一. 什么是Lambda
8Gb=aF1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C!w@Naj 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,
e,E;\x
& ^a`zvrE
v xsRMF&8L /3%]Ggwe class filler
/2u;w!oi. {
ilK8V4k<T) public :
|PN-,f{ - void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|xzqYu?o } ;
+!POKr $2BRi@ ~4}m'#! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
e:[Kp6J P's <M )ymF:]QC *DkA$Eu3u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
u2<:mu[|P Oe9{`~ 0jv9N6IM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
d$r JW m5H KHr8\qLH _|8"&*T^ *Oz5I 二. 战前分析
|
7>1) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(p} N9n$ 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
r"fu{4aX ;_j\E(^% .WL507*"Ce for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M
_U$I7 /* --------------------------------------------- */
BHj]w*Ov vector < int *> vp( 10 );
dab>@z4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
},a|WL3^ /* --------------------------------------------- */
`M>{43dj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|ry;'[* /* --------------------------------------------- */
U7crbj;c)d int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
any\}
/* --------------------------------------------- */
B_cn[?M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
W&06~dI1! /* --------------------------------------------- */
8Z3+S)6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y8+?:=N. =X&h5;x' V2/+SvB2 #<'/sqL 看了之后,我们可以思考一些问题:
N83RsL "}_ 1._1, _2是什么?
N#.IpY'7Ze 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
`ss]\46> 2._1 = 1是在做什么?
NkO$
M 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。
s*9tWSd 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。
<i`EP/x f `Wfw3 /HzhgMV3 三. 动工
nBiSc* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0^ (.(: 3SIB #"9 q=?"0i&V 6C]!>i}U template < typename T >
Tao lX*$5 class assignment
_ux6SIyp` {
i0AC.]4e" T value;
R&xD|w8UjM public :
&\p:VF. assignment( const T & v) : value(v) {}
q }z,C{Wq< template < typename T2 >
zx'`'t4~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!;\-V}V } ;
T[Gz 609=o+ }= <!j5: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RTl7vzG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N ZlJ_[\$C &H4UVI u|:VQzPd- #kb(2Td class holder
jB1\L<P {
1~`gfHI4 public :
RmNF]"3% template < typename T >
vY;Lc assignment < T > operator = ( const T & t) const
JR<R8+@g_ {
,}2j
Fb9z4 return assignment < T > (t);
%ANPv = }
r*p%e\ 3 } ;
Gc 8 .`h+fqa 15eHdd d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
l%w7N9 WG}QLcP static holder _1;
@pS[_!EqYz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s+CXKb + 8c/Ii"1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8 Zj>|u 而不用手动写一个函数对象。
73<iK]*c qJ!oH&/cD !< X_XA ?,8b-U#A1 四. 问题分析
.A `:o 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
blPC"3}3Vd 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ol-'2l 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
& {/u>, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fzio8mKVX 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g1{wxBFE 9E#(i P 五. 问题1:一致性
oaXD^H\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ut,"[+J 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L%8"d6 plIx""a^h struct holder
P<(mH=K {
QA 9vH' //
!*ucVv; template < typename T >
)I$Mh@F T & operator ()( const T & r) const
O0l;Qi {
ixH7oWH# return (T & )r;
c]&VUWQ }
W2B=%`sC } ;
pxC5a i f
0#V^[%Q 这样的话assignment也必须相应改动:
r 1a{Y8? j,-7J*A~ template < typename Left, typename Right >
F>Oh)VL,Ev class assignment
e/3hb)#; {
$.cGRz Left l;
0`thND)?O Right r;
_
o(h]G1]. public :
#P@r[VZ{6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{p\KB!Y- template < typename T2 >
24Tw1'mW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n%0vQ;Z1 } ;
_t[%@G>P ,5?MRqCM 同时,holder的operator=也需要改动:
W!^=)Qs
w#$k$T) template < typename T >
!58JK f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~S6N'$^ {
&ivIv[LV return assignment < holder, T > ( * this , t);
eC39C2q\ }
=+L>^w#6= qprOxP
r 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。
8UcT?Zp 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{ULnQ6@ Fo=6A[J return l(rhs) = r;
]z%9Q8q' 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。
1mV0AE538 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6;*(6$; ]]ZBG<# template < typename Tp >
5~F0'tb|} class constant_t
!R@4tSu {
{cI<4>< const Tp t;
J)->
7h= public :
)1,&YJM*6l constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`!8Z"xD
template < typename T >
DIAP2LR ? const Tp & operator ()( const T & r) const
7q=0]Hrg(D {
19t*THgq return t;
c%!wKoD }
|{K:.x#^ } ;
*)1z-rH` Qa%SvA@R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4\3t5n 下面就可以修改holder的operator=了
jayoARUB :[39g;V}c template < typename T >
c53`E U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"U.=A7r {
AF}"
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_@;N<$& }
YLo$n M[{:o/]< 同时也要修改assignment的operator()
1aG}-:$t' ZM?r1Z4 template < typename T2 >
}"Cn kg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v],DBw9 现在代码看起来就很一致了。
6zWvd WXU6J?tIm 六. 问题2:链式操作
6f!mk:\T. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'7R'fhiO/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。
cg%CYV) 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。
;gnr\C*G 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。
W!X]t)Ow 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lg+g:o Sq,ty{j2% template < typename T >
Qg!*=<b struct result_1
>6 #\1/RP {
]Dg0@Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
bn35f<+ } ;
a)Ek~{9 I>#ChV)(# 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:
<UdD@(iZ# ~S!kn1&O template < typename T >
&:*+p-!2< struct ref
*Rh .s!@4 {
!.$P`wKr typedef T & reference;
[#Vr)\n } ;
pQ{t< > template < typename T >
O$/swwB! struct ref < T &>
I+t38un% {
T}[vfIJD typedef T & reference;
G{~p.?f: } ;
ooSd6;' }8:
-I Nj4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:,,y63-f4 %
cdP* template < typename T >
Q{hOn]" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
n0pe7/Ai {
VAE?={- return l(t) = r(t);
x^2/jUc#B }
`h!&-> 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。
Zr;=p"cXr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y{|yB q:EQ, 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
B[
ka@z7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
s.)w
A`&& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T+h{Aeg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%iC63)(M 最后的布局是:
y03a\K5[KQ Add
b.*4RL / \
@ -d4kg Divide 5
\#,#_ / \
j]O[I^5 _1 3
ix @rq# 似乎一切都解决了?不。
3uG5b8? 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。
L.[uMuUa 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。
d<? :Q 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:
Aq'E:/ E]?HCRa5R template < typename Right >
.@-]A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SkRQFm0a~ Right & rt) const
[+,U0OV, {
Ec*7n6~9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{; cB?II }
WC*:\:mh 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\<x_96jt!\ 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。
#@s~V<rW 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。
<" l;l~Y1 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。
, %O3^7i 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。
VDjIs UUX 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?
+/86w59 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:
=w$"wzc @~G`~8 template < class Action >
m+{: ^ class picker : public Action
U2lC !j%K {
@M^QhHs public :
G$9|aaf`1# picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z*)Y:tk)b // all the operator overloaded
W<]Oo ] } ;
.r%|RWs6W S&]<;N_B Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
'/gwC7*-& 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
hcc-J)=m g4SYG)'R+ template < typename Right >
Yf)|ws?! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k:)u7A+ {
LEnP"o9ZW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ixHZX<6zYT }
GiO#1gA OrJlHMz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)TG0m= * 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
LNxE-Dp ]l7\Zq template < typename T > struct picker_maker
fA0=Y,pzv {
JgKZ;GM:W typedef picker < constant_t < T > > result;
#]a51Vss } ;
vek:/'sj3p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
maEpT43f {
3=|2Gs?ut typedef picker < T > result;
#33RhJu5, } ;
~'QeN%qadP k+r9h'd 下面总的结构就有了:
cPaWJ+c functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
(My$@l973 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。
)u )$ `a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jy@i(@Z 至此链式操作完美实现。
G$|;~'E UQ?OD~7 ,3--ERf 七. 问题3
, !%R5*?=D 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
t:sq*d SLjf<.S template < typename T1, typename T2 >
7O9hn2?e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{%~4RZA {
C
3XZD4.2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#Q7x:,f }
!5SQN5K )Z]y.W ) 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:
6?.pKFBZ DcR}pQ(e template < typename T1, typename T2 >
5h=TV struct result_2
<6O_t,K] {
>aC\_Mc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kxqc6 } ;
tvH\iS #V D<3V#Opw 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?
ie~fQ!rf 这个差事就留给了holder自己。
V;hwAQbF [H:GKhPC` Z*9]:dG:! template < int Order >
, 64t class holder;
jM1%6 template <>
1LId_vJtJ class holder < 1 >
&<|-> *v {
FJ(B]n[> public :
u6Qf*_- K template < typename T >
?7nr\g"g( struct result_1
.i&ZT}v3 {
LUDJPIk typedef T & result;
|~bR.IA } ;
71/ m.w template < typename T1, typename T2 >
W
aGcoj struct result_2
'uf\.F {
q&Tn>B typedef T1 & result;
o|;eMO- } ;
=Wk/q_. template < typename T >
^g-t#O lD? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zIm_7\e {
J1]w*2 return (T & )r;
N>pmhskN? }
H1%[\X?= template < typename T1, typename T2 >
g?[&0r1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ph+X{| {
oAZF3h]po return (T1 & )r1;
lHKf#| }
-?YT Q@ W } ;
:EmQ_?( ^ KW|\)83$ template <>
2Jo~m_ class holder < 2 >
ig2+XR#% {
ImV]}M~_ public :
'LbeL1ca template < typename T >
9sU+IT K4 struct result_1
8 ih;#I=q {
Gl8&FrR typedef T & result;
(e8G
( } ;
hP1
l v7P template < typename T1, typename T2 >
a\{1UD struct result_2
PwB g {
% nmY:}um typedef T2 & result;
"<w2v'6S } ;
M .)}e7 template < typename T >
^6aS]t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*K,hrpYR {
$' (QTEM return (T & )r;
) Kc%8hBv }
6mu<&m@ template < typename T1, typename T2 >
)W1(tEq59 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BU9J_rCIv {
-!|WZ return (T2 & )r2;
:GQIlA8cF$ }
.5Knb c } ;
zRV!(Y nJleef9 )>y
k- 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> >。
f{igW?Ho 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a;"Uz|rz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1^L`)Up \6lh `U return l(i, j) = r(i, j);
xEVLE,*?> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JvfQib 8VP"ydg-U return ( int & )i;
7}?k^x,1 return ( int & )j;
2f|6z-Z 最后执行i = j;
4O`6h)!NQ 可见,参数被正确的选择了。
% Cu.u)/+ WGh. ;- wy{ \/?~c )d +hZ' U!c]_q 八. 中期总结
g5[ D& 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:
':\fl.b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tx0Go'{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
WHUT/:?f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o3n3URu\ g/8.W )RwBg8 ?0rOcaTY iW|s|1mh3 ge0's+E+1 九. 简化
K8
b+
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。
=2
&hQd
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q !9HA[Ly 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:
'lhP!E_)q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M[aT2A +-*/&|^等
7L=T]W 2. 返回引用。
@iU%`=ziz =,各种复合赋值等
.3VK;au\\ 3. 返回固定类型。
)Fqy%uR8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
r8uqcKfU 4. 原样返回。
PSTu /^ operator,
t`"^7YFS> 5. 返回解引用的类型。
-@''[m .* operator*(单目)
[J0*+C9P* 6. 返回地址。
^
<qrM operator&(单目)
CQdBf3q 7. 下表访问返回类型。
tTotPPZf} operator[]
UvkJ?Bu 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1GtOA3,~;- operator<<和operator>>
07x=`7hs} j$@?62)6 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。
[@m[V1D 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F`!TV(,bY c[SU5 66y template < typename Left >
HWqLcQ d:P struct value_return
[tUv*jw % {
AG]WO8f) template < typename T >
e:N7BZl'c9 struct result_1
g b -Bxf {
wms1IV%; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2~f6~\4GL+ } ;
a{h%DpG Zj qA30! template < typename T1, typename T2 >
xXF2"+ struct result_2
h4f~5- Y {
xE%O:a?S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Bi]D{m9 } ;
FbveI4 } ;
$^t<9"t \}Dpb%^\ Hk,lX r 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j"5Pe )S^z+3p 下面我们来剥离functor中的operator()
v"rl5x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vF"c Vu}806kB return l(t) op r(t)
7Yuk
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@7-=zt+f return op l(t)
uJgI<l'|e3 return op l(t1, t2)
(Akd8}nf~ return l(t) op
`)6>nPr7P return l(t1, t2) op
?cJY
B) return l(t)[r(t)]
~z5@V5z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F)
?o, Y)|~:& tZ 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:
<yZP|_ 单目: return f(l(t), r(t));
2B^~/T<\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R*087X7
N| 双目: return f(l(t));
8x9Rm return f(l(t1, t2));
4IZlUJ?j+c 下面就是f的实现,以operator/为例
/|?F)%v\ <
kz[:n: struct meta_divide
jo)6
%w] {
i3\~Qj;1 template < typename T1, typename T2 >
H)E^!eo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IV0[!D {
W<v_2iVu return t1 / t2;
7F9;Su3. }
Zd[OWF } ;
nTs/Q V i2*d+?Er 这个工作可以让宏来做:
p#bhz5&/ %nWe,_PjD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~AQ>g#|% template < typename T1, typename T2 > \
lV\lj@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6UlF5pom 以后可以直接用
8V-,Xig;` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$Z ]z 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
>B_n/v3P(M (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。。。)
FI8k;4|V Vv8_\^g] Q[uAIyv0 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
77*qkKr cx{T
'1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D{cZxI class unary_op : public Rettype
# ORO&78 {
OEnDsIhq Left l;
W5.Va. public :
dAL3. % unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&Yf",KcL*I \3aTaT?.. template < typename T >
7d;pvhnH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'z5h3J {
rQJ"&CapT return FuncType::execute(l(t));
]CX[7Q+' }
|CIC$2u f@@s1gdb template < typename T1, typename T2 >
blahi]{Y9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#r<?v {
Y % Ieg.o return FuncType::execute(l(t1, t2));
v$Uhm</|19 }
`ZMK9f: } ;
*V1J4 u rwSbqL^eM x6;j<m5Mjx 同样还可以申明一个binary_op
MR$>!Nlp O>c$sL0g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$*\L4<( class binary_op : public Rettype
R?pR xY {
!^y y0`k6 Left l;
jQ=~g-y Right r;
+7U public :
nX^1$')gp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[h&BAR/ 2 c*;7yh&% template < typename T >
%}&(h/= e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S&(^<gwl {
^$-Ye]< return FuncType::execute(l(t), r(t));
uLk]LT }
?D|\]0 eN _Mt Qi template < typename T1, typename T2 >
g5S?nHS} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B4ZIURciGz {
T6M+|"92 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S1J<9xqSQ8 }
347eis' } ;
y'}O)lO1 T9syo/( 3s*(uS( 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
{6G?[
`&ca 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'O?~p55T DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
o''wCr% 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。
iY0>lDFm. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aWy]9F&C: 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。。。
z;Q<F 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2i7e# 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)
8)yI<`q6 下面是修改过的unary_op
5$rSEVg9 h}L}[
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
fuX'~$b.fA class unary_op
bZ 443SG {
nSx]QREL! Left l;
Paj vb-f r~7:daG* public :
M4m$\~zf zj|WZ=1*Wp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T
vtm`Yk\ {9LWUCpsf template < typename T >
Bs;|D struct result_1
PdeBDFWD {
Dyg?F
)6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;V5yXNQ } ;
~1kXUWq3 k2 Q
qZxm! template < typename T1, typename T2 >
5x8+xw3Eh struct result_2
XYEv&-M`?w {
9z>z3,ftN typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EME.h&A\G` } ;
'CR)`G_'[ ve6w<3D@ template < typename T1, typename T2 >
W# US#<9Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Te,$M3| {
9QC.TG@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
kA wNly }
i38[hQR9a [KJ
q template < typename T >
q,>?QBct* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YDC&u8 {
ZD>a>] return OpClass::execute(lt(t));
ciQZHH2 }
^|MjJsn Q{g;J`Z)p } ;
Tr&M~Lgb) {aYY85j U/l?>lOD\ 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
BX+.0M
好啦,现在才真正完美了。
_-TA{21) 现在在picker里面就可以这么添加了:
BB$oq' ?sz)J3 template < typename Right >
dt}_D={Be picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Zw1U@5}A {
^P'{U26 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'x"08v$ }
!h[VUg_8 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。
tWeFEVg *l&S-=] eYX5(`c[ ufV!+$C)is bi4f]^hQz 十. bind
Ev"|FTI/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\55VqGyxu9 先来分析一下一段例子
Vr[czfROz' _nh[(F<hz yp.[HMRD int foo( int x, int y) { return x - y;}
v"& pQ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a|7a_s4( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1BHG'y 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
y
!$alE 我们来写个简单的。
VZ&
A%UFC 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'(GiF 对于函数对象类的版本:
<
0M:"^f $Fkaa<9;P template < typename Func >
.iMN,+qP struct functor_trait
#>=j79~ {
gD`>Twa&6 typedef typename Func::result_type result_type;
sZ,Y60s8a } ;
Z/;Xl~ 对于无参数函数的版本:
XW{>-PBg: 0& >H^ template < typename Ret >
SP* fv` struct functor_trait < Ret ( * )() >
v3d&*I {
Y6i _!z[V[ typedef Ret result_type;
G7!W{;@I } ;
m%;D 对于单参数函数的版本:
DGW+>\G &8.NT~"Gg template < typename Ret, typename V1 >
05yZad* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)SryDRT {
xv{O^Ie+S typedef Ret result_type;
Yim<>. ! } ;
>_OYhgs1w 对于双参数函数的版本:
7>iU1zy g V5zSudW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D8&`R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p'7*6bj1 {
e:H26 SW typedef Ret result_type;
tCxF~L@ } ;
h$eEn l} 等等。。。
lif&@of 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FR2=
las"z BH]Yn u&o template < typename Func >
2(5ebe[ struct func_return
1f",}qe; {
}_=eT] template < typename T >
su*Pk|6% struct result_1
'lHdOG {
kmzH'wktt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3(C\.oRc } ;
gs!(;N\j| ]Q]W5WDe: template < typename T1, typename T2 >
f&v9Q97= struct result_2
zOg7raIa {
Y0?5w0{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
()&~@1U } ;
^B8b%'\ } ;
CLvX!O(~ gbVdOm L
"sO+4w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.bBdQpF- |rm g#;/D template < typename Func, typename aPicker >
{( r6e class binder_1
L(&&26Y {
quY:pqG38q Func fn;
ca+5=+X7 aPicker pk;
eX@L3BKp public :
F:x [ .r*2| template < typename T >
w$JvB5O struct result_1
H":oNpfb {
3R+|5Uq8~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2-Y<4'> } ;
TB0
5?F !K|5bK template < typename T1, typename T2 >
mI 74x3 [ struct result_2
.^B*e6DAD {
pz"0J_xDM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Lemui) } ;
p/+a=Yo pK0"%eA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O/[cpRe &b:1I7Cp* template < typename T >
vVOh3{e| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'],J$ge {
v:H$<~)E| return fn(pk(t));
|i++0BU }
6}r`/?"A1 template < typename T1, typename T2 >
iLSr*`
o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(o`{uj{! {
6j
~#[ return fn(pk(t1, t2));
21"1NJzP }
F'0O2KQ } ;
t5 G9!Nn X&kp;W Y]&j,j& 一目了然不是么?
l\i)$=d&g 最后实现bind
;^Dpl'v%\ gEjdN. =>-Rnc@ template < typename Func, typename aPicker >
;+ "+3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5{g?,/( {
%7|9sQ: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rW$[DdFA5{ }
s0vDHkf8 \-g)T}g,I 2个以上参数的bind可以同理实现。
WlU0:(d 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
VVlr*` z4N*b"QF 十一. phoenix
wpN=,&! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q@{Bt{$x lnjXDoVb< for_each(v.begin(), v.end(),
5 sX+~Q (
vam;4vyu do_
5 aCgjA11 [
?`?)QE8 cout << _1 << " , "
094o'k ]
*WuID2cOI .while_( -- _1),
zolt$p cout << var( " \n " )
Z.L c>7o )
'tH_p );
s%W C/ZK ,y#Kv|R 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:
;=MU';o 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
K|epPGRr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{z{bY\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1eF3` .6Pw|xu`Pw d$1@4r template < typename Cond, typename Actor >
,5h)x"s class do_while
I`!<9OTBj {
DW[N|-L Cond cd;
Vh4X%b$TV Actor act;
BI%$c~wS public :
H:V2[y8\ template < typename T >
*_d7E struct result_1
8A})V8 {
$|@
( typedef int result_type;
%V7at7>o } ;
n"c[,k+R`U EFM5,gB.m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Iy&!<r7:]0 ,
K~}\CR template < typename T >
ZQV6xoN;r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J cd- {
J| w>a do
VZKvaxIk6 {
gi1^3R[ act(t);
.[ICx }
RMdk:YvBg while (cd(t));
.(cw>7e3D return 0 ;
[_EZhq }
m+]K;}.}R } ;
Fj2BnM3# ,?^ p(w ,s"^kFl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#V~me 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
a.k.n< 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
f*?]+rz 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
iP7(tnlW$ 下面就是产生这个functor的类:
rX2.i7i, (@fHl=! Za m;GCc8 template < typename Actor >
)"7iJb<E class do_while_actor
?^al9D[:lz {
*Q
"wwpl? Actor act;
Mh]Gw(?w public :
-lY6|79bF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<Zmg# 1~NT.tY template < typename Cond >
qm/22:&v5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V_ .5b&@ } ;
Q+{xZ'o"Z Rl?_^dPx f.KN-f8<F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YJT&{jYi 最后,是那个do_
OrY/`+Cog iP ->S\ r@H /kD class do_while_invoker
h-`? {k&e {
m[~y@7AK< public :
mn"G_I template < typename Actor >
8e1UmM[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3YOq2pW72G {
"*e$aTZB\ return do_while_actor < Actor > (act);
qN9(S:_Px }
-=)H{ } do_;
y51e%n$ NJWA3zz
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
.ypL=~Rp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^ @s1Z7 最后来说说怎么处理break和continue
Ot_]3:`J~ 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。
6]WAUK%h 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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