk eTx9fxw ux&"TkEp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W%g*sc*+ I1E9E$m5\< .Az36wD E?XaU~cpc 二. 战前分析
QPx5`{nN 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%vJHr!x 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
46 A sD SraZxuPg> 9Lb96K?=> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X=$Jp. /* --------------------------------------------- */
_AX9Mu] vector < int *> vp( 10 );
'V:Q : transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/88s~= /* --------------------------------------------- */
6^"QABc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w==BSH[ /* --------------------------------------------- */
4!Js=" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
.*zS2z /* --------------------------------------------- */
sxREk99lL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a+^`+p/5 /* --------------------------------------------- */
o{s2T)2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,5n!a.T 5.~Je6K U '8X>,un S 5S\zTPIf 看了之后,我们可以思考一些问题:
~wb1sn3 1._1, _2是什么?
v03cQw\"WE 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。
X(N~tE 2._1 = 1是在做什么?
EMmgX*iu@ 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。
p'/\eBhG]= 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。
\cIN]=# gpV4qDXV EjR(AqZY 三. 动工
Zo3!Hs ZA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
FQ<-Wc A>@#eyB @YI{ E*?S >
{*cW template < typename T >
cfLF@LW!]) class assignment
aDbqh~7 {
i
9)
Gt T value;
3B&A)&pEO public :
Xul`>8y| assignment( const T & v) : value(v) {}
x%B_v^^^ template < typename T2 >
?Z#N9Z~\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O sgPNy0 } ;
!Z!)$3bB *d1BpR% Ma^jy. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_\WR3Q!V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
) O0Cz n YJJ1N/Z1 AjVC{\Ik m!V,W*RNr class holder
hLO)-ueb {
yE$PLM public :
R}&?9tVRR template < typename T >
uwNJM assignment < T > operator = ( const T & t) const
,-c,3/tyA {
@?,x3\N- return assignment < T > (t);
8 1,N92T5 }
-H-U8/W C } ;
sl' 4AK~\ D#g-mqar: E'QAsU8pP 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:
-+".ut:R I\@r~]+y static holder _1;
*QC6zJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7~h3B< h[
. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%F*9D3^h 而不用手动写一个函数对象。
dAI^ P/y% &tyS 6S+ (t4i&7- Oyl~j#h 四. 问题分析
B"^j>SF 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。
6$`< Y? 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
[EAOk=X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_jQ:9,;
A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iM]O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q7B5#kb 7+jxf[(XQ 五. 问题1:一致性
Wg-mJu( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
r&u1-%%9[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
uzd7v, PucNu8 struct holder
%_!/4^smE {
C;BO6$*_e //
A2'i~_e template < typename T >
4)8k?iC* T & operator ()( const T & r) const
@cDB 7w\ {
LRJX>+@ return (T & )r;
+:KZEFY?< }
i).%GMv*r } ;
{*_Ln Aiq Kf= 这样的话assignment也必须相应改动:
A(y6]E! 1-kuK<KR template < typename Left, typename Right >
V3,C5KKk&z class assignment
9jal D
X {
Ia2WBs= Left l;
e{)giJY9 Right r;
z|g2Q#$-\S public :
|~9rak, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M
Kyj<@[ template < typename T2 >
\8{SQ% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lu#a.41 } ;
zEQ]5>mG ?^&ih:" 同时,holder的operator=也需要改动:
A c_P^ IFLphm5 template < typename T >
ql?w6qFs] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|_53So:g {
> X~\(|EM return assignment < holder, T > ( * this , t);
uLdHE5vr }
q!z?Tn#!jd s< tG 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。
uKx:7"KD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b_+o1Zy` 0|GYt nd return l(rhs) = r;
_/>ktYo: 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。
[@K'}\U^+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
H1N@E}> | ?$pNd uE template < typename Tp >
@nH3nn class constant_t
w-).HPe {
vn.5X const Tp t;
\'O/3Y7?X public :
KXWcg#zFY constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[}L?EM template < typename T >
{|9knP const Tp & operator ()( const T & r) const
A}(xH`A {
.][yH[F return t;
W{NWF[l8O? }
0akJv^^D } ;
m[%356u <"Y>|X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
eD*764tG 下面就可以修改holder的operator=了
V9[_aP; jOhAXe;~X{ template < typename T >
`
nX,x-UM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!.h{/37] {
ruaZ(R[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b: (+d"S }
H{cOkuy ;D'm=uOl 同时也要修改assignment的operator()
bdrE2m <:-4GJH= template < typename T2 >
zC*FeqFL< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7FwtBO 现在代码看起来就很一致了。
u>fs
yn9c Sct 六. 问题2:链式操作
4K cEJlK5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F=F84_+K 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。
ww|fqx? 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。
?>7\L'n=5I 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。
T"\d,ug5[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
aT^
$'_ G |
.+P ;g template < typename T >
bUgg2iFS struct result_1
w5Fk#zJv {
/`cy4< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
QMMpB{FZ`o } ;
qkfof{z 3[#^$_96b 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
:[a*I6/^ F-kjv\ template < typename T >
\d:Q%S struct ref
.#y#u={{l {
w/NT 5 typedef T & reference;
_;}$/ } ;
xWLZlUHEu template < typename T >
gV)/lDEM5 struct ref < T &>
Pll%O@K {
0d[O/Q` typedef T & reference;
#8jiz+1 _ } ;
I=DVMG| G)0
4'|W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/[c_,G"" /J}G{Y
|n template < typename T >
Qi\]='C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g_4%M0&AX {
x)80:A} return l(t) = r(t);
"1|geO| }
;)ay uS sQ 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[w';u[% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dpz@T>MS= FqyxvL. 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
$`OyGeq"T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d/GSG%zB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tnpEfi- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
IV~)BW leT 最后的布局是:
C32*RNG?U Add
f)vnm*&- / \
xS,F
DPA Divide 5
#Q2s3"X[ / \
.LAB8bg _1 3
i:Y5aZc/Ds 似乎一切都解决了?不。
t7-r YY( 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。
|i
B# 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。
8Z}%,G*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:
3]S_w[Q4 / 8O=3 template < typename Right >
)h ,v(Rxa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
OGEe8Z9Jt Right & rt) const
<uU<qO;6 {
@nqM#
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[<r.M<3 }
b4:{PD~Mh 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K1YxF 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。
jNbVp{%/S} 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。
h5P ]`r 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。
"T[BSj?E 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。
b1^wK"# 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?
L=54uCv
Q 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:
u ^#UsOt+ Sv=e|!3f[k template < class Action >
#n&/v'!\ class picker : public Action
4SUzR\ {
T5`ML'Dej public :
G9&2s%lu.e picker( const Action & act) : Action(act) {}
}r18Y6 // all the operator overloaded
IqlCl>_j } ;
|FFz $'8) BN(=LQ2[" Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
;E{jn4B' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
7Z9'Y?[m yC
?p,Ci, template < typename Right >
=LY`K# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9PV]bt, {
C-ORI}o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KKQT?/ {b }
oFp1QrI3k8 U6|T<bsOl Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l4mRNYv)z 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
W*iTg%a\k f>xi (0 template < typename T > struct picker_maker
;HYEJ3 {
IAbQgBvUD typedef picker < constant_t < T > > result;
ta5_k&3N } ;
NHUJ:j@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YXTV$A+lW {
+<$nZ=,hsy typedef picker < T > result;
S/*\j7cj } ;
}>y!I5O Rkg)yme!N 下面总的结构就有了:
An}RD73!w 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。
C ]B P}MY< 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。
qh W]Wd"g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DXj>u9*% 至此链式操作完美实现。
yQ^, >eh {o^tSEN!- H9'psv 七. 问题3
#B <% 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。
-Sh&x 2\&3x}@ template < typename T1, typename T2 >
3O4,LXdA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:G98uX t {
ho6hjhS|u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
QSzht$8 }
<!G\%C gP|-A`y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
gT=pO`a )sQ/$gJ template < typename T1, typename T2 >
RIUJX{? struct result_2
myVa5m!7Q {
{d#sZT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
I%:?f{\ } ;
4dN <B U T)<^S(57 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?
96;5 这个差事就留给了holder自己。
:!cK?H$+ A[@koLCL fp(zd;BSQ template < int Order >
$;(@0UDE class holder;
H_XspiB@ template <>
%H{;wVjK class holder < 1 >
PepR]ym {
g/68&
M public :
|Wa.W0A template < typename T >
SHSfe{n struct result_1
bxwwYSS {
z}==6|{ typedef T & result;
aso8,mpZuA } ;
6DU(KYN template < typename T1, typename T2 >
%=*|:v struct result_2
}&L%c> {
8G$BQ typedef T1 & result;
<L*`WO]\l } ;
-Op^3WWyY template < typename T >
jPo,mz&^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zp:QcL" {
~s-gnp return (T & )r;
tBJ4lb }
s8's(*] template < typename T1, typename T2 >
)2l @%?9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Yj bp: {
{7DXSe4 return (T1 & )r1;
a-S
tOO5s }
IIT[^_g } ;
6`6 / 2C$% NNr6~m)3v template <>
\}4*}Lr class holder < 2 >
\ `z%5/@f; {
9MO=f^f- public :
S,5>/'fy0 template < typename T >
.9Cy<z struct result_1
?[.8A/:5 {
Y+),c14# typedef T & result;
nql9SQ'\\ } ;
oR~d<^z( template < typename T1, typename T2 >
K/Pw;{} struct result_2
\6MM7x(U3 {
4sORp^t'Q typedef T2 & result;
rp"5176
} ;
Id`V`|q template < typename T >
M:oM(K+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$kN=45SR {
oj{CNa return (T & )r;
\1<|X].jNY }
!"yr;t>|Zb template < typename T1, typename T2 >
7T6Zlp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5y
g`TW {
$v#`2S(7 return (T2 & )r2;
&L+.5i }
7q;`~tbC } ;
m44a HBwId ^$%
Sg// (y6}xOa( 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> >。
:Cx|(+T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}@t"B9D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VoUo!t:(+ QD3tM5(Yr return l(i, j) = r(i, j);
bW!
&n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
))Z>$\<: vR!g1gI23 return ( int & )i;
Wq+GlB* return ( int & )j;
0,m]W) 最后执行i = j;
"@hd\w{. 可见,参数被正确的选择了。
#\=7A _A!Fp0}` "9c=kqkX _4)z:?G5 &wY$G! P 八. 中期总结
w< Xwz`O 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:
JttDRNZAU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6hd<ys? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`#l3a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(57!{[J o<3$|`S& $Z;/Sh pw4^E|X M.s'~S7y 1d FuoX 九. 简化
]OdZlZBsJ 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。
4c(Em+4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*@PM,tS; 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:
{]}94T~/k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8Vj'&UY +-*/&|^等
7p2xst 2. 返回引用。
I_z(ft. =,各种复合赋值等
TbNH{w|p 3. 返回固定类型。
p)iEwl}!j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
MomHSv Q\ 4. 原样返回。
7p Y :.iVO operator,
hPNMp@Nm6 5. 返回解引用的类型。
#I453 operator*(单目)
EmcLW74 6. 返回地址。
e*lL. operator&(单目)
ZGR5"el! 7. 下表访问返回类型。
f4Y)GO<R] operator[]
HW~-GcU-o 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qT(6T P operator<<和operator>>
D 6y,Q jci,]*X4 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。
hF0,{v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
YVDFcN9v io+V4m
template < typename Left >
]nB|8k=J struct value_return
\298SH(!7 {
; iia?f1 template < typename T >
y{hy7w' d struct result_1
[C0v- {
7LVG0A2>7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<OGG(dI } ;
If,p!L Q7XOO3<): template < typename T1, typename T2 >
wTa u.Bo struct result_2
]n|Jc_Y {
w90YlWS# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J>}J~[ap\J } ;
\/Mx|7< } ;
,oA<xP-* esnq/ 6ABK)m-y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[#q>Aq$11 W~ET/h 下面我们来剥离functor中的operator()
(n*:LS=0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p8!T)
?| A'KH_]) return l(t) op r(t)
\|S!g_30m return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_/I">/ivlM return op l(t)
?PT>V,& return op l(t1, t2)
@ps(3~?7 return l(t) op
{jz`K1 return l(t1, t2) op
bu]"?bc return l(t)[r(t)]
:HO5
T return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
z2uL[deN'" Fa )QDBz) 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*$<W"@%^J 单目: return f(l(t), r(t));
[^5;XD:%&l return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@9B*V~ < 双目: return f(l(t));
\CMZ_%~wU return f(l(t1, t2));
A<X?1$ 下面就是f的实现,以operator/为例
)?$[iu7 s D:_W;b) struct meta_divide
Q# B0JT1 {
$QC1l@[sM template < typename T1, typename T2 >
;Y^'$I2fR# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Zj_2>A {
O1z]d3x
return t1 / t2;
'f-r 6'_ZX }
FzJ7 OE| } ;
$0 olqt: 4D0jt$== 这个工作可以让宏来做:
:dSda,!z LTTMa-]Yy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fgdR:@]- template < typename T1, typename T2 > \
wu)+n\mt' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
EsMX#1>/m 以后可以直接用
-BSdrP| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Oo|PZ_P 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
kUf i (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。。。)
Db,"Gl -^xbd_' @x}"aJgl 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
kyJbV[o<# "Wwu Ty| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p%3z*2,( class unary_op : public Rettype
At iUTA
{
!@=S,Vc. Left l;
Cq\XLh ` public :
<(xqw<) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y?<KN0j %y6(+I#P template < typename T >
G](4!G& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hO=L|BJ?I {
. 5(YL8d return FuncType::execute(l(t));
K& #il }
t*gZcw5 r .S/5kLul template < typename T1, typename T2 >
o.{W_k/n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\Oeo"| {
B.q/}\
?( return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ktq 4b%{ }
m2j&0z } ;
SiLW[JXd /4&gA5BS] 1!<t8,W4 同样还可以申明一个binary_op
@8|*Ndx2 s?w2^<P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1xB}Ed*k class binary_op : public Rettype
[eX]x {
v'W{+>. Left l;
l P F326e Right r;
i2,4:M)CV public :
heVkCM : binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7IX8ck[D V?uT5.B2 template < typename T >
@+gr/Pul^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J}#gTG( ' {
)}ev;37<C
return FuncType::execute(l(t), r(t));
>'*%wf[{ }
6 c_#"4 -s3`mc}* template < typename T1, typename T2 >
qoO`)< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4&}%GH>} {
u 272)@R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Bf utmI }
paqGW] } ;
*N">93: =;rLv7(a YM}a>o 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
F]aoTy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
h?mDtMCw2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S,m( 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。
5\+*ml 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5Gz!Bf@!! 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。。。
2S?7j[@%i` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>,e^}K}C 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)
}[AaI # 下面是修改过的unary_op
u<-)C)z n{tc{LII/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5,"c1[`- class unary_op
2XP
}:e {
!HY^QK Left l;
YuK+N u]yy%@U1 public :
;4nY{)bD >y3FU1w5d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>q"dLZ Cj-s template < typename T >
7Ak<e tHD struct result_1
3s6obw$ki {
TSB2]uH typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|Y7SP]/`gB } ;
+:S`] cOV j @z template < typename T1, typename T2 >
yHeL&H struct result_2
J p'^! {
{L-^J`> G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w*F[[*j@. } ;
Qg4D*r\|@ y )QLR<wf template < typename T1, typename T2 >
`YNzcn0x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sdu\4;( {
#])"1fk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(GJtTp~2C4 }
_Mw3>GNl D2$9$xeR template < typename T >
eZ'8JU] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L'+bVP{L {
]
ZV[}7I. return OpClass::execute(lt(t));
[`n_> p! }
=U]9> gRLt0&Q~ } ;
qM\
2f<)
^^a6 (b .5|[gBK 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
>?$2`I 好啦,现在才真正完美了。
~y<0Cc3Vs 现在在picker里面就可以这么添加了:
thjr1y.e Z)@vJZ*7( template < typename Right >
\5ls
<=S. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
n7t}G'*Y!^ {
_.5{vGyxr return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'OY4Q'Z }
E'08'8y 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
)U&9d 67j kU! ^ja]e%w# yXNr[7 Q]WBH_j 十. bind
]s\r3I] 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ha
:l-<a 先来分析一下一段例子
=pL$*`]? Nq8ON!<< (TZK~+]@sb int foo( int x, int y) { return x - y;}
"qmSwdM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
odhcD;^X1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mskG2mA 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。
4.O) /0sU 我们来写个简单的。
XZE(& (s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f_~T 对于函数对象类的版本:
;hT3N UCA )D8op;Fn template < typename Func >
UmR)L!QT8 struct functor_trait
8eXeb|?J {
XGa8tI[:X typedef typename Func::result_type result_type;
l.}PxZ } ;
]#o;`5' 对于无参数函数的版本:
hek+zloB+ Rhc:szDU template < typename Ret >
&[G)YD struct functor_trait < Ret ( * )() >
cv'8_3 {
SU0Ss gFB typedef Ret result_type;
4C;;V m4~ } ;
Fb,*;M1' 对于单参数函数的版本:
#}7T$Va 9D3W _eIc template < typename Ret, typename V1 >
wd`p> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AiHU*dp6 {
%]P{)*y-? typedef Ret result_type;
5226&N } ;
:8yebOs 对于双参数函数的版本:
IdmP!(u ![z2]L+TB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R27'00(Z0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x6cG'3&T {
mP)bOAU typedef Ret result_type;
zyPb\/ } ;
Wl| i$L)7 等等。。。
w%L4O;E]*{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7Z>vQ f B >CvhTrPI template < typename Func >
byM%D$R struct func_return
P^te {
f ,e]jw@ template < typename T >
/pF8S!,z struct result_1
d+DO}=] {
vu(
5s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j/t%7, } ;
6u_i>z ^q-%# template < typename T1, typename T2 >
DOWWG!mx struct result_2
)Xdq+$w. {
v!I z&M:z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)@!fLAT } ;
dA<%4_WZty } ;
}83
8F& .$\-{) 2J=`"6c 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qJG;`Ugl: d(^8#4
template < typename Func, typename aPicker >
Bz'.7"
":0 class binder_1
0moA mfc {
l%+ &V^: Func fn;
kqB# 9 aPicker pk;
SPqJ
[F public :
uO4
LD}A 3eY>LWx template < typename T >
'xS@cFo( struct result_1
|X@s {? {
R+!U.:-yz typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4b<|jVl\ } ;
;!f='QuA |uy@v6 template < typename T1, typename T2 >
n
n F struct result_2
6%V:Z {
HS|Gz3~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$~5H-wJ } ;
1gK|n j \rGU){
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
b_sasZo SY
Bp-o template < typename T >
ZV{C9S& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h[dJNawL {
du$lS':` return fn(pk(t));
7 7bwYKIn }
2S_u/32]W template < typename T1, typename T2 >
4A+g-{d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FWu:5fBZY {
Sfe[z=7S return fn(pk(t1, t2));
$7YZ;=~B }
@PM<pEve } ;
D2VYw<tEA |ru!C( r(Sh 一目了然不是么?
eFsl 最后实现bind
T"99m^y Tu-lc) g7323m1= template < typename Func, typename aPicker >
0j8fU7~6S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Gy L9} {
qG,h
1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zuNm!$ }
kb 74: 7=G6ao7 2个以上参数的bind可以同理实现。
0V6, &rTF 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。
q25p3 2|7:`e~h 十一. phoenix
{ccc[G?>.Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RF*>U a r.)n>
for_each(v.begin(), v.end(),
TeuZVy8a (
v8F{qT50 do_
62nmm/c [
R:n|1]*f3X cout << _1 << " , "
([<{RjPb ]
W?SAa7+ .while_( -- _1),
I;}U/'RR> cout << var( " \n " )
iZk4KX )
X8v)yDtw );
a5Vlfx {;Hg1=cm 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:
!Gnm<|. 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
$m
;p@#n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l`~$cK! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
t>quY$}4 .oM- A\! Tp@Yn template < typename Cond, typename Actor >
P'iX?+* class do_while
g@x72$j {
vE`;1UA} Cond cd;
cFie;k Actor act;
a1_ N~4r` public :
N5l`Rq^K template < typename T >
ax5n} struct result_1
H,<CR9@(5d {
w}6~t\9D typedef int result_type;
\>4>sCC } ;
UxMy8}w!y #&uajo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?#c "wA& (XR}U6^v] template < typename T >
1/\Xngd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`hY%HzV= {
B (eXWWT_ do
X*#\JF4$i {
!0^4D=dO act(t);
CD`6R. }
c\[&IlM while (cd(t));
l9/}fMi return 0 ;
cq]0|\Vz }
Z*P/ ubV' } ;
\1-lda [Y@}{[q5 dH0>lV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)/f#~$ws 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W|{!0w 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
f-^*p 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Uf_mwEE 下面就是产生这个functor的类:
5O~xj: I;AS.y ^x*J4jl template < typename Actor >
:9&@/{W class do_while_actor
sAO/yG {
)(YJ6l Actor act;
Z
OAg7 public :
fWJOP sp*/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&
:W6O)uY ~eTp( XG template < typename Cond >
x!85P\sm picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*kf%?T. } ;
wmK;0 )|H }x{1{Bw>Y O>f*D+A- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rv)Eg53Q 最后,是那个do_
\{rhHb\|h r#j3O}(n
cMtUb class do_while_invoker
QHXpX9 {
_eQ-'") public :
f7 ew<c\ template < typename Actor >
'M?pg$ta_V do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U4a8z<l$ {
kyJKai return do_while_actor < Actor > (act);
p? +!*BZ }
ZQR)k:k7 } do_;
A$~H`W<yxB i+Ne.h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q}'<[Wg 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<b4}
B 最后来说说怎么处理break和continue
_;x` 6LM 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。
aFnyhu&W' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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