一. 什么是Lambda
7<9L?F2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~Ki`Ze"x 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,
(qwdQMj` 6b~28 <:8,niKtw 6D;^uM2N class filler
oPKXZU(c {
0iEa[G3 public :
0@Kkl$O>mb void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
irTv4ZE'+l } ;
0uCT+- vw<K}z _~aG|mAj 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:
S'B6jJK2x xv7"WFb pUl8{YGS BpLEPuu30 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nU`Lhh8y }%n5nLU` Lv1{k\aw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#pdUJ2)yM W4YE~ 7t-Lz|
$" ^%y`u1ab 二. 战前分析
{F|48P;J 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
mCKk*5ws5" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
H;WY!X$x ezTZnutZ =neL}Fav56 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GJ'spgz /* --------------------------------------------- */
zGc(Ef5`M6 vector < int *> vp( 10 );
Kud'pZ{P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
p2x [p /* --------------------------------------------- */
o/^;@5\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TJ6#P<M /* --------------------------------------------- */
"Mmf6hu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=7
,Kf}6 /* --------------------------------------------- */
wHsB,2H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VanB>|p6 /* --------------------------------------------- */
}g f}eH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`Iy4=nVb UBO^EVJ U/qE4u1J6M 2Ohp]G 看了之后,我们可以思考一些问题:
kpob b 1._1, _2是什么?
&S74mV 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。
>CgO<\ 2._1 = 1是在做什么?
\|Dei);k 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。
GO5 ~!g 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。
_>bRv+RVR TA}UY7v EEf ]u7 三. 动工
,yLw$- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#WE]`zd (*l2('e#@ `{FwTZ=6{ Zzd/K^gg template < typename T >
+lO'wa7|3 class assignment
/c+)C" {
nbd Gt T value;
EH`0 public :
%hT4qzJj assignment( const T & v) : value(v) {}
aW5~Be$
_ template < typename T2 >
qJ[@:&: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9EF~l9`'U } ;
L~FTr 9( VRq^Z1 BH : 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:_d3//| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w! q& ]jM^Z.mI+ <6N_at3 )wf\F6jN class holder
[5 pCL0<c@ {
W7G9Kx1Y public :
Ae|P"^kZ template < typename T >
,J9}.}Hd assignment < T > operator = ( const T & t) const
!eD+GDgE] {
Nh)[rx return assignment < T > (t);
M$CVQ>op: }
Q2~5" } ;
! gp}U#Yv ~-Oa8ww ged,> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
gAE!aKy kC^.4n
om static holder _1;
(M% ;~y\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rH}fLu8,;Q ~oi_r8K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C*wdtEGq 而不用手动写一个函数对象。
rpU/s@%L q9}2 shi
Hy*(v dl/X."iv! 四. 问题分析
2Ug.:![ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
kG3!(?: 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r#~K[qb 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I5pp "*u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
t9*= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<lld*IH =l|>.\- 五. 问题1:一致性
<NQyP{p 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{$TZ}z"DA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
F2oJ]th.3 <%,'$^'DS struct holder
X!0kK8v {
VJ1*|r, //
q`loOm=y template < typename T >
anx&Xj|=.F T & operator ()( const T & r) const
Q#rt<S1zW {
IrO+5 w return (T & )r;
M]ap: }
u:4["ViC } ;
tyXl}$)y #Go(tS~o 这样的话assignment也必须相应改动:
W]LQ &f <3#<I)# template < typename Left, typename Right >
:,C%01bH|l class assignment
utd:&q|} {
+L6" vkz Left l;
HU[oR4E Right r;
2NR7V*A public :
5^|"_Q#: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LkaG[^tfN template < typename T2 >
rUFFF'm\*a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"#XtDpGk } ;
y"R("j $ FU]4oKx 同时,holder的operator=也需要改动:
IgA.%}II} }vsO^4Sjc template < typename T >
)H+h;U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s-5wbi.C {
RO(iHR3cA return assignment < holder, T > ( * this , t);
t,?,F4j }
Zi3T~:0p: Sf5]=F-w 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。
Hd*Fc=>"Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5byeWH0n3 }@*I+\W/ return l(rhs) = r;
foyB{6q8 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。
{*__B} ,N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
C*j9Iaj Gy^FrF template < typename Tp >
g =x"cs/[ class constant_t
z"av|(?d {
d
qpgf@ const Tp t;
0:PSt_33F public :
(.
H]| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Gx;xj0-" template < typename T >
;r@!a!NLB const Tp & operator ()( const T & r) const
^hysC c {
Ge~,[If+ return t;
|Pf(J;'[ }
7%tR&F -u } ;
THr8o V5 Dpj-{q7C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]F_r6 *< 下面就可以修改holder的operator=了
:Fo4O'UC n\*JaY template < typename T >
0k.v0a7% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o]p#%B?mZ {
<4sj@C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n`QO(pZ6+ }
\AHY[WKx ,M{Q}:$+4 同时也要修改assignment的operator()
QD}1?)} U%n,XOJ template < typename T2 >
pzAoq)gg: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!(yT7#?hP 现在代码看起来就很一致了。
uwId 9IOGc} 六. 问题2:链式操作
/o\U/I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}"0{zrz 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。
7
{nl..` 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。
CX.SYr&!R 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。
SLg+H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q-jf8A] \"J?@ template < typename T >
(`F|nG=X struct result_1
uX98iJ {
EM=xd~H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$wgc vySx } ;
E0T&GR@. v*vn<nPAQ> 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:
p}&Md-$1 y]<#%Fh template < typename T >
Wge ho struct ref
Ia'x]#~ {
`i9N)3
X typedef T & reference;
7Zo&+ } ;
7}A5u,.,ht template < typename T >
=g >.X9lr struct ref < T &>
0 K/G&c?;= {
]L$4Py typedef T & reference;
"I@v&(Am; } ;
CJm.K prwC>LE 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
keaj3#O ia_Z\q template < typename T >
p %L1uwLG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.hc|t-7f {
?Q;kZmQl return l(t) = r(t);
_/ct= }
pFEZDf}: 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。
\WiqN*ZF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
' *}^@[& M5F(<,n; 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
gA{'Q\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}'DC
Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C`3V=BB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mF}c-
D 最后的布局是:
%V31B\]Nz7 Add
r?>V x- / \
@81-kdTx Divide 5
sRi?]9JIl / \
6$;L]<$W> _1 3
(*MNox?w 似乎一切都解决了?不。
B>sCP"/uV 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。
-%>8.#~G 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。
sr;:Dvx~ 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:
Y~:}l9Qs B;SzuCW template < typename Right >
9LH=3Qt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
hHCzj*5 Right & rt) const
1B6C<cL:sU {
8~.iuFp return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d3Y(SPO }
.N/GfR`0/< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g})6V 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。
'!Hhd![\=| 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。
UOw~rK 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。
|3S'8OeCI 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。
NvUu. 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?
ud yAP> 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:
]{(l;k9=e C%0<1mp template < class Action >
`'*F1F class picker : public Action
2H[=lY {
D!X>O} public :
"Ys_ \ picker( const Action & act) : Action(act) {}
$4DFgvy$ // all the operator overloaded
HmhUc,EC } ;
/X@7ju; :-w@^mli 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。
aF,jJ}On 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:
ri#,ec|J &}>|5>cJu template < typename Right >
ri"?,}( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-T 2~W! {
]vRVo6@ k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+d@v
AxP }
giaD9$C xR*5q1j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ylkpYd 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
y>@v>S RlU;v2Kch template < typename T > struct picker_maker
B{;11u {
mgo'MW\ typedef picker < constant_t < T > > result;
hK:#+hg, } ;
CFD*g\g<* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`oB' ( {
uFGv%W typedef picker < T > result;
W"W@WG9X0 } ;
g4zT(,ZY {`+bW"9 下面总的结构就有了:
;>inT7?3| functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9@(O\ xr picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
5tN%a>D% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Bh\
[CY 至此链式操作完美实现。
g!p+rq_f sVE>=0TVP Z~duJsH 七. 问题3
#x, ]D 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2ZU@>W ''$`;?t> template < typename T1, typename T2 >
Lv ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'Y hA {
GA'*58 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
mw:3q6 }
)W[KD,0+j QV`X?m
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:
`DI{wqV9 <FXQxM5" template < typename T1, typename T2 >
h{Oz*Bq struct result_2
6>@(/mh* {
J% :WLQo typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{[l'S } ;
F;cI0kP=> F(T=WR].o 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?
db{NKwpj' 这个差事就留给了holder自己。
j%6|:o3G( F6RyOUma M/n[& template < int Order >
2Som0T<2 class holder;
B=Xnv*e template <>
wlm3~B\64 class holder < 1 >
sqm%iyC=q {
2AdX)iF@ public :
1gF*Mf_7 template < typename T >
V_NjkyI struct result_1
w:m'uB%W {
],BJ}~v,X typedef T & result;
Xulh.:N} } ;
vS~AxeW/7R template < typename T1, typename T2 >
F7k4C2r struct result_2
C\;;9
{
P Xyyyir{ typedef T1 & result;
(1j(*
?2 } ;
@/_XS4 template < typename T >
hXV4$Dai typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PiIp<fJd$ {
^U0apI return (T & )r;
yC9:sQ'k }
/ e~ template < typename T1, typename T2 >
n`FQgC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F!z! :yp {
2jI4V;H8g return (T1 & )r1;
:d!i[W* }
tEi@p;Z> } ;
UMHuIA:%U m
_t(rn~f6 template <>
<[ g$N4 class holder < 2 >
n r'YWW {
|YG)NO public :
rXHHD#\oF template < typename T >
X+(aQ
>y struct result_1
HB/
_O22 {
&%_y6}xIw typedef T & result;
7?kXgR[#d } ;
#C;#$|d template < typename T1, typename T2 >
2:smt)f struct result_2
pl1EJ < {
Z'*G'/* typedef T2 & result;
M]8eW } ;
|-SI(Khjk template < typename T >
(P]^8qc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-9tXv+v? {
4YU 1Kr4 return (T & )r;
@O @|M' }
d\1:1ucV template < typename T1, typename T2 >
aT`02X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|Oj,S|Z: {
t<KEx^gb return (T2 & )r2;
&?`d8\z }
;
@[.$Q@I } ;
0{{p.n8a~ &gKP6ANx2 D_,_.C~O 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> >。
yK @X^jf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x~3>1Wr#M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@=aq&gb (rY1O:*S return l(i, j) = r(i, j);
Oy?iAQ+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LyCV_6;D R'1vjDuv return ( int & )i;
-\sKSY5{R return ( int & )j;
O*+w_fox 最后执行i = j;
?(`nBlWQ5 可见,参数被正确的选择了。
_If@#WnoyA kBDe*K.V Poylq]F D@YM}HXuj 4`^TC[ 八. 中期总结
5
\.TZMB 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:
N2S!.H!Wz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$fU/9jTa 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
a*$1la'Uf 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
duiKFNYN 'nmYB:&! *}Ae9 +Fy-~Mq ]i_):@ LcQ\?]w`] 九. 简化
{?h6*>-^Z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Z{R=h7P 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^*owD;]4_ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
JzS^9)& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sN[@mAoH +-*/&|^等
>P]I&S-. 2. 返回引用。
H$($l<G9C =,各种复合赋值等
={&TeMMA 3. 返回固定类型。
`[W)6OUCx} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,2:L{8_L 4. 原样返回。
!&`7 operator,
|[n|=ORI' 5. 返回解引用的类型。
ud~VQXZo operator*(单目)
BYA=M*f 6. 返回地址。
;R-
z3C operator&(单目)
A~~|X 7. 下表访问返回类型。
fxf
GJNR operator[]
HDfQ9__ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"> 4[+' operator<<和operator>>
kH(3 zqE8PbU0M; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
h.+,*9T\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e\bF_
N2VA s-YV_ template < typename Left >
_o=`-iy9 struct value_return
\2LA%ZU {
^!s}2GcS` template < typename T >
"N[gMp6U struct result_1
xBx?>nN {
f"}14V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
d' eM(4R@ } ;
,:Y=,[ n =S?-=jPtg template < typename T1, typename T2 >
u
BW struct result_2
Ml_:Q]kl^ {
R/KWl^oNj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0aq-drl5\ } ;
JeSkNs|vB } ;
5;KT-(q~ ;lPhSkD "r `6c0Z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P)o[p( I]S(tx! 下面我们来剥离functor中的operator()
looPO:bo^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h"%,eW|^ YUE1 '} return l(t) op r(t)
hE3jb.s(> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
qcoZ2VJ hh return op l(t)
oeqJ?1=! return op l(t1, t2)
w})&[d return l(t) op
N`mC_) return l(t1, t2) op
=P+wp{?AN| return l(t)[r(t)]
?9.? w-Q' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@X / =. :$@zX]?M 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:
'2B0D|r"a 单目: return f(l(t), r(t));
Y(;[L`" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KgkB)1s@n 双目: return f(l(t));
LSOwa return f(l(t1, t2));
3 mMdq*X5 下面就是f的实现,以operator/为例
a*ixs'MJ
T?$?5 struct meta_divide
U";Rp&\3; {
}lbx template < typename T1, typename T2 >
&[\arwe) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N
pIlQaMo4 {
Fu=VY{U4 return t1 / t2;
i3\oy`GJ }
G}OrpPP } ;
6/[h24d mgl'
d 这个工作可以让宏来做:
'k) P(H HrcnyQ`Q0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
l~>rpG template < typename T1, typename T2 > \
gA8u E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*h8XbBZH 以后可以直接用
Czl 8Q oH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"+OMo-<K7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
&b:Zln.j (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(Y?yGq/ M)It(K8R 2FtEt+A+' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
+\@\,{Ujy wZolg~dg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"PM:&v class unary_op : public Rettype
[+2^n7R {
= ~R3*GN Left l;
)FiU1E public :
.Sth unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%JU23c* a*@Z^5f template < typename T >
|[t=.dK% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8&AorYw[ {
2+rao2
return FuncType::execute(l(t));
"alO"x8t }
JQv
ZTwSI *^m.V= template < typename T1, typename T2 >
Gf$>!zXr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ojI"<Q~g {
v*p)"J * return FuncType::execute(l(t1, t2));
&~6O;}\ }
E&=?\KM } ;
y")>"8H G&B}jj y3$\ m 同样还可以申明一个binary_op
ZI*A0_;L `9)2nkJk'z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lP
&%5y; class binary_op : public Rettype
Hw3E S {
, 0ja _ Left l;
?~9X:~6\ Right r;
uy28=BE public :
8i~'~/x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.}op mI }Qu
7o template < typename T >
k3eN;3#& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zm.sX~j {
U*l>8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Xm+3`$< }
`
R-np_ u8\QhUk'G template < typename T1, typename T2 >
%&S]cEw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~DS9{Y {
=hb87g. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
atnbM:t }
s_+XSH[=f } ;
~d8o,.n`1 agot
( -igZU>0B_ 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
uZI:Kt# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'\qr=0aW DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FX%E7H 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。
:jCaDhK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JG$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。。。
vIv3rN=5vB 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rI$10R$+H 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)
JH,+F 下面是修改过的unary_op
IKj1{nZvDc `2+52q<FO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l0o_C#"<S class unary_op
<\
c8q3N {
\Fjq|3`<l Left l;
NV ~i4R*# Hc3/`.nt public :
{[iQRYD0| @K>Pw arl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|bUmkw z<XS"4l?W template < typename T >
nr6U>
KR^ struct result_1
eHIC'b. {
<<6#Uz.1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<FLc0s } ;
D]y.!D{l2 q|\Cp template < typename T1, typename T2 >
[X\2U4 struct result_2
b&&'b) {
w%na n= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cE?J]5#^ } ;
Tl-B[CT cViCWc2 template < typename T1, typename T2 >
;pYk+r6 Cr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3"RZiOyv {
G(e?]{( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
g_=ZcGC }
<Z_`^~! 8=VX` X template < typename T >
'!GI:U+g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Y+bW#' {
eGg#=l= return OpClass::execute(lt(t));
1Tkz! }
@[lr
F7`o 1k(*o.6 } ;
m\Nc}P_"p =uEhxsj)S g Q^]/X 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
=@ RVLml 好啦,现在才真正完美了。
6UTdy1Qq> 现在在picker里面就可以这么添加了:
s4*,ocyBP ^\;5O(9 template < typename Right >
<taW6=;c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YTA&G {
ggWfk return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dDn:^) }
\v_(* 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。
-tJ*F!w6U Z]CH8GS~<
~I74' :}-[%LSV nz+KA\iW 十. bind
eA_4,"{ 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。
4v7RX 先来分析一下一段例子
ujedvw;sO L|Iq#QX| d)HK9T|B int foo( int x, int y) { return x - y;}
FB`HwE< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^TGHWCK!t bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lw{|~m5` 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。
c+c^F/ 我们来写个简单的。
Uyh#g^r 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VdgPb ( 对于函数对象类的版本:
d29HEu P^ VNB template < typename Func >
b6ddXM\Z struct functor_trait
9#7zjrB {
h9mR+ng*oD typedef typename Func::result_type result_type;
.N 2Yxty8> } ;
&3efJ?8 对于无参数函数的版本:
U ;/ )V @AFLF X] template < typename Ret >
J^T66}r[f, struct functor_trait < Ret ( * )() >
ub&1L_K {
L
$~Id typedef Ret result_type;
lHU$A; } ;
n1|%xQBU@ 对于单参数函数的版本:
kW9STN bYfcn]N template < typename Ret, typename V1 >
B(5g&+{Lq~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qA42f83 {
xN]bRr typedef Ret result_type;
TV}SKvu } ;
bhRpYP%x 对于双参数函数的版本:
[F$3mzx -JK+{< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rm7UFMCR6i struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ORO~(%-(e {
4{_5z7ody typedef Ret result_type;
RXDk8)^ } ;
$uqlJG#` 等等。。。
7gkHKdJoMA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TBzM~y ^AN9m]P template < typename Func >
3
V<8 struct func_return
jB;+tDC!Co {
%AFy{l template < typename T >
R?(j#bk struct result_1
GUxhCoxb {
&fcRVku typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B4?P"| } ;
K"D9. %7 >_o_&;=`v template < typename T1, typename T2 >
bF.Aj8ZQ struct result_2
Ok@5`?08 {
KK?}`o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?$?Ni)Z } ;
4d#W[ } ;
"](~VF[J8 XxGm,A+>Ty bFpwq#PDW> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9}=Fdt `fH6E8N template < typename Func, typename aPicker >
lyyi?/W% class binder_1
cG<?AR?wDT {
GZ1>]HB>r^ Func fn;
ci!c7 ,'c aPicker pk;
IpWl;i`__ public :
o]vd xkU] |G1U$p template < typename T >
jH8F^KJM[ struct result_1
QxK%ZaFZA {
ReY K5J=O typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+$%o#~ } ;
8ViDh "}n]0 >J template < typename T1, typename T2 >
J-U}iU| struct result_2
V\
|b#?KL {
09Fr1PL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TCVJ[LbJ } ;
|Bjb gG}<l ': binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;RR)C@n1 8WAg{lVs template < typename T >
/+rHy7(\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UZyo:*yB {
*aSFJK return fn(pk(t));
{AZW."? }
az w8BK template < typename T1, typename T2 >
51~:t[N| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@~"0|,6VC {
de"*<+ return fn(pk(t1, t2));
d+_qBp }
yJ^}uw } ;
Q$3%aR-2 8NLk`/ 5n_<)Ycj 一目了然不是么?
BUtXHD 最后实现bind
{9z EnVfg /t816,i t({:TQ template < typename Func, typename aPicker >
nF)|oA picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
GR"Jk[W9 {
!nTq"d%(W return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
B$fL);l- }
k'm!| HxkhlNB 2个以上参数的bind可以同理实现。
6%)dsTAB 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。
c(o8uWn E0GpoG5C 十一. phoenix
Pd>hd0!.% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+~7@K{6q- A;h~Fx6s for_each(v.begin(), v.end(),
*dGW=aM#C (
,9=a(j" do_
R#oXQaBJ [
myH#.$=A cout << _1 << " , "
!bQ5CB ]
0%v
p'v .while_( -- _1),
&7;W=uF cout << var( " \n " )
daaurT )
p 5P<3( );
Z(Xu>ap 5=l Ava# 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:
[&e}@!8O` 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
oM J5; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#*5A]"k 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n:HF&j4C, gQ&FO~cr Tc{r}y[) template < typename Cond, typename Actor >
}y'KS:Jb class do_while
@zE_fL {
CB|Z~_Bm Cond cd;
A!SHt7ysJ Actor act;
p=T]%k*^h# public :
[}.OlR3) template < typename T >
|XPT2eQ{ struct result_1
QH;1* {
;|66AIwDe typedef int result_type;
68d(6?OgW } ;
$6R<)]6 |NL$? %I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
XBCz\f \
3ha template < typename T >
xCGvLvFn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k}~|jLu@g {
f ~9ADb do
@va6,^) {
7|*|xLrVY act(t);
(C1]R41' }
D[ny%9 : while (cd(t));
" J$vt` return 0 ;
8
"|')f# }
dnH?@K } ;
s<tdn[d yo3'\I FK0nQ{uB" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RaKL KZn 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ob-y {x,R 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
YaDr6) 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Sky!ZN'I 下面就是产生这个functor的类:
Xrc0RWXB8 .pK_j~}P o^biO!4, template < typename Actor >
0fwo8NgX class do_while_actor
(eFHMRMv~ {
NJwcb=* Actor act;
#X`j#"Ov2( public :
%
?@PlQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)FYz*:f>& NbSkauF~b template < typename Cond >
X^7bOFWE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zq8LQ4@ay } ;
[*Wq6n Jr|"` f%V vQ$ FMKz7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,a_\o&V 最后,是那个do_
z1*8 5?
*q\Ve)E} FlttqQQdf class do_while_invoker
/V^Gn; {
>XM-xK-= public :
}PUQvIGZZ& template < typename Actor >
m6bAvy]3<t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
= ;4cDmZh {
\IQf| return do_while_actor < Actor > (act);
%[l5){:05 }
b[%sKl } do_;
=LC:1zn4 "l"zbW WOH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
De6WC*trq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
] K3^0S/ 最后来说说怎么处理break和continue
:D""c* 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。
i]JD::P_H 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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