一. 什么是Lambda
k1^V?O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
f0-RhR 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,
paq8L{R p&k0Rx0Q3 U-Af7qO Kwy1SyU class filler
T5K-gz7A {
2^zg0!z public :
]h #WkcXQ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2LCc } ;
$se !8s" fl!mYCPv '4af
], 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
c_~XL^B@ +<)tql* \1=T
sU&^ bcq@N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vg+r?4Q3 -0A@38, } LTg?5GwD\j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*Zc9yZl2 H"2 U)HJl FpP\-+Sl {&u Rd?( 二. 战前分析
]MC/t5vC u 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xg(<oDn+\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9 1BY]N `ffj8U Z$Z`@&U= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2}D,df'W4 /* --------------------------------------------- */
].LJt['%8 vector < int *> vp( 10 );
^%-NPo< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x2Ha& /* --------------------------------------------- */
(:ZPt(1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;_x2Ymw /* --------------------------------------------- */
C#Y,r)l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wh9L(0 /* --------------------------------------------- */
fwRGT|":B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Q%rVo4M#2 /* --------------------------------------------- */
,xYg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2q12yY f N0]z/}hd@ t9ER;.e "_t4F4z 看了之后,我们可以思考一些问题:
i"/ r)>"b 1._1, _2是什么?
2K
Pqu:lv 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。
o\d |CE;> 2._1 = 1是在做什么?
<|otZJ'2r 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。
1U 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。
%?@x]B9Y8E fQxSMPWB &.hoCPo$ 三. 动工
`Rrr>vj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*<w3" iq ACgt"
M.3F -P2 @mx% k@7kNMl template < typename T >
gEE9/\>%- class assignment
,dOMW+{ {
vXc!Zg~ T value;
\{lE0j7}h public :
;jF%bE3 assignment( const T & v) : value(v) {}
" l.!Ed template < typename T2 >
+9TV:T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>;m{{nj } ;
_<XgC\4O| 70{RDj6{ h5j<u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7$K}qsr< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-7&?@M,u rj}(muM,R A3j"/eKi2 3<+z46`? class holder
=ydpU<aS {
Y!F!@`%G public :
'bl%Y).9w template < typename T >
lz-
iCZ assignment < T > operator = ( const T & t) const
s88y{o {
Zct!/u9 Q return assignment < T > (t);
|ebvx?\ }
&"xQ~05
} ;
0Lx3]"v ?H<~ac2e \d:h$ 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:
!KAsvF,j .izf#r:< static holder _1;
O hi D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+3)[>{~1Z QsM*wT&aa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X'jr|s^s 而不用手动写一个函数对象。
Jb9F=s+ L*9H#%3 C>NQ-w^ dt<~sOT3s 四. 问题分析
*O5: 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。
">cqt>2 A 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。
8nodV 9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{!MVc<G. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'd+:D' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.x>HA^4 ,&[7u9@ 五. 问题1:一致性
uS&LG#a 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?|
rtus`A5p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Vcr VaBw ?|lI Xz struct holder
6Etss!_ {
l0. FiO@_Q //
4QO/ff[ o template < typename T >
1TIlINlJ T & operator ()( const T & r) const
z,avQR& {
}I]W'<jY return (T & )r;
ODek%0= }
"ee'2O } ;
8<{;=m8cQ e6 2y 这样的话assignment也必须相应改动:
qF'~F`6 HS7_MGU template < typename Left, typename Right >
1|]xo3j"' class assignment
,z G(u 1 {
HA1]M`& Left l;
8""mp]o9 Right r;
<XvYa{t]{ public :
,z[(k" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#52NsVaT@ template < typename T2 >
i5VG2S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0E1=W6UZ } ;
=LK}9ViH {"jd_b& 同时,holder的operator=也需要改动:
FQ!Oxlq,Q _Z.cMYN template < typename T >
=hGJAU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J.W Ho
c {
;NP[_2|-, return assignment < holder, T > ( * this , t);
Fg4@On[,i }
l])Q.m {+Sq<J_`M 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。
#%8 w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[@|be.g 5VKcV&D return l(rhs) = r;
s1=+:: 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。
`|?]CkP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8U=A{{0p Wcn[gn< template < typename Tp >
r0{]5JZt/ class constant_t
+Vy_9I(4Z {
#w*"qn#2Uz const Tp t;
:<%vE !$ public :
n_9x"m$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]"h=Qc template < typename T >
vI|As+`$d const Tp & operator ()( const T & r) const
hfv%,,e {
SX_4=^ return t;
KuXkI;63J> }
KoF
iQ? } ;
m|1n
x pX_b6%yX( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F~R7~ZE 下面就可以修改holder的operator=了
^mf jn-=3 ,ux+Qz5( template < typename T >
Ag6uR(uI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>{t+4 p4k. {
o_rtH|ntX5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q7(eq0na }
7"K^H]6u30
W_}/ O'l{ 同时也要修改assignment的operator()
.CS v|:'1 m[rL\](- template < typename T2 >
"i%jQL'. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
JJ-i_5\q 现在代码看起来就很一致了。
k FLT!k U&Ab#m; 六. 问题2:链式操作
P^zy; Qs7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h[Mdr 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。
s0lYj@E' 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。
2kJ!E@n7 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。
iRs V#s 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X" \}sl5 ]3+`` vL template < typename T >
4m /TW) struct result_1
*B{-uc3o {
VDa|U9N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H&K3"Ulw } ;
rS,j;8D- r=$gT@ 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:
7m]t^^ 0!_*S ) template < typename T >
(YrR8 struct ref
kwF] TO
S {
: I)G v typedef T & reference;
>%h7dC3h } ;
^ $wJi9D6 template < typename T >
!7c'<[+Hm struct ref < T &>
Fx5ZwT
t {
A$<>JVv typedef T & reference;
_>i|s|aW } ;
T3rn+BxF 7 6l[G1KkV 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
kO+s+ 55
$+TYvA'N template < typename T >
~<eVl
l= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!;+U_j'Pg {
piuKVU return l(t) = r(t);
4,zvFH*AH }
*:j-zrwu& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
L~
2q1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[ze/@29 v~`*(Hh 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
#s{aulx _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^Xa*lR 3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Jh^8xI,`C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[-]A^?yBM 最后的布局是:
0 {,h.: Add
~$ *`cO / \
C d|W#.6 Divide 5
wibwyzo / \
/.2 qWQH _1 3
yp?w3|`4; 似乎一切都解决了?不。
8H_l[/ 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。
K9*IA@xL 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。
p;e$kg1 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
w49{-Pp[ u>m'FECXj template < typename Right >
j9>TTgy@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
mZE8.` Right & rt) const
Rhv%6ekI {
zu C5@jy.x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}biCQ*{' }
'QnW9EHLF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kJ__:rS(T_ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
]$|st^Q 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。
]Ly8s#<g]N 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。
N"K\ick6J 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。
q^%5HeV 2 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?
4a?r` ' 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:
1EuK,:x Qi"'bWX@ template < class Action >
T1bFxim#b class picker : public Action
ve~C`2=; {
;&q]X]bJ public :
0NrTJ R` picker( const Action & act) : Action(act) {}
wM0E%6
P // all the operator overloaded
_\!0t } ;
pKnIQa[c "&}mAWT%If 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。
x~nQm]@`h 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:
OFQ{9 'cYQ?; template < typename Right >
,;c{9H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_Po#ZGm~ {
-C=]n<ak return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
69rwX"^ }
7Y)s#FJ c9|I4=_K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gn364U a 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。
jXtLo,km y6bjJ} template < typename T > struct picker_maker
[1mIdwS {
')r D?Z9 ^ typedef picker < constant_t < T > > result;
~yd%~| } ;
SK}HXG{? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B
JU*`Tx {
UUD\bWfn typedef picker < T > result;
jzQ9zy_ } ;
H RWZ0 ' EmF]W+!z% 下面总的结构就有了:
n|J.)E. 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。
L,GShl 0S 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。
<
rv1IJ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7L1\1E:! 至此链式操作完美实现。
s8{-c^G:R 2n _T2{ ]<Z&=0i# 9 七. 问题3
anpJAB:1 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。
LRhP7D+A dE+CIjW5 template < typename T1, typename T2 >
3KDu!w@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S.qk%NTTD {
@"jmI&hYn return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?G2qlna }
M}R@ K;%
Jii?r*"d 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:
zojuH8 |2WxcW]U.% template < typename T1, typename T2 >
Q9Q!9B@ struct result_2
,<`|-oa {
pg5@lC]J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
bCH*8,Bmh } ;
F+lm [4n vcaBL<io 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?
{yGZc3e1j 这个差事就留给了holder自己。
Kc%tnVyGh: {vf+sf^^q )6PJ*;p- template < int Order >
(YaOh^T:| class holder;
U`?zC~ template <>
6RR4L^(m class holder < 1 >
^yzo!`)fso {
;5,`Jpca public :
cq+nWHqF{J template < typename T >
~gSF@tz@ struct result_1
/zChdjz {
U[K0{PbY typedef T & result;
AAeQ- nbP } ;
vHZX9LQU0+ template < typename T1, typename T2 >
/1[}G! struct result_2
D5o+0R {
l5":[C$ typedef T1 & result;
awj} K } ;
+9=@E template < typename T >
~v{C6) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#QJ4o_ {
X_^_r{ return (T & )r;
GU;TK'Yy? }
q?e16M template < typename T1, typename T2 >
n $D}0wSM/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
te! ]9rR {
Ivd[U`=Q return (T1 & )r1;
%^Q@*+{:f }
u"Hd55"& } ;
Y]`lEq% '6dD^0dZ template <>
=/ !{<^0 class holder < 2 >
8CN7+V {
utFcFdX public :
#%}u8\q template < typename T >
D>"{H7mY struct result_1
Uy_}@50"l {
hM1&A typedef T & result;
D x>1y } ;
>? A `C!i template < typename T1, typename T2 >
EP*["fx struct result_2
MK!]y8+Z {
x1 &b@u typedef T2 & result;
;s!ns N } ;
;#6<bV template < typename T >
twJ|Jmd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.9[8H:Fe {
dg'CHxU return (T & )r;
4Q`=t&u }
k_|v)\4B template < typename T1, typename T2 >
.$ P2W0G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)T$fk {
^%'tD return (T2 & )r2;
Zc' >}X[G }
hAxuZb7 ? } ;
YVg}q#
\aJ-q?= 6GrMcI@hS 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
l]58P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pb2{J# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a@a1TpLQ {p lmFV return l(i, j) = r(i, j);
r#6l?+W ; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>-tH&X^ (82\&dfy return ( int & )i;
^6NABXL return ( int & )j;
HTtGpTsF 最后执行i = j;
J^+$L"K 可见,参数被正确的选择了。
T~ q'y~9o L8-[:1 zHum&V8=H 51;%\@= [k&s!Qp 八. 中期总结
id[>!fQ=Y 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:
&t%&l0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J-%PyvK$? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4Z
T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'14l )1g. Gp3t?7S{T %_J/&{6G YT%SCaU \$\(9!= l<MCmKuYp 九. 简化
hb8@br 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。
K&P{2Hndr 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*~oDP@[S 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:
OD@A+" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/wRK[i +-*/&|^等
Z We$(? 2. 返回引用。
.=w`T
#L =,各种复合赋值等
[j+0EVwB 3. 返回固定类型。
N+@@EOmH 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
UmI@":|- 4. 原样返回。
Lzx(!<v operator,
Kmf-l*7} 5. 返回解引用的类型。
D
'_#?%3^ operator*(单目)
!I+u/f?TO7 6. 返回地址。
1Y0oo jD operator&(单目)
]{,=mOk 7. 下表访问返回类型。
~hw4gdtS operator[]
uH;^>`DT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s?I=} operator<<和operator>>
; 8x^9Q <YNPhu~5 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。
}8KL]11b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
L=Jk"qWV0 `2~Ea_Z template < typename Left >
6h*bcb#C struct value_return
=]k_Oq-1h {
Fi=8B&j template < typename T >
2&f=4b`Z struct result_1
G8c}re
{
}Nc!8'@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;+Kewi;< } ;
Xg#([}b c oz}VMp template < typename T1, typename T2 >
,
&f20o struct result_2
4Lq]yUj {
] ]-0RJ=S? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vu
\Dx9 } ;
f6C+2L+Hr } ;
i 58CA? $1
\!Oe[i JEkVj']? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;lt;]7 No|{rYYKK 下面我们来剥离functor中的operator()
AlhiF\+ C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Z'kYf O|m-k0n return l(t) op r(t)
PKG
,4v = return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6Ky"4\e return op l(t)
}
~bOP^' return op l(t1, t2)
nxRrmR}F return l(t) op
_n gMC]-T return l(t1, t2) op
i kiy>W8 return l(t)[r(t)]
e28#Yh@U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RuuU}XQ wfzb:Aig` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
]<= t 单目: return f(l(t), r(t));
sVnuSm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
# nhAW 双目: return f(l(t));
^;_b!7* return f(l(t1, t2));
o%5Ao?z~ 下面就是f的实现,以operator/为例
&|;!St]!M GTe9@d struct meta_divide
bV,R*C {
V(0[QA template < typename T1, typename T2 >
L
*@>/N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}y/t~f+ {
> `M\xt return t1 / t2;
0w]?yqnE }
S22 ;g } ;
U7=Z.*/62 eL!6}y}W 这个工作可以让宏来做:
8hT>)WH}wo ?H?r!MZ% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
eu;^h3u;b template < typename T1, typename T2 > \
=;T[2:JUu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
WGn1pW 以后可以直接用
jnY4(B
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^Pwq`G A 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
EK^2 2vi$ (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。。。)
"{lnSLk jL$X3QS: &jcr7{cD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
x.RZ!V- yAe}O#dy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'l;|t"R12 class unary_op : public Rettype
70~]J8T+u {
na)_8r~ Left l;
<^paRKEa+# public :
z_)$g=9$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+L6$Xm5DAv ly@CX((W template < typename T >
E*vi@aI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KhvCkQMI@ {
_6(=0::x return FuncType::execute(l(t));
-6\9B>qa }
k,,}N9 3*<W`yed template < typename T1, typename T2 >
Pmb`05\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S"l&=J2dc {
]g :ZokU return FuncType::execute(l(t1, t2));
3@PVUJ0B| }
BlCKJp{m$ } ;
QPnc "! o^D{WH\p UpbzH(?# 同样还可以申明一个binary_op
<V{BRRx QHK$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YeVhWPn@ class binary_op : public Rettype
joq
;N]S {
aU@z\sQ Left l;
w&H7S{ Right r;
9]iDNa/D public :
+7w>ujeeJA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tH(Z9\L 7 )? xg=o/? template < typename T >
qyto`n7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FB""^IC?W {
G>j/d7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
f
36rU }
d hy= x +;T%7j"wz template < typename T1, typename T2 >
Z:}^fZP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4(NI-|q0 {
@gd-lcMYW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
h!.(7qdd }
`?:'_Ki } ;
KE_Ze\P +_<#8v 4d O>L" 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
Z'E@sc 9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9iUw7-) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Uvp?HZ\Z 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。
`&o|= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
GC~::m~ 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。。。
h W-[omr0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P VPwYmte 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)
;Zw28!#Rt 下面是修改过的unary_op
xnArYm U!h!z`RU54 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5g=" # class unary_op
],LOkAX {
2:]Sy4K{ Left l;
0o#lB^e;l 5v]xk?Eb public :
6-o Qs? `
H"5nQRV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NQb?&.C Gfvz%%>l template < typename T >
+1rJ ;G struct result_1
8w\&QX {
4P.ry|2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sdn]
f4 } ;
`bi5#xR GRNH!:e template < typename T1, typename T2 >
yfU1;MI struct result_2
|1neCP@ng {
E^rN) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zw0p} } ;
ka (xU#; 3cnsJV] template < typename T1, typename T2 >
Y{jhT^tKK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{*: C$"L {
)TxhJB5| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
KS%,N _F< }
DP?gozm Zy<0'k%U template < typename T >
$h2h&6mH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$HaM,
Oh;i {
z\\MLyS return OpClass::execute(lt(t));
b_B4 }
L
U7. (*p |Kzu } ;
hfY2pG9N
! _QU- 6K,AQ.=V2 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
<fP|<>s$@1 好啦,现在才真正完美了。
J9o]$.e 现在在picker里面就可以这么添加了:
/rquI y^ #PiW\Tq template < typename Right >
6pH.sX$!_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2nf{2edC {
"Aynt_a. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m$U2|5un& }
y+c+ / L8 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
F:\CDM=lS >B iJ/[9 5nk]{ G> V H#f
FU ,i'>+Ix< 十. bind
f\Qi() 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Er{yQIi0L 先来分析一下一段例子
\KTX{qI"f oR5 'g7? FN G] int foo( int x, int y) { return x - y;}
um[.r,++ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w|N LK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-ohqw+D 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
<FP&1Eg!| 我们来写个简单的。
0(]C$*~mk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z+;+c$X 对于函数对象类的版本:
XXO
huO_ARwK' template < typename Func >
,}J(& struct functor_trait
q>,i `* {
1B 2>8N typedef typename Func::result_type result_type;
#Hq XC\~n } ;
9Y0w
SOSW 对于无参数函数的版本:
DRal{?CH h]I ^%7 template < typename Ret >
$~_TE\F1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:X+7}!Wlo {
&)1+WrU typedef Ret result_type;
E<0Y;tR } ;
"Ln)v 对于单参数函数的版本:
%?K'egkp <5=^s%H template < typename Ret, typename V1 >
gd2cwnP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
K1jE_]@Z {
L,BuzU[1S typedef Ret result_type;
&S/KR$^ % } ;
wD4Kil=v 对于双参数函数的版本:
kid@*.I yj-BLR5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J#MUtpPdQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$)6y:t" {
?3[as<GZ8 typedef Ret result_type;
!?,rcgi } ;
2Lm.;l4YO 等等。。。
ca5Ir<mL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L2+~I<|> }qxwNmx template < typename Func >
Ub3^Js!b% struct func_return
IvO#tI {
Tw8$6KUW template < typename T >
g6MK~JG$?h struct result_1
BVU>M*k {
q9|'!m5K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`5:b=^'D/ } ;
RAPR-I;{ x= X"4Mj0) template < typename T1, typename T2 >
(/JiOg^cw struct result_2
"5,'K~hz {
^Yul|0*J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zr2oU '+ } ;
yCpU173V } ;
wX[g\,?}' IBZ_xU\2 ,:;ZzHzR0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|U)M.\h 8(]*J8/wt template < typename Func, typename aPicker >
E0G"B'x class binder_1
0.!_k )tu {
gA D, Func fn;
&]tZ6 aPicker pk;
0w)Gb}o$ public :
'>4H#tu "2# #Fcu= template < typename T >
Jpm=V*P struct result_1
Mh3Tfp {
J#ujI e typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QY|Rz(;m } ;
hT go 3RJsH:u8 template < typename T1, typename T2 >
vq/3a struct result_2
(l}W\iB'd {
/fv;`?~d* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#TS:|= } ;
,v ,#f
. Qh3BI?GZ'3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ZOw%Fw4B u0p[ltJ, template < typename T >
OXp(rJ*bK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#g=7fu{n: {
wwaw|$ return fn(pk(t));
h9RL(Kq{ }
:J6 xYy$ template < typename T1, typename T2 >
&PZ&'N|P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P.aN4 9`= {
S\io5|P return fn(pk(t1, t2));
RqB 8g }
4 ))Z Bq? } ;
A*^aBWFR /F@CrNFb( 4 '"C8vw. 一目了然不是么?
}l"pxp1K 最后实现bind
Ui|z#{8& }ff+RGxLIG *be"$Q template < typename Func, typename aPicker >
Opavno%& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?`hA :X< {
M47t(9krV return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Zo`_vx/{j }
Gn&=<q:H P_}wjz}9ZX 2个以上参数的bind可以同理实现。
w#}[=jy 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
uo`zAKM&A "rA-u)Te 十一. phoenix
i/|}#yw8A Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!{q_Q ! z_f^L %J0 for_each(v.begin(), v.end(),
D| |)H (
hU'h78bt( do_
Xrl# DN [
L0.F}~S cout << _1 << " , "
X~g U$ ]
T_)G 5a .while_( -- _1),
Ua%;hI)j$ cout << var( " \n " )
-kzp>= )
}i._&x`): );
_$+BYK@ &8\6%C 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ij5|P4Eka 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Nnx dO0X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B_mT[)ut 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L.2!Q3& ]$~\GE^ I
>aKa template < typename Cond, typename Actor >
WeZ?L|&%w0 class do_while
2Q=I`H_ {
'pj*6t1~ Cond cd;
>t#5eT`_ w Actor act;
d k/f_m public :
;oCSKY4 template < typename T >
|_njN struct result_1
S ^]mF>xX8 {
1 HY
K&
', typedef int result_type;
muAgsH$/ } ;
=O%'qUj`q =&Z#QD"vl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@.)WS\Cv#E 0oQJ}8t template < typename T >
@d|3c7` A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nc3usq {
8 qlQC.VA[ do
I= 2jQ>$Q {
J4%"38l act(t);
jP#I](\eG }
1>=%TIO) while (cd(t));
m*|G2 return 0 ;
hx! :F"# }
.cm9&&"Z } ;
o-<XR9,N* &'k:?@J[ ,Cd4Q7T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
O1Ynl`} 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。
}Gva=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。
+#L'gc 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。
8.HJoos 下面就是产生这个functor的类:
mWF\h>]|. {8 # |G)P
I`BH template < typename Actor >
;b}cn!U] class do_while_actor
7jw5'`;)" {
!i_~<6Wa7 Actor act;
{b|V;/ public :
Q[c:A@oW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[]doLt;J s.^+y7$ template < typename Cond >
Th
X6e picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.oM;D~(=9 } ;
5,|of{8 lWDSF]ZYV }Te+Rv7{E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'w0?- 最后,是那个do_
Ap~6Vu F. I\?b EMPujik- class do_while_invoker
FqZD'Uu7 {
v6H!.0 public :
BoXPX2: template < typename Actor >
=zR9^k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Yyw9IYB; {
@"B{k%+ return do_while_actor < Actor > (act);
ydMhb367| }
f\FqZ?w } do_;
0v#p4@Z >,.\`.0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'|}H,I{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5&.I9}[)j 最后来说说怎么处理break和continue
I+QM":2 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。
#r,!-;^'p 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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