一. 什么是Lambda
=r)LG,w212 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q:j~
kutS| 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,
l^XOW- ;u No8-Hm d
A'0'M y"Pd>61h class filler
K5rra%a-7 {
P5H_iH public :
`g_r<EY8/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m^\&v0 } ;
<-mhz`^ NBXhcfF it-]-=mqb 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:
0x,**6 !>"fDz<w` C;5`G
*e $|g
; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`M*jrkM]x .p]rS
=# g${JdxR: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bSz@@s. V%{WH} ek. @ 0c {+ Ibi{ 二. 战前分析
0~EGrEt 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。
s3T7M:DM4 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
[K@(,/$ c|d,:u# c^O&A\+; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@eZBwFe /* --------------------------------------------- */
qX`Hi9ja vector < int *> vp( 10 );
}VRl L>HAC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
oB%_yy+ /* --------------------------------------------- */
&qK:LHhj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:
h(Z\D_ /* --------------------------------------------- */
gkX7,J-0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0Vrs bkS /* --------------------------------------------- */
Z^}[CQ&Am for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{/(.Bpld /* --------------------------------------------- */
(t\U5-w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
IRdR3X56 6O/c%1VHA3 )Fp$
*]| S8B?uU 看了之后,我们可以思考一些问题:
?E_;[(Mcr 1._1, _2是什么?
nbB*d@" 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/IY 2._1 = 1是在做什么?
:5['V#(o 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。
u;]xAr1 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:3S@n(} k$ T ;Xa
N 三. 动工
2y \ogF 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zRa2iCi ar\K8mj *7-rm '
tHa5` template < typename T >
}zS5o
[OE class assignment
H]
g=(
%ok {
0{uaSR T value;
9R2"(.U public :
1<fW .Q) assignment( const T & v) : value(v) {}
'l`prp3 template < typename T2 >
)[cuYH> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K3<A<&W_- } ;
;BqCjS%`N n((A:b zfE8=d8U 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>MKj~Ud 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zH Z;Y^{+ n1b:Bv4"]# lz::6} \K~wsu/?` class holder
-ycdg'v {
<YtjE!2 public :
F~qZIggD template < typename T >
Ll-QhcC$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
y 3o3 G {
4Ngp - return assignment < T > (t);
j}B86oX }
yci} #,nb } ;
+}M3O]?4 `'^o45 \v6lcAL- 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:
Z\U r F0 T&MhSJf# static holder _1;
$Hj;i/zD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r#2Fk&Z9 Z~QLjv&$/r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xp'Q>%v 而不用手动写一个函数对象。
.4 U*.Rf
8Z_ 4%vUBg <K<#)mcv +-(,'slov 四. 问题分析
JKfJ%yy | 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。
!H)- 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。
rm9>gKN;# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
q^sZP\i,*; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4oH ,_sr 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"OK[uug ypG*41 五. 问题1:一致性
1AN$s
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ppNMXbXR 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
NN=^4Xpc: 23i2yT struct holder
G`kz 0Vk {
U|Gy 9" //
Uavl%Q template < typename T >
"O0xh_Nr T & operator ()( const T & r) const
8{/.1: {
6
iMJ0 return (T & )r;
c`p'5qz }
<$zhNu~ } ;
M2|h.+[Q E/a2b(,Tg 这样的话assignment也必须相应改动:
pc0{ Y1I)w^}: template < typename Left, typename Right >
\.O&-oi class assignment
Wh| T3& {
/z4c>)fV Left l;
pvsa?z;rP Right r;
M*ZN]9{^. public :
Y
0Fq-H assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@`C'tfG/4 template < typename T2 >
D?"P\b[/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DE/SIy? } ;
isd-b]@:Lc TUC)S&bC 同时,holder的operator=也需要改动:
YfB)TK\W9/ 85H\v_[ template < typename T >
9QLG:(~; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d[p2?] {
<>9!oOa return assignment < holder, T > ( * this , t);
SU4i'o }
]#^v754X^T ]S[/a 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.4[3r[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T\bP8D gee~>l return l(rhs) = r;
m<-!~ ew 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。
4jC)"tch 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h2f8-}fsq I2}eFz&FE template < typename Tp >
f+uyO7 class constant_t
+"<+JRI(M5 {
*0^~@U const Tp t;
F[Mwd &P@ public :
fxPg"R!1i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2{63:f1c`' template < typename T >
0jlM~ H const Tp & operator ()( const T & r) const
n.2:fk {
j\~,Gtn>Z return t;
=FhP$r* }
0LH6G[ } ;
_8u TK%| r5S/lp+Y+N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;Go^)bN
; 下面就可以修改holder的operator=了
S\8v)|Pr $$NWN?H~ template < typename T >
}rfikm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}#H,oy;Dz {
!Z:XSF[T return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^wd@mWxx }
mXp#6'a zT78FliY6 同时也要修改assignment的operator()
+`k30-<P [m0X kvd template < typename T2 >
/"?DOsJ. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W<prY 现在代码看起来就很一致了。
8(\}\4G_ s<F*kLib 六. 问题2:链式操作
(b f
IS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"Esl I 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。
Mww ^ 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。
\(j*K6# 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。
.yZLC%} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dE_Xd:> lEFd^@t template < typename T >
H575W"53 struct result_1
_Pqq* {
Uw.')ZY= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z5 IWoY } ;
bKCE;Wu:G ;F"!$Z/ 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:
MIIl+ y ;[~(Yg[ template < typename T >
js81@WX!c struct ref
H
u;"TG {
1 6zxPSTr} typedef T & reference;
)DXt_leLg } ;
<3B^5p\/ template < typename T >
kPs? struct ref < T &>
KM?4J6jH {
J#Hh4Kc typedef T & reference;
~TRC-H } ;
V)<>W_g XY'8oU`]{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
R<&Euph +ausm!~6 template < typename T >
I
</P_:4G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f $Agcy {
"i;.> return l(t) = r(t);
xO )c23Z)] }
c]|vg=W 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j;-Wf6h{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dw <i)P^
~rBFP) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
_
l`F}v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OX;(Mg| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.pUB.l$) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
lw9jk`7^ 最后的布局是:
ZxnPSA@% Add
'lZlfS:Z8 / \
ES+CAwqf Divide 5
pKc!sdC / \
N# }w1] _1 3
_k2R^/9Ct% 似乎一切都解决了?不。
QAV6{QShj 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。
2O=$[b3 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
jV sH OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
]AY 4bm Ww-x+U\l template < typename Right >
..8t1+S6] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#AGO~#aK Right & rt) const
S!8<|WO^t {
uBbQJvL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.Od:#(aq }
:b44LXKCP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]%6%rq%9C XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
k={D!4kKz 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
U7x 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
V|'@D#\ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"mJo<i} 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
l ubsL I 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
#EzhtuHxn %]LoR$|Y template < class Action >
#7 O7O~ class picker : public Action
%HG+|)b {
.:j{d}p} public :
q0+N#$g# picker( const Action & act) : Action(act) {}
-NwG'
U~ // all the operator overloaded
` 7iA?; } ;
%Y ZCdS fxcE1=a 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。
FvT4?7- 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:
NRx 7S9W W8 g13oAu" template < typename Right >
}'P|A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uBww {
4~Cf_`X}] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Jq` Dvz }
G ky*EY m-O*t$6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j_rO_m <8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:(~<BiqR( nN{DO:_o template < typename T > struct picker_maker
RkG?R3e {
P}Ig6^[m\ typedef picker < constant_t < T > > result;
w]gLd } ;
E^rBs2;9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.\a+m {
R9A:"sJ typedef picker < T > result;
2@a'n@- } ;
KJT N"hF DIGw4g4Kt 下面总的结构就有了:
6Mc&=}bV functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Vl1.]'p_ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
VzSkqWF/" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lD$s, hp 至此链式操作完美实现。
zRjbEL {1)b LG|$ VDnrm* 七. 问题3
w~B1TfqNo 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。
K;"H$0!9 WDY\Fj template < typename T1, typename T2 >
k H65k ( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p_Xfj2E4c {
bnfeZR1m_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X{#^O/ }
q,fp
DNo _(f@b1O~ 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:
c(hC'Cp "T5jz#H#/ template < typename T1, typename T2 >
qOG@MR(5 struct result_2
4}N+o+ {
15 {^waR6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|5;,]lbt } ;
s>G6/TTH6 65 zwi- 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?
^iEf"r 这个差事就留给了holder自己。
|h $Gs2 *=@8t^fa86 ',hoe template < int Order >
?3N/# class holder;
]rGd!"q template <>
+jrx;xwot class holder < 1 >
Z6gwAvf< {
2f:h z public :
D?E
VzG template < typename T >
pu MVvo struct result_1
G--vwvL {
D7pQWlN\ typedef T & result;
Y_*KAr'{P } ;
@GAj%MK$ template < typename T1, typename T2 >
;L87
%P(. struct result_2
s8(Z&pQ {
$!G|+OuTR typedef T1 & result;
umPnw } ;
!"phz&E5ah template < typename T >
4Ty?>'*| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xy>$^/[$ {
jR1^e$ return (T & )r;
Nkb%4ofKqu }
fX9b1x template < typename T1, typename T2 >
("A45\5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{!(
htg; {
w:B&8I(n}w return (T1 & )r1;
{C`M<2W] }
=KR^0<2r } ;
vH6(p(l >7a
ENKOg: template <>
fPN/Mxu class holder < 2 >
r|Uz? {
J-=fy^S5 public :
f4<~_ZGr template < typename T >
r8R7@S2V' struct result_1
n)cc\JPQ {
71Q`B#t0'Z typedef T & result;
>*/
|tL } ;
f(}&8~ & template < typename T1, typename T2 >
\W_ Dz*N struct result_2
++w{)Io Z {
~+ae68{p typedef T2 & result;
U'b}%[ } ;
49/2E@G4. template < typename T >
$igMk'%Nmb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZK{1z| {
jY9tq[~/ return (T & )r;
hQ%X0X, }
ZyU/ .Uk template < typename T1, typename T2 >
!K_<7iExI\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\Q`#E'? {
LCRWC`%& return (T2 & )r2;
hBZh0xy }
:n<l0 } ;
~>]Ie~E: ( ;mV>k_AG pkIQ,W{Ke 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) _ VdB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
]Gm&Kn> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[PrJf"Z " -[=@'NP return l(i, j) = r(i, j);
8f?o?c| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~Gg19x.#uW `h'Ab63 return ( int & )i;
%,N-M]Jf return ( int & )j;
"}uu-5]3 最后执行i = j;
T?n [1%K 可见,参数被正确的选择了。
P'5Lu C>l (4*S 4`CO>Q M(^IRI- qsN}KgTjg 八. 中期总结
$43CNnf3N 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
>&Ye(3w& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
50S*_4R 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>hnhV6ss 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}&ew}'*9) qqYQ/4Ajw dZ,7q_r,~ tr
8Q{ N:^4OnVR 00W_XhJ 九. 简化
<1V>0[[e 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
h1j1PRE 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
aIfB^M*c5 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
w `M/0.)V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,;=
S\ +-*/&|^等
iQh:y:Jo1& 2. 返回引用。
p{V(! v| =,各种复合赋值等
sYTToanA$? 3. 返回固定类型。
j,_{f =3; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f`J[u!Ja 4. 原样返回。
s;[64ca]Q operator,
Q!fk|D+j 5. 返回解引用的类型。
HBa6Y&)< operator*(单目)
G)5Uiu:^X 6. 返回地址。
/X\:3P operator&(单目)
e+MsFXnB8 7. 下表访问返回类型。
.fzns20u operator[]
+zFEx%3^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
RoD9 operator<<和operator>>
l~`JFWur] \ ]h$8JwV OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
/3`fO^39Ta 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#
WL5p. xiQd[[(sM template < typename Left >
1$c[G}h struct value_return
kb*b|pWlO {
M
w+4atO4[ template < typename T >
`? f sU struct result_1
TsRbIq[
{
49#?I:l typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m`3gNox } ;
VS<w:{* QRY7ck:N template < typename T1, typename T2 >
`MMZR=LA struct result_2
<daBP[ {
'^t(=02J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2f0_Xw_V_ } ;
| i'w"Tz4 } ;
Ef6LBNWY. hniTMO qQ<7+z<4KP 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Fc"+L+h@W yH@2nAn 下面我们来剥离functor中的operator()
~\+mo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'P >h2^z O%s?64^U return l(t) op r(t)
cy_zEJjbD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^t)alNGos return op l(t)
O$&4{h` return op l(t1, t2)
k{C|{m return l(t) op
)0@&pEObm return l(t1, t2) op
w3oe.hWP3N return l(t)[r(t)]
9O#?r82 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ru`7Xd. oO,"B8a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.*w3 ryQ 单目: return f(l(t), r(t));
Zv1/J}+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
E@ !~q 双目: return f(l(t));
=^3B&qQNq return f(l(t1, t2));
m[*y9A1 下面就是f的实现,以operator/为例
cX-)]D /SYzo4( struct meta_divide
WO6; K] {
A&;Pt/#' template < typename T1, typename T2 >
K"ytE2:3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e/u(Re {
r)t-_p37 return t1 / t2;
Xc@%_6 }
4EEXt<c. } ;
X6c ['Zrc 0f|nI8,z 这个工作可以让宏来做:
V\><6v sr,8Qd0M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
h7W<$\P template < typename T1, typename T2 > \
B6a
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,!g%`@u 以后可以直接用
<)9E .h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mMV-IL 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
Q|J$R (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
O0#9D'{ ~f>km|Q{u H;eOrX{GT 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
VYN1^Tp e$@a zi1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W_N!f=HW class unary_op : public Rettype
4wQ>HrS)( {
Gj([S17\0: Left l;
CpF&Vy K public :
S~LTLv:> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s;-%Dfn \?.Tq24 template < typename T >
@#5PPXp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u~a@:D/F{G {
v5o@ls return FuncType::execute(l(t));
86\B|! }
Arb-,[kwN KFMEY\ 6\h template < typename T1, typename T2 >
x?B 8b-* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u0& dDZ {
oVSq#I4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
;iEFG^'tG }
KUqD<Jj? } ;
HNtl>H ?rn#S8nNx< y7CrH=^jc 同样还可以申明一个binary_op
}PDNW 0if~qGm=! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+b]+5! class binary_op : public Rettype
9fL48f$ {
7&z`N^dz{ Left l;
"ewB4F[ Right r;
q9&d24| public :
^g56:j~? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;ywQk| r P7GF"/ template < typename T >
o!+jPwEU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R\wG3Oxol {
lx&ME#~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
7Q9zEd"d }
\WeGO.i- ?0VLx,kp template < typename T1, typename T2 >
yr
/p3ys typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7BhRt8FSD+ {
a~F`{(Q2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SrVJ Q~:> }
`<L6Q2Y>j } ;
}~RH!Q1 |H4/a;]~ "3i=kvdz 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
S?5z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g2<xr;<t^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Px)/`'D 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。
xv{iWJcs 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3Yd)Fm 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+>l][ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?N|B, F 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)
i}5
#n 下面是修改过的unary_op
Uv06f+P( @edi6b1W template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:h&*<!O2B` class unary_op
[yF4_UoF {
ega< {t Left l;
Tl!}9/Q5E: sGCV um} public :
WlnI`!)d *zy0,{bl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,&sBa{0 9*%Uoy: template < typename T >
" (+># struct result_1
46dh@&U {
K/y#hP typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'~E&^K5hr } ;
5UwaBPj4 q
lL6wzq, template < typename T1, typename T2 >
TY,w3E_ struct result_2
,!f*OWnZ {
shlL(&Py typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j!;?=s } ;
G!54 e )h~MIpWR template < typename T1, typename T2 >
SZCFdb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?hS n) {
m#'2
3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W)F2X0D> }
JeJc(e 7K`A2 template < typename T >
bQ=R, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J}coWjw`q {
R4"g?
e return OpClass::execute(lt(t));
MdWT[ }
0j1I hIw<gb4J% } ;
qPpC )6-Q 5vL]Y)l 6|05-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
AO9F.A<T5 好啦,现在才真正完美了。
X.,1SYG[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*N$#cz
tLpDIA_8 template < typename Right >
HzM^Zn57% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ejwFQ'wTx {
a`CsL Bv& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PCs+`
WP!M }
[KR`%fD0 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
8KD7t&H +gTnq")wnI c8gdY` //W<\ S*:b\{[f> 十. bind
;""V s6 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
;h3uMUCml 先来分析一下一段例子
2Ni$
(`" Jjz:-Uqq2 +E QRNbA int foo( int x, int y) { return x - y;}
)L`0VTw'M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
16 o3ER bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H~@E&qd 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。
2-u>=r0L 我们来写个简单的。
QhK]>d. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Gu&?Gn oc 对于函数对象类的版本:
fw_V'l#\ ^zQ;8)ng template < typename Func >
U]fE(mpI9 struct functor_trait
pHY~_^B4& {
R{3f5**0 typedef typename Func::result_type result_type;
jGEUl=W
} ;
j3 ~: \H 对于无参数函数的版本:
JPgV7+{b[ '1=t{Rw template < typename Ret >
MZE8Cvq0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
7
#_{UJ% {
x9
<cT' typedef Ret result_type;
)k3zOKZ; } ;
AMvM H 对于单参数函数的版本:
H;}V`}c<` CJ&0<Z}{m template < typename Ret, typename V1 >
ZYrXav< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&M~*w~w` {
.8l\;/o| typedef Ret result_type;
\Btv76*, } ;
&D
uvy#J 对于双参数函数的版本:
IyYC).wU} ;]MHU/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$r9Sn struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b3x!tuQn {
8OZc:/ typedef Ret result_type;
waW2$9O } ;
5FnWlFc 等等。。。
z:|4S@9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
IR|AlIv AU$W=Z* template < typename Func >
:Cw|BX@??U struct func_return
S[{#AX=0 {
'6fMF#X4F template < typename T >
%K
/=7 struct result_1
{Os$Uui37\ {
h{yqNl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
goeWZ O } ;
z![RC59S Ip(
IGR" template < typename T1, typename T2 >
S?*v p= struct result_2
-d6|D?}S {
mKPyM<Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L\5j"]
}` } ;
>.SU=HG; } ;
1/3Go97/qV WtFv"$V v$w!hYsQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
h2!We# \Zqgr/.w/ template < typename Func, typename aPicker >
kp[+Iun? class binder_1
G#8HY VF {
qn6Y(@<[ Func fn;
W{At3Bfy aPicker pk;
[(w_!|S public :
1Qtojph &n6mXFF#>P template < typename T >
N0sf
V struct result_1
4_8%ZaQ\.? {
a [iC!F2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%7Z_Hw } ;
y|nMCkuX t%n1TY, template < typename T1, typename T2 >
UBrYN'QRNt struct result_2
pcv (P {
x,STt{I= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*]p]mzc } ;
C6ZM#}I$l $OHY^IE( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#]oVVf_ YL=?N k/ template < typename T >
j Aw&5, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]YQlCx` {
B8'" ^a^&- return fn(pk(t));
i))S%!/r~ }
cV_nYcLkz template < typename T1, typename T2 >
C#`eN{%.YT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}L{en {
ync2X{9D return fn(pk(t1, t2));
zJOjc/\
}
G7DEavtr } ;
9;k_"@A6 l!<Nw8+U E#`=xg 一目了然不是么?
!1]72%k[ 最后实现bind
K~5QL/=1 p}hOkx4R\ 7KnZ template < typename Func, typename aPicker >
cj`g)cX| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=M>1;Qr<Z/ {
D%N^iJC,9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=2BGS\$# }
j#"?Oe{_1 I&U?8 2个以上参数的bind可以同理实现。
KtU I(*$` 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。
YBN@{P$ p)N= 十一. phoenix
.vj`[?T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DmM<Kkg.J lplEQ]J| for_each(v.begin(), v.end(),
WLQm|C, (
4*g`!~) do_
7JD
jJQy [
rJ4O_a5/ cout << _1 << " , "
(GJ)FWen0" ]
wbshKkUh_* .while_( -- _1),
YQvN;W cout << var( " \n " )
y~w2^VN= )
w7$*J:{ );
Q9H~B`\nQ qYBoo]}a 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:
X#j-Ld{j 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
Wjn1W;m&g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>c*}Do{lG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!s06uh B?'`\q)UL nPj%EKdY4 template < typename Cond, typename Actor >
dq28Y$9~ class do_while
INOw0E[ {
a?/GEfd Cond cd;
dkt'~ Actor act;
Mf
Dna>,Y public :
w,cfSF;=tC template < typename T >
3,+)3,N struct result_1
E%t_17,=j {
im_WTZz2P typedef int result_type;
Jiyt,D*wX } ;
m{
.'55 "ys#%,Z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Xi^3o 7"Sw))H| template < typename T >
<UOx >=h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
laG@SV {
l&S2.sC do
1P:r=Rt/ {
AC@WhL act(t);
AA"?2dF }
obKWnet while (cd(t));
9bRlSb@ return 0 ;
zs<W>gBq }
(=}cc } ;
Mo\LFxx>4{ :p0|4g :'9%~q.D4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HpSmB[WF 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
o?$kcI4 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。
{L5!_]6 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。
y.AVH`_u 下面就是产生这个functor的类:
\Z-T)7S r63_|~JVB< 55MrsiW template < typename Actor >
_\hZX|:] class do_while_actor
G=W!$(: {
YhYcqE8 Actor act;
0OO$(R* public :
3o&PVU?Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.[%em9u 8\+kfK template < typename Cond >
D's'LspQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZqT?7 |i } ;
_-eF
&D ,_@C(O PXqLK3AE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3^AycwNBA 最后,是那个do_
eL3HX _2( 7cV9xIe^ 2?9 FFlX class do_while_invoker
0g}+%5]yg {
AuuZWd public :
<7N8L template < typename Actor >
qR^KvAEQSo do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\g<9_ {
4A6D>ChB'E return do_while_actor < Actor > (act);
Vw.c05 x }
X~ |P } do_;
)nmLgsg ):OGhWq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NSH20$A< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}_93}e 最后来说说怎么处理break和continue
}`#OA]NZ 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。
dR~4*59Bg 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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