一. 什么是Lambda
rUEoz |e4a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S8*VjG?T\ 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,
F(>']D9$. T=35? 9w'3d@ 06"p^# class filler
!<H[h4g {
!`q*{Ojx public :
EF=.L{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4o8uWS{` } ;
5W"nn mA}-hR% Q}FDu, 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
J\<7M8
0* <gGC L@2%a' #c@Dn.W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^prseO?A 6kuN) &o{I9MD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
La48M'u J;h4)w~9H3 Z]D O CXks~b3SD 二. 战前分析
Gc>bli<- 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
x^Tjs<# 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@GqPU,RO 1{4d)z UB [Av#Z)R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@iK=1\-2 /* --------------------------------------------- */
0h-holUf}~ vector < int *> vp( 10 );
biG=4?Xl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Tl5K'3 /* --------------------------------------------- */
sY+U$BYB> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Kdh(vNB> /* --------------------------------------------- */
TJ[C,ic=D int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D.Rk{0se8 /* --------------------------------------------- */
3#huC=zbf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x?Z)q4 /* --------------------------------------------- */
# eqt{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qH!}oPeU' ;ZXP*M9 tW 53&q\= ATCFdtNc 看了之后,我们可以思考一些问题:
6eE%x?# 1._1, _2是什么?
g\)+
LX 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。
\}xK$$f2, 2._1 = 1是在做什么?
I"Y d6M%
; 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。
4*MjDb 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。
_a@&$NEox (rO_Vfaa F>jPr8& 三. 动工
pg~vteq5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?g%5 d E]w1!Ah M 'Wjuv9)/ H `y.jSNi template < typename T >
v1<gNb)` class assignment
`bu3S}m7 {
Af1izS3 T value;
Cnd70tbD ) public :
$'e;ScH assignment( const T & v) : value(v) {}
rB;`&)- template < typename T2 >
eO;i1 > T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vF"<r,pg } ;
gP8Fe =] 0fA42*s; ]#R'hL%f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^@ s!"c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:J]S+tQ) WsRG>w3" /_y%b.f^ *%1:="W*| class holder
DfwxPt# {
(1H_V( public :
9\i;zpN\ template < typename T >
%F-/|x1#Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
TEz)d= {
1rh\X[@ return assignment < T > (t);
Onb*nm }
hh<5?1 } ;
+*'
J XKps#,(# _?>!Bz
m 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
XRXKO>4q )bRe"jxn7 static holder _1;
iz]Vb{5n% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@QI]P{ y _J~n 9R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*bRer[7y 而不用手动写一个函数对象。
!iUdej^tx b9ysxuUdS *}R5=r0 lnL&v'{ 四. 问题分析
9qD/q?Hh$ 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。
~ z4T
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。
v:1l2Y)g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
58zs%+F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~J?O ~p`& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q88p~Ccoa h`+Gs{1qw 五. 问题1:一致性
PbxuD*LQ. 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?|
Pd!;z=I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nP?=uGqCBq yq+<pfaqvK struct holder
_?<Y>B, E {
t+}@J}b //
!VpZo*+ template < typename T >
^y'xcq T & operator ()( const T & r) const
q)gZo[]~ {
W>
.O"Ri return (T & )r;
idnn%iO }
i,rP/A^q } ;
Y<TlvB)w ONJW*!( 这样的话assignment也必须相应改动:
X@Eq5s }`6-^lj template < typename Left, typename Right >
^k &zX!W class assignment
I9*o[Jp5 {
z:9 Left l;
xou7j
Right r;
Dntcv|%u public :
$D5[12X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Na: M1Uhb template < typename T2 >
-cyJjLL* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A>+5~u } ;
T[xGF/ RK(uC-l 同时,holder的operator=也需要改动:
j>gO]*BX~ T'i9_V{ template < typename T >
toPA@V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hor ok:{ {
Djx9TBZ5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
OP
|{R7uC }
u~<>jAy HP|,AmVLl 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=sRd5aMs 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qTC`[l . hHt+ return l(rhs) = r;
|[D~7|? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;Fcdjy 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Dn$zwksSs 1pXAPTV template < typename Tp >
\sHM[nF0 class constant_t
g _;5" {
W6'+#Fp const Tp t;
X^% I 3 public :
COv#dOw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%#Wg>6 template < typename T >
;w4rwL const Tp & operator ()( const T & r) const
V'c9DoSRI\ {
Fdd$Bl.&XS return t;
8"wA8l. }
"A__z|sQ } ;
SAs'u"EB +;#hED;8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.
)Fn]x"< 下面就可以修改holder的operator=了
H:U1#bQQ: ;G!X?(%+ template < typename T >
meR%);\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
v|_?qBs" {
l,h#RTfry return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I OF~V)8k= }
HG@!J>YaD uI%h$ 同时也要修改assignment的operator()
5<IUTso5h ;Iw'TF template < typename T2 >
ec1snMY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gtJ^8khME 现在代码看起来就很一致了。
6#N1 -@ )_+" 六. 问题2:链式操作
_kH#{4`Hw 现在让我们来看看如何处理链式操作。
la)f\Nk 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。
)[9L|o5D 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。
C,]Q/6'> 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。
QC4_\V>[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tt|U,o AEPgQ9#E template < typename T >
|Y(].G, struct result_1
4TG| {
dyWWgC%A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ksDG8^9>] } ;
"$0f.FO:i W$gSpZ_7 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:
K/Q;]+D &>I8^i template < typename T >
LU?#{dZ struct ref
CvQ LF9| {
>z^T~@m7l typedef T & reference;
ys+?+dY2 } ;
#l;Ekjfz template < typename T >
I_pA)P*Q(6 struct ref < T &>
0)ST_2Ci {
U45/%?kE) typedef T & reference;
2d.I3z:[ } ;
7UQD02 = 1}-]ctVn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9%zR?u DVTzN(gO*~ template < typename T >
4i~;Ql typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
qh.c#t {
J\;~(:
~ return l(t) = r(t);
M?nnpO }
.)cOu> 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。
&`>*3m( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l*X5<b9 6h+/C]4 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
OPKX&)SE- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Iu1P}R>C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9s*Lzi[} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
E\V>3rse 最后的布局是:
ni%^w(J3Q Add
;"Ot\:0 / \
@
K@~4! Divide 5
pY8+;w
EI / \
<mm}IdH _1 3
)@K|Co 似乎一切都解决了?不。
Z@I%ppd 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。
-3 W4 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。
8L=QfKr 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:
{ @-Q1 :A[bqRqe template < typename Right >
ww\/$ | assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k*!J,/=k Right & rt) const
'rR\H2b
{
b7>;UX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xE6y9"}!h }
s?`)[K'- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/`s^.Xh 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。
P@5^`b| 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。
DV%tby 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。
zkd#vAY(A 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。
_K;rM7 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?
O-y"]Wrv 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:
?QuFRl,ZJ ^k)f oD template < class Action >
kW,yZ.?f class picker : public Action
T|{BT!
W1E {
|f>y"T+1 public :
9*2hBNp+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
!Uj !Oy // all the operator overloaded
+Nza@B d } ;
cnIy*!cJs [9LYR3 p 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。
vuAAaKz 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:
g|+G(~=e| P&F)E#Sa template < typename Right >
N%?o-IY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6u.b?_u {
d3{Zhn@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
be764do }
Eui;2P~ 71A{" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\7C >4 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。
?%LD1 <ya T@RzY2tz template < typename T > struct picker_maker
7H[+iS0 {
g
Sa ,A typedef picker < constant_t < T > > result;
#!hpe^t } ;
}j:ae \( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S"eKiS,z {
2
G"p:iPp typedef picker < T > result;
QyN~Crwo } ;
w{r->Phe %(kq Hxc 下面总的结构就有了:
.i. |wY 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。
vj_oMmjKw 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。
k|lxJ^V# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BF_k~ 至此链式操作完美实现。
JPpYT~4 &U,f~KJ UwM}!K7)G 七. 问题3
[7Kn$OfP 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.|0;Eb wG|3
iFK template < typename T1, typename T2 >
VAthQ< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+<q^[<pS {
B!N8 07 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NrU-%!Aw }
NV91{o(-7 b1&{%.3[ 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:
KYl^{F P"]+6sm&es template < typename T1, typename T2 >
EjF}yuq[ struct result_2
CVUJ(D&Q {
1uH\Bn]p? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
I|ULf } ;
G|MDo|q] +
zrwz\ 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?
$yc,D=*Isi 这个差事就留给了holder自己。
'qP^MdoE%~ HOD2/ SKtEEFyIR_ template < int Order >
7]^ } class holder;
2$Ji4`p}S template <>
y-@!, @e class holder < 1 >
g 764wl {
WR-C_1-pT public :
FvNO*'xP template < typename T >
i&30n# struct result_1
1Efl|lV {
"p;DQ-V typedef T & result;
!'gz&3B~h } ;
"''<:K| template < typename T1, typename T2 >
m0*
B[ struct result_2
Y5NbY02E {
TZP{=v< typedef T1 & result;
mQvKreo~ } ;
m@Nx`aS? template < typename T >
N4v)0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2(rZ@Wl {
&B2c]GoW return (T & )r;
w2,T.3DT }
=%u|8Ea*` template < typename T1, typename T2 >
NY;UI(<] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q7]WR(e {
#,PAM.rH return (T1 & )r1;
"@?|Vv,vn }
a"DV`jn } ;
1h#k&r#*3 qN0#=X
template <>
M+E5PZ|_
class holder < 2 >
&Kve vPF {
wW<"l"x, public :
"^=[*i template < typename T >
9e)+<H struct result_1
d-<y'GYw
{
t?
A4xk typedef T & result;
y;Zfz~z } ;
mce`1Tjw template < typename T1, typename T2 >
p)^:~ll struct result_2
)eFFtnu5 {
z-gwNE{ typedef T2 & result;
&0eB@8{N } ;
ke#;1 template < typename T >
4@V]zfu^Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5p|@ ) {
} >w return (T & )r;
Ntnmd }
4QN;o%, template < typename T1, typename T2 >
Z
:9VxZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j~E +6f\ {
HV9SdJOf return (T2 & )r2;
5An0DV5 }
/kA19E4 } ;
H/3Zdj 9 \zI&n &T DqMK[N,0 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> >。
P{Z71a5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a!:8`X~[/$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W^ :/0WR z^/ GTY return l(i, j) = r(i, j);
]Z-oUO
Z<k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0GYEt "k<:a2R return ( int & )i;
1(i>Vt.+ return ( int & )j;
6{$dFwl 最后执行i = j;
bQy%$7UmX, 可见,参数被正确的选择了。
P082.:q" 2E2}|:
||& '^l^gW/|\ i
f<<lq ]X~g@O{>_ 八. 中期总结
)h0E$* 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:
=]QH78\3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7Hl_[n| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dn\F! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0Mu8ZVI{ 1mJ_I|98 uvDoo6' 1bJ]3\ ~snF20 PS(j)I3 九. 简化
n+qVT4o 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。
&fSc{/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E)O|16f|> 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:
P"x-7>c>Y
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}#G"!/ZA0: +-*/&|^等
_Hu2[lV 2. 返回引用。
bjBeiKH =,各种复合赋值等
)c*k_/4 3. 返回固定类型。
5g1M_8e'+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K` ,d$ 4. 原样返回。
A<Z5 operator,
p$nK@t} 5. 返回解引用的类型。
fHd!/%iG operator*(单目)
{*
j^g6; 6. 返回地址。
"Wk{ 4gS7l operator&(单目)
r^A#[-VyNP 7. 下表访问返回类型。
*fl{Y(_OO operator[]
6#)Jl 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T_x+sv=|X! operator<<和operator>>
@qPyrgy
NVJ&C]H6 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
v"r9|m~ ' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0R}Sw[M. >_`D3@Rz template < typename Left >
[DxefYyI struct value_return
Z SRRlkU {
"P'&+dH8 template < typename T >
`8(h,aj; struct result_1
o? i.v0@!K {
v]T(zL| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5Y Q } ;
1_NG+H]x9 lP* template < typename T1, typename T2 >
vV.~76AD5 struct result_2
>4/L-y+ {
:@ E1Pun? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|jk-@ Z* } ;
&QTeGn } ;
c',:@2R &'(a$S>v Q+d.%qhc 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*NW QmC~ ;4G\]%c)E{ 下面我们来剥离functor中的operator()
t@(9ga( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/> 3 KR=d"t Qw return l(t) op r(t)
2]D$|M?$~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
qB F!b0lr return op l(t)
R6!cK[e]4 return op l(t1, t2)
{jhmp\PN return l(t) op
"%E-X:Il# return l(t1, t2) op
y|6@-:B. return l(t)[r(t)]
`~_H=l9{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
S,9NUt Ug7`ez4vw 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:
`z}vONXpAX 单目: return f(l(t), r(t));
*
-KJh_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ypD<2z^ 双目: return f(l(t));
,\lYPx\P[ return f(l(t1, t2));
0+}EA[ 下面就是f的实现,以operator/为例
{}_ Nep/; TCHqe19? struct meta_divide
:}@C9pqr2 {
dG\U)WA(p template < typename T1, typename T2 >
]<kupaRQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1E5a( {
"x(>Sj\%I return t1 / t2;
O3kg }
~h)@e\Kc } ;
6?V<BgCC +M'aWlPg, 这个工作可以让宏来做:
mRhd/|g* &yxNvyA[u #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AH2_#\ template < typename T1, typename T2 > \
oX'0o 'c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+0XL5('2 以后可以直接用
=db'#m{$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
I@0z/4H`` 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
zoZ<)x=; (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。。。)
H2qf' iHAU|`'N) b7B+eN ?z 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
E/mubA(& ? YF${ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$#%U\mIz class unary_op : public Rettype
[%@2o< {
lPM3}52Xu Left l;
D]IBB>F public :
&5\^f?'b7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8Y2 xW` l0gY~T/#3 template < typename T >
qWsylC23 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Z+"`"^o} {
Q
[rj return FuncType::execute(l(t));
'yp>L| }
60!1D>, ;LCTCt` template < typename T1, typename T2 >
LHh5 v"zjG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vQ:wW',i {
o:2Q2+d return FuncType::execute(l(t1, t2));
D.'h?^kA }
JD6aiI!Su } ;
C5P$&s\ w8O" =}, IY=/`g 同样还可以申明一个binary_op
AXwaVLEBQ NS`07 #z^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u!Xb?:3uj class binary_op : public Rettype
&
_; y.! {
2w+U$6e C Left l;
lnS(&`oh\= Right r;
L7'%;?Z public :
UMV)wy|j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@;vNX*-J z{9=1XY template < typename T >
+l`65!" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'Qa5n\HX$ {
eD%HXGe return FuncType::execute(l(t), r(t));
96d~~2p }
1y
J5l,q (Uk>?XAr template < typename T1, typename T2 >
i
AdGgK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X) V7bVW {
[4sEVu} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y$X(S\W }
(n,u|}8Y } ;
4({(i 8S\RN&T$ u*3NS$vH 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
UtnZNdlv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nq"evD5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`vd= ec 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。
'+j<n[JLC 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_AFQ >j 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。。。
62) d22 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EIjI!0j 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)
MJ`N,E[ 下面是修改过的unary_op
$9 +YNgW> &-%>qB|* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1B|8ZmFJj class unary_op
Z$p0&~ {
,apNwkY Left l;
!\FkG8 tF*szf|$- public :
M|q~6oM -(i(02PX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]mQw,S)/" !gF9k8\Yr$ template < typename T >
W+Xz$j/u struct result_1
O}Hf62" {
Wy4$*$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{ox2Tg? } ;
CS 8jA\ 8S]". template < typename T1, typename T2 >
(hB? struct result_2
"9IYB)Js {
(-0ePSOG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZrO!L_/ } ;
+x=)/; : 33'Y [4 template < typename T1, typename T2 >
"T2"]u<52 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L[g0&b%%- {
*>NX%by) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PRkSQ4 }
bDnZcf iDoDwq!l_ template < typename T >
#*9-d/K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7I=C+ {
J@_ctGv return OpClass::execute(lt(t));
%'
$o" }
T f4tj!t- 8j5<6Cv_
} ;
a(IY\q[Wh )@gZ;`n 7j$Pt8$ 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
#>[a{<;Kn 好啦,现在才真正完美了。
tz^/J=)" 现在在picker里面就可以这么添加了:
Y ^KTkS0D :i~W
}r template < typename Right >
eS+g| $cW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~g#r6pzN- {
4dawg8K`9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#3$\Iu }
izgp*M, 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。
WIr2{+# 'G&{GVbXY r%@Lej5+ \f:z+F!6R 7ZxaPkIu&% 十. bind
urBc=3Rz 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。
rH8@69,B 先来分析一下一段例子
B9R(&<4 8uNULob 7O5`v(<9n> int foo( int x, int y) { return x - y;}
*\}}Bv+9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g{IF_ 1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\1"'E@+ 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。
/E;y,o75 我们来写个简单的。
d}'U?6ob 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1Xu?(2;NF 对于函数对象类的版本:
XV3C`:b *N'K/36; template < typename Func >
{-3L IO struct functor_trait
O7d$YB_' {
A4C+5R typedef typename Func::result_type result_type;
t.T
UmJ } ;
H}hFFI)#Oo 对于无参数函数的版本:
:bu>],d-8' &;yH@@Z template < typename Ret >
r;BT,jiX struct functor_trait < Ret ( * )() >
XfPFo6 {
7?j;7.i
s( typedef Ret result_type;
IU FH:w] } ;
M<O{O}t< 对于单参数函数的版本:
Vd^g9 E`int?C! template < typename Ret, typename V1 >
W>_]dPB S/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?eH&'m}- {
"@R>J?Cc+ typedef Ret result_type;
) J]9 lW&y } ;
$rIoHxh. y 对于双参数函数的版本:
l^GP3S k.<]4iS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5=Xy,hmnC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
W1fW}0
{
@NhvnfZ typedef Ret result_type;
K<?nq0- } ;
o#) {1<0vg 等等。。。
x:-.+C% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Z4<L$i;/jN A?_ =K template < typename Func >
ZkL8 e struct func_return
]]7mlQ {
O[tvR:Nh template < typename T >
glD cUCF3 struct result_1
v+p{|X- {
0a8/B>
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{3;AwhN0H } ;
;g{qYj_ !!@A8~H template < typename T1, typename T2 >
+$4(zPs@ struct result_2
L,y6^J! {
Z^ }mp@j> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
infl. } ;
)u))n# P } ;
zp\8_ U@ |,9JNm$ #/PA A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
afjtn_IB X%yO5c\l2 template < typename Func, typename aPicker >
]7-&V-Ct* class binder_1
F,
U*yj {
SGb;!T* Func fn;
=*p/F aPicker pk;
*8~86u GU public :
(c0A.L)
;iDPn2?6?x template < typename T >
N0hE4t struct result_1
2,ECYie^ {
)`^p%k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6'\6OsH } ;
dJ"iEb|4 hW{j\@R template < typename T1, typename T2 >
*s@Qtgu struct result_2
U
qG
.:@T {
+`3!I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V_plq6z } ;
+ QQS={ o7IxJCL=Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hig2
[+O"<Ua template < typename T >
'SQG>F Uy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[O:
!(Gje {
SG6sw]x return fn(pk(t));
j*~T1i }
L^Jk=8 template < typename T1, typename T2 >
=zwOq(Bh W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~]ZpA-*@Ut {
N !TW! return fn(pk(t1, t2));
(O0Urm }
R|i/lEq } ;
Da"j E <n3!{w3< C6rg<tCH 一目了然不是么?
NcY608C 最后实现bind
}9nDo*A"} 9"g6C< K~ ;45Z2 template < typename Func, typename aPicker >
2NB L}x picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i<pk6rO1 {
mKYeD%Pm* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3sd"nR?aX }
odIZo|dv 42]pYm(jk3 2个以上参数的bind可以同理实现。
;WldHaZ9r 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。
aZ\UrV4, 2t $ j 十一. phoenix
@LJpdvb Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'M3">$N mrX^2SR for_each(v.begin(), v.end(),
EbqcV\Kb (
ayAo^q do_
>}(CEzc8 [
J,b&XD@m cout << _1 << " , "
z0/}
! ]
^e+a .while_( -- _1),
fxgr`nC cout << var( " \n " )
mFHH515 )
`5H$IP1XhA );
`"%T=w [Y`,qB<B 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:
q%ow/!\; 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
$0arz{Oh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+f[ED4E>'( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
I$8" N]/C m*mm\wN5 vVL@K,q template < typename Cond, typename Actor >
`9 {mr< class do_while
[e1S^pI {
s|D>- Cond cd;
W\18{mbuy Actor act;
(ND4Q[*6 public :
1h.)#g?{ template < typename T >
}. z&P' struct result_1
[~&XL0 {
fHZTXvxoL typedef int result_type;
n`4K4y%Dy} } ;
w |l1' KM`eIw>8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}2ZsHM^]% Ko^c|}mh*! template < typename T >
Vx @|O% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<x!GE>sf+ {
UUMtyf do
itzyCw2|# {
<7Ae-!>x act(t);
IJ/sX_k }
e${)w-R/e while (cd(t));
}W
^: cp return 0 ;
~b:Rd{ }
T6~_Q}6 } ;
T7f ${ HOBP`lf bMU(?hb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
z~A]9|/61v 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
@JRNb=?a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3"{.37Q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
~xoF6CF 下面就是产生这个functor的类:
77Bgl4P pFJB'=c k#5}\w! template < typename Actor >
c5mZG7- class do_while_actor
U"50_O {
+d|mR9^([ Actor act;
asC_$tsMe public :
+CI1V>6^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
F-*2LMe 'FYJMIs template < typename Cond >
*s;|T?~i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O2"gj"D } ;
2./3 \n2 +Y+Y6Ac[} ){Ob,LEU& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"kc/J*u-3 最后,是那个do_
M|] "W Ka`=WeJ| Yf[Qtmh]I class do_while_invoker
PdVfO8- {
GHmv}
Z public :
c,*9K/: template < typename Actor >
?)\a_Tn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,()0'h}n {
y1/o^d+@ return do_while_actor < Actor > (act);
r0m*5rd1 }
&Ni`e<mP } do_;
@UdfAyL lqb/eN9(t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IVW1]y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
i.:. Y 最后来说说怎么处理break和continue
~i.k$XGA 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。
$2%f 8& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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