一. 什么是Lambda
3KZ h?~B 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-UE-v 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,
<]J5AdJ [:Y^0[2 {rr\hl-$ E_#&L({|@ class filler
q9Wtu7/ {
tp0*W
_<4 public :
4cL=f void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JaTW/~ TU } ;
vOU-bF%u / ffWmb_4 R2{X? 2|$ 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:
LNWp$" _7VU , 23m+"4t #=c%:{O{4R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\qPrY.- \(s";@ 0Oq1ay^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mNzZ/*n: e78} 6I<`N ^ +G> N 二. 战前分析
ud1E@4;qf 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。
?6gI8K6X 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
QS_xOQ ' 0o`o'Z V=c /6fs h7 \ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hvwr!(|W /* --------------------------------------------- */
)XWL'':bF vector < int *> vp( 10 );
N[%IrN3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ex{]<6UAu /* --------------------------------------------- */
`K.yE0^i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o>h>#!e /* --------------------------------------------- */
m;|I}{r int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y+_U6rv[ /* --------------------------------------------- */
4ai3@f5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G9TUU.T
/* --------------------------------------------- */
>jm9x1+C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Wh7nli7f_ %$U+?lk} {$JIR}4S >ZT3gp?E 看了之后,我们可以思考一些问题:
uFgw eOJ 1._1, _2是什么?
%$Uw]a 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。
CS 2._1 = 1是在做什么?
*^]ba> 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。
#=2~MXa@z7 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。
5;+Bl@zGu x[E`2_Ff 0 U8z,N1]r*` 三. 动工
YZd4% zF 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:\Dm=Q\ ;%&@^;@k% 4_eq@'9-q BR*U9K|W template < typename T >
G!uxpZ class assignment
wS*UXF&f {
bk|>a=o3 T value;
I[/u5V_b' public :
H
Zc;.jJ assignment( const T & v) : value(v) {}
iD9GAe}x template < typename T2 >
kE1u-EA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
R~o?X^^O } ;
qohUxtnTK> U3>G9g>^B >dO^pDSs 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ag-*DH0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
BQ(`MM@ v "07H #F
kdcY y_w4ei class holder
l)zS}"F, {
on~rrSK public :
gBN;j template < typename T >
7_LE2jpC,5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Lgy }Gm8u5 {
}6\p7n return assignment < T > (t);
3Dy.mt P
}
5,A/6b } ;
"{}5uth 2Ig.hnHj ZCa?uzeo] 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:
BX?Si1c
z>!b static holder _1;
?%?@?W>s@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9
HuE'(wQ #qzozQ4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^K8Ey#T 而不用手动写一个函数对象。
.- w*&Hd7b e(b*T VrHFM(RNe Q%6*S!~ 四. 问题分析
0YKG`W 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。
a`}HFHm\2, 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。
: )&_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
FXIQS' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E/ Pa0. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L(iWFy1& T hTF]-&
hZ 五. 问题1:一致性
@?z*:
7a 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?|
jl@xcs]# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VE!h!`<k /W%{b: struct holder
%@LVoP!@! {
n@xU5Q //
0@z78h=h template < typename T >
{epsiHK@tK T & operator ()( const T & r) const
3*ZE`` {
n-uoY<;hp return (T & )r;
-*3wNGh{ }
0-7xcF@s } ;
#P1k5!u 3ILEc:<0J 这样的话assignment也必须相应改动:
ZT!DTb
B l =#uy template < typename Left, typename Right >
6B&':N98 class assignment
GSsot%B u" {
mN,Od?q[ Left l;
Q\}5q3 Right r;
hW]:CIqk public :
m)&2zV/Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wj5{f5 RWV template < typename T2 >
S?&ntUah T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%1S;y } ;
(JOge~U 1aKY+4/G 同时,holder的operator=也需要改动:
-(dc1?COi [W`
_` template < typename T >
2\_}81hM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/S%{`F= {
v. !L:1@I. return assignment < holder, T > ( * this , t);
H_Vf_p? }
#49,7OBU JpN+'/ 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。
4~DoqT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Que- @xR=bWY return l(rhs) = r;
074)(X&:x 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。
kLK}N>v}X 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
V|Smk;G oJEind>8O template < typename Tp >
ki39$A'8 class constant_t
"??$yMW {
46sV\In>? const Tp t;
><+wH b public :
S U04q+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!gu#
#MrJ9 template < typename T >
}<m9w\pA const Tp & operator ()( const T & r) const
w\!aKeP'
{
XI@;;>D1=U return t;
NLRgL'+F }
SRyAW\*LWU } ;
Zgd|
J T7 !c/G'se 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
s'RE~, 下面就可以修改holder的operator=了
MqRpG5 . Ny\p$v
"p template < typename T >
G[GSt`LVS` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Eu2@%2}P {
;.+sz(:hm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I'm.+(1m, }
WZ>
} =c:K(N qL 同时也要修改assignment的operator()
1$H*E~ Z$"E|nRN template < typename T2 >
yP.,Dh s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!/2uO5 现在代码看起来就很一致了。
eT0Yp 8tJB/Pw`S 六. 问题2:链式操作
RG4T9eZq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
VG'M=O{)3 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。
EVX*YGxx6 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。
jInI% 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。
%|Sh|\6A! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lcO;3CrJ! R<}UT template < typename T >
_HjS!(lMk struct result_1
;W 16Hr Z {
Z#+lwZD typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
m`_s_# } ;
cgY+xd@ =MMU(0 E 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:
/{il;/Vj dz_~_| template < typename T >
h'%iY6!fA struct ref
_[M*o0[@W {
2"~|k_ typedef T & reference;
ufq9+} } ;
Ls51U 7 template < typename T >
l7vU{Fd-h^ struct ref < T &>
@~1}n/ {
},#@q_E typedef T & reference;
l<X8Ooan#{ } ;
=zBc@VTp Ts)ox}rYVm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Y~,ZBl, xQ~}9Kt\ template < typename T >
,0k3Qi% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4@0y$Dv\ {
[ H|ifi return l(t) = r(t);
Oc A;+}> }
/fh[_!qN 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
'wA4}f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@
(4$<>< }*Z *wC 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
uPh/u! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3FetyWl' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pd%h5|*n; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#u]'3en 最后的布局是:
3pU/Zbb,: Add
{&3{_Ml / \
:9?y-X Divide 5
5|:t$ / \
4 s&9A/&pC _1 3
$OGTHJA 似乎一切都解决了?不。
V
d`}F0WD 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
jc0Trs{Jf 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#" &<^ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
0[L)`7 Wks?9)Is template < typename Right >
^VL",Nt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?xX9o Right & rt) const
nNj<!}HvV {
C]dK/~Z#r return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A4Sb(X|j }
~3'}^V\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g._`"c XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&[#iM0;)W0 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
9lU"m_
QT4 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
&GKtD) 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
V =9 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
jt5:rWB 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
iup "P ^s.necg0 template < class Action >
4arqlzlo class picker : public Action
{)KH% {
jVdRy{MH public :
?mq<#/qb picker( const Action & act) : Action(act) {}
d$f3Cre // all the operator overloaded
aWg*f*2f } ;
_ -6IB> 5yl[#>qt 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。
J
n~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:
"~+?xke5z )Up'W template < typename Right >
|K(jXZ) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
fg?4/]*T6 {
<13').F return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CT2L }5L& }
dsrKHi oZS.pi Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
DuvI2ZWP] 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[#.=7 q\uzmOh template < typename T > struct picker_maker
A(2!.Y
2?* {
: *g3PhNE typedef picker < constant_t < T > > result;
xPp\OuwK } ;
zt3y5'Nk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P;' xa^Y {
Bk44 wz2X typedef picker < T > result;
hO?RsYJ.F } ;
q'9}Hz 'h*^;3@* 下面总的结构就有了:
W|,Y*l 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。
I
7 B$X= picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
XLq%nVBM8\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ec4+wRWk85 至此链式操作完美实现。
y/9aI/O' {3H)c^Q D-KQRe2@ 七. 问题3
=G<i6%(^g 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
7SVqfWp jt6q8 template < typename T1, typename T2 >
KEfx2{k b ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5J vrQGvL {
ibj3i7G? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]-+%]' }
Ho!dtEs "I}]]?y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
k.@OFkX. K3I|d;Y~X! template < typename T1, typename T2 >
3U\| E struct result_2
ipi^sCYp {
Nk
~"f5q7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
I}hY @ } ;
V;-$k@$b. 9\J6G8b>|I 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?
@o/126(k 这个差事就留给了holder自己。
*=
;M',nx _X/`7!f 7FBaN7l template < int Order >
rAwuWM@BIg class holder;
:GBM`f@ template <>
hT
DFIYV class holder < 1 >
fBw"<J{ {
Tj3xK%K_r3 public :
<RaUs2Q3. template < typename T >
6a MG!_jC struct result_1
{1VMwANj {
9esMr0*= typedef T & result;
W!=X_ } ;
^V;h>X| template < typename T1, typename T2 >
b,r{wrLe) struct result_2
XUK!1} {
7}%Z> typedef T1 & result;
A^3M~ } ;
x(r~<a[ template < typename T >
ze_q+Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8G<{L0J%! {
r&0IhE return (T & )r;
e]Q bC" }
W[4 V#&Z template < typename T1, typename T2 >
"MX9h }7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tA{B~> {
8}_M1w6v return (T1 & )r1;
MUjfqxTT }
uJ@C-/BD!M } ;
X:kqX[\> 1Ht&;V template <>
l'm\*=3 class holder < 2 >
0~( f<: {
E#A%aLp0E public :
aEvW<jHh template < typename T >
p?idl`?^3 struct result_1
Mep
ct {
yc:y}" typedef T & result;
E Z+L' } ;
tmVGJ+gz template < typename T1, typename T2 >
v3I-i|L<) struct result_2
P g.j] {
Bh0hUE typedef T2 & result;
FzM<0FJRX } ;
<Y"h2#M " template < typename T >
mR3-+dB/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5!V%0EQqw {
C;jV)hr6P return (T & )r;
jBLLx{ }
hztxsvw template < typename T1, typename T2 >
jn,_Ncd# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7%)KB4(\_ {
BH3%dh:9 return (T2 & )r2;
'fS&WVR? }
RIV
+ _}R } ;
n5s2\( 6*r#m%| ;,7/> Vt 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> >。
al@Hr*' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2Sb68hJIE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
cD JeYduK `c.P`@KA return l(i, j) = r(i, j);
W"[Q=$2<< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I:=rwnd 5!jU i9 return ( int & )i;
3Q:Hzq G return ( int & )j;
O;8 3A 最后执行i = j;
!HCuae3_ 可见,参数被正确的选择了。
=tQ^t4_ 0/TP`3$X#" D4IP$pAD oUNuM%g9Dy Dhze2q)o 八. 中期总结
Ra)AQ
n 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_/[}PQC6G 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H7?Sd(U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
q<Z`<e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c5- 56Q pz0Q@ n/X UB2Ft= :/XWk
% ]@wKm1%v c\DMeYrg 九. 简化
}-N4D"d4o 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5=hMTztf!! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\ Dccf_(Pb 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\m%Z;xKG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%n)H(QPW +-*/&|^等
5KgAY;| 2. 返回引用。
@O9wit. =,各种复合赋值等
Qr9@e Q1Pp 3. 返回固定类型。
vp&N)t_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mbZn[D_zi 4. 原样返回。
(U([T -H operator,
Lc! t 5. 返回解引用的类型。
cTa$t :K@ operator*(单目)
6R#.AD\
6. 返回地址。
PTP0 _|K operator&(单目)
##5e:<c&[ 7. 下表访问返回类型。
G}LOQ7 operator[]
_ZHDr[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
GAU7w"sE operator<<和operator>>
Ev]oPCeA :3A^5}iz 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。
AOv>O52F/Q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]47!Zo, )'i n}M template < typename Left >
pv"QgH struct value_return
zXaA5rZO {
F#KUu3;B template < typename T >
WGA"e struct result_1
Nz;f| 2h {
L2>
)HG typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]=G dAW } ;
r,Tq";N' z`:tl7 template < typename T1, typename T2 >
F~C7$ struct result_2
o-+H- {
P X>>h}% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mt\pndTy7! } ;
OMm'm\+/ } ;
KMP[Ledr #3}!Q0 yi:1cLq2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1k!$#1d< v-&@c 下面我们来剥离functor中的operator()
F@<^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"sJ@_lp %@^9(xTE return l(t) op r(t)
Pf#DBW* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q'KXn0IY# return op l(t)
,% *Jm return op l(t1, t2)
3B5 `Y return l(t) op
|\T!,~ return l(t1, t2) op
v(`5exWV return l(t)[r(t)]
iJSyi;l| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K`8$+JDP+ m+3]RIr&A 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:
51'{Jx8 单目: return f(l(t), r(t));
9 E2OCLWrE return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~F13}is 双目: return f(l(t));
Sh(XFUJ return f(l(t1, t2));
{nH*Wu*^ 下面就是f的实现,以operator/为例
g?{7DI` kb[+II struct meta_divide
q8H9au&/ {
hx
hs>eY template < typename T1, typename T2 >
>o5eyi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^w*&7.Z {
Rf TG
5E) return t1 / t2;
,:pKNWY)Q }
b5?k)s2 } ;
PJ2m4ulY CO{AC~ 这个工作可以让宏来做:
V`xE&BI +m4?a\U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x }i'2 template < typename T1, typename T2 > \
7'RU\0QG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(|sqN8SbA 以后可以直接用
V"5LNtf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`o6T)49 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
Y0g6zHk7 (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。。。)
zv~b-Tp NT<}-^ i+~H~k}"X 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
@T)>akEOt YzYj/,?r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/Y8{? class unary_op : public Rettype
}u.1$Y {
A?H.EZ Left l;
%:Y'+!bX public :
5](,N^u{): unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#Kt5+"+7 v7mg8' template < typename T >
l-M
.C8N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)w0K2&)A {
hSXZu?/ return FuncType::execute(l(t));
UB7C,:" }
Xagz(tm/ %kL]-Z template < typename T1, typename T2 >
9`G}GU]@} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!uN_<! {
FmhN*ZXr# return FuncType::execute(l(t1, t2));
z6'l" D'h }
%$=}ePD } ;
m-'+)lB 02q*z>:^ Gt;U9k|i 同样还可以申明一个binary_op
5mg] su c{!XDiT]P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2x:aMWh class binary_op : public Rettype
9On(b|mT {
ICUI0/J Left l;
;w^{PZBg Right r;
Z'_EX7r public :
l%v2O'h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vR'rYDtU@ 0ae}!LO template < typename T >
ZCDcf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e`;U9Z {
&I?d(Z=:\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
kRB2J3Nt. }
%-3wR@ no8FSqLUS~ template < typename T1, typename T2 >
B8 R&Q8Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ci`N,&:R {
^spASG-o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
CxJH)H$ }
mH7Mch|
m } ;
h;t5v6[" Kr74|W= yA^+<uz} 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
W(jP??up 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
eG%Q
3h DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e*pYlm 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。
RhI>Ak;- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7hl,dtn7 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。。。
!f*t9 I9Q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
z[De?8=) 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)
RyZy2^0< 下面是修改过的unary_op
H6i;MQ ZvkBF9d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{WN??eys, class unary_op
wj|[a,(r {
>UBozmF=\ Left l;
)r6d3-p1 H1a<&7 public :
Rx.dM_S |gM@}!DL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]VHO'z\m Ugv"A;l template < typename T >
Lb%:u5X\D@ struct result_1
W3Dtt-)E {
DeGcS1_? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hV[= } ;
_sC
kBDl- "yc@_+"\+ template < typename T1, typename T2 >
qb>mUS struct result_2
V.~C.x {
j$}W%ibj typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dnstm@0k } ;
~ A4_ #~:@H&f790 template < typename T1, typename T2 >
o :_'R5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d/&~IR {
SMbhJ}\O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y<*/\]t9L[ }
V"Y-|R ^RE("'+ template < typename T >
'U'Y[*m@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}?=4pGsI {
~{f[X3m^ return OpClass::execute(lt(t));
D7OPFN7` }
!F~*Q2PZ9 7N
I~47s|v } ;
B&4NdL/ wd0 *"c@ A<P rsk! 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
VXIB9
/*i 好啦,现在才真正完美了。
I9E]zoj8
现在在picker里面就可以这么添加了:
SZm&2~|J 8@d,TjJDo template < typename Right >
ul[+vpH9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q*l_QnfG {
+!)v=NY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8ZvozQE }
wU)vJsOq 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。
+N>&b% `=VN\W^& m{C Y+e a FvV:$V| 十. bind
rT{+ h}vO 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z{spo= 先来分析一下一段例子
[{cMEV& =#sr4T Uh8c!CA8:\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
"[p-Iy1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\1cJ?/$_Of bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?(P3ZTk?. 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。
:igURr 我们来写个简单的。
vILq5iR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3v7*@(y 对于函数对象类的版本:
H3qM8_GUA K!BS?n; template < typename Func >
>r~!'Pd! struct functor_trait
gQ~X;' {
:;u?TFCRx typedef typename Func::result_type result_type;
89X`U)Ws } ;
"L~qsFL 对于无参数函数的版本:
sQ>L3F;A` ~(/OB
w template < typename Ret >
8^ezqd` struct functor_trait < Ret ( * )() >
\oc* {
l8Ks{(wh typedef Ret result_type;
QeZK&^W } ;
v35=4>Y 对于单参数函数的版本:
Ht!]% S1oP_A[| template < typename Ret, typename V1 >
Qfd4")zhG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
UA]U_P$c {
Jx_BjkF typedef Ret result_type;
s6| S#
} ;
y?*4SLy 对于双参数函数的版本:
MH=;[ | N _"R /k`8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
TSHQ>kP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m C&*K {
\C.s%m typedef Ret result_type;
w5tcO%+k1 } ;
K,Z_lP_~Vw 等等。。。
3T7,Y(<V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;R8pVj!1f '#p2v'A template < typename Func >
7lYiu fg struct func_return
T0=%RID%= {
\>@QJ template < typename T >
c1L0#L/F6" struct result_1
jX8,y {
pa)2TL/@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@XRN#_{ } ;
iR(jCD?) Y ,/bv3pE template < typename T1, typename T2 >
F2#s^4Ii struct result_2
>;}q {
U#=5HzE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m0zbG1OE } ;
B %Vz -t } ;
Tz{f5c& cgevP`*] Y ~%9TC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d"Aer @+P7BE} template < typename Func, typename aPicker >
W|e$@u9 class binder_1
6o4Bf| E] {
5h6c W Func fn;
y-i6StJ aPicker pk;
"{F e public :
Oj~4uT&" MhXJ /bup template < typename T >
>azTAX6L3 struct result_1
8Z:T.Gc {
'ZboLoS*- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|}Wm,J } ;
B(TE?[ # #2qDn^s template < typename T1, typename T2 >
oYn|>`+6:y struct result_2
Kk?C {
x'IYWo
] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(_aM26s } ;
gJUawK
ndCHWhi binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8M&q "q,.O5q}Y template < typename T >
y(w&6: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i
SD?y# {
f;7I{Z\< return fn(pk(t));
NplWF\5y }
.lt|$[" template < typename T1, typename T2 >
-mur`tC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lujUEHzp {
7j22KQ|EX^ return fn(pk(t1, t2));
|k ]{WCD] }
S(\<@S& } ;
w#Di `BOG e;pl z&a>cjt_; 一目了然不是么?
vl,Ff9 最后实现bind
3{*nG'@Mal Q eZg l! S_ELV#X template < typename Func, typename aPicker >
\J0fr'(S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E[8R
)xC@ {
2#hfBJg@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
aViZKps`m }
(SnrYO`# kl0|22"Gz 2个以上参数的bind可以同理实现。
6myF!
H= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
41Nm+$m fDU_eyt/Z' 十一. phoenix
A`nw(f_/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lCAD $Ia~ ~p* \|YC for_each(v.begin(), v.end(),
s=BJ7iU_68 (
Y:-O/X do_
%c"t` [
nA)KRCi cout << _1 << " , "
[d^ [Y:I'\ ]
#vs=yR/tn{ .while_( -- _1),
J'H}e F` cout << var( " \n " )
"k'P
#v{f )
lc8zF5 );
8EBy5X}US OoqA`%
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:
u>y/<9]q8 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
L55VS:' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pX LXkF? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@}+F4Xh,L Ak'=/`+ p -D&d1`N4 template < typename Cond, typename Actor >
76BA1x+G class do_while
c*c 8S~6 {
C>gC99 Cond cd;
x3L0;:Fx8P Actor act;
%%h0 H[5* public :
YM<F7tp4 template < typename T >
J7Y lmi struct result_1
Bl1^\[# {
4u}jkd$]* typedef int result_type;
o_@6R"| } ;
W#sCvI@
*Q XUy
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i~sW_f+ 7~
=r9-&G template < typename T >
|J:kL3g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.wvgHi {
)~LqBh do
*Al`QEW {
Q@aDa 8Z act(t);
:|TQi9L$rj }
\{K~x@` while (cd(t));
^9`S`Bhp return 0 ;
9tBE=L= }
(D~NW*,9 } ;
<Dq7^,}# {wwkbc* /)/>/4O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&(/QJ `*8 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。
<#>{7" } 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。
>uy(N 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。
;/s##7qf 下面就是产生这个functor的类:
&wea]./B Q35jJQ$<` #y>q)Ph template < typename Actor >
$dkkgsw7 class do_while_actor
^w6~?'} {
G Ebm$\ Actor act;
m&{%6 public :
A=bBI>GEYP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{O"N2W oF {u template < typename Cond >
-(1GmU5v( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hreG5g9{ } ;
mh"9V5T sRaTRL2 t^5xq8w8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;oGpB#[zO 最后,是那个do_
T'${*NVn wG}Rh, d*tn&d~k, class do_while_invoker
.\}nDT {
W~Ae&gcn# public :
v FWg0 $, template < typename Actor >
]!'9Y}9a do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7j~}M(s" {
I6lWB(H!u return do_while_actor < Actor > (act);
n1r'Y;G }
R!y`p:O
C } do_;
ka?EXF: K bM1b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u.9syr 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"*JyNwf 最后来说说怎么处理break和continue
i=AQ1X\s 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。
ujan2'YT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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