一. 什么是Lambda
L{Kl! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T1W H 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,
%2^wyVkq: ?OF9{$m3? =U,mzY( yrQfPR class filler
s0*@zn>h {
j-TRa,4bN public :
#gSLFM{p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<Xl/U^B } ;
{ {@* G*%:"qleT$ ~NG+DyGa= 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:
`PS>"-AY2 w'7=CzfYn 5Sx.'o$ B\Uocn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lL"ANlX-P ki'CW4x /a?qtRw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-~v1@ G-eSHv ndS8p]P&o( Er@OmNT 二. 战前分析
Ri;_
8v[H| 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。
Aqo90(jffx 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
)SyU 7mtX/w9 O#?@'1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IA680^ /* --------------------------------------------- */
VCQo3k5
{ vector < int *> vp( 10 );
z4{:X Da transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5]~451 /* --------------------------------------------- */
oMHTB!A=2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2(H-q( /* --------------------------------------------- */
d;.H9Ne int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
52t6_!y+V /* --------------------------------------------- */
*cAI gO7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
aM YtWj /* --------------------------------------------- */
/_</m?&.U& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
I'0{Q`} cG,zO-H fs0EbVDF vX|5*T`( 看了之后,我们可以思考一些问题:
ZaF9Q% 1._1, _2是什么?
v"-K-AQjB 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。
<h%I-e6 2._1 = 1是在做什么?
T,h9xl9i 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。
wEC,Mbn 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。
b)@rp d
r$E:kr Dvm[W),(k 三. 动工
pD;fFLvN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:f~qt%%/ p v]" 2'aQ # p2`9o *" +u^ template < typename T >
%S/?Ci class assignment
1P?|.W_^1 {
Z}S7%m T value;
Vrs?VA`v$ public :
qyP={E9A assignment( const T & v) : value(v) {}
ZlP+t> template < typename T2 >
MI)v@_1d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
b_^y
Ke^W } ;
?NR&3q xJ9aFpTC LkXho>y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
; Vpp1mk| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Lg{M<Q)4 }:57Ym)7w 7 j6< B>g(i=E class holder
u9fJ:a {
y/+IPR public :
Q89fXi0Ivb template < typename T >
Z)md]Twt assignment < T > operator = ( const T & t) const
\/ipYc {
}$i/4?dYsQ return assignment < T > (t);
9}5o> iR }
~*x 2IPiH } ;
1!NrndJ I }=Ul8
< ~G 3txd 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9BAvE\o0 _@W1?;yD static holder _1;
FLXn%/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-e"A)Bpl( :kFPPx? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;GIA`=a% 而不用手动写一个函数对象。
w[C*w\A\M b0Dco0U( RFoCM^ ?tA%A 四. 问题分析
EjMVlZC> 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
m`}mbm^ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
4AMe>s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
U~USwUzgY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3&mpn, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E^A S65%bL Lv#0-+]$Bt 五. 问题1:一致性
0TZB}c#qT 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?|
sUU[QP- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.N( X.C Q[?R{w6 struct holder
"By$!R-& {
tQas_K5 //
KWojMPs template < typename T >
+P8CC fPu T & operator ()( const T & r) const
)ZI#F] {
Em !%3C1r return (T & )r;
"$pbK: }
u`D _ } ;
4}s'xMT! OTl9MwW 这样的话assignment也必须相应改动:
.>z1BP:( [!4xInS template < typename Left, typename Right >
?5J>]: +ZZ class assignment
"YaT1`Kr {
8i5S
} Left l;
;dPaWS1D
Right r;
U!NuiKaQ26 public :
zXD/hM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h8X[*Wme template < typename T2 >
lrj&60R`w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bv VkN } ;
b$yIM &>]U c%JK 同时,holder的operator=也需要改动:
6~Dyr82"B *V7mM? template < typename T >
r}es_9*~Z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qYJ<I'Ux O {
+Gg|BTTL/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
P;o{t }
JsNj!aeU% qS9<_if2 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
D'vaK89\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3&CV!+z :;eQ*{ `\ return l(rhs) = r;
'%wSs,HD 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
m#8(l{3| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kJpO0k9?eY Hi$R"O
( template < typename Tp >
@6|<c class constant_t
(xHu@l!] {
\Oq8kJ= const Tp t;
*hru);OJr public :
,
^K.J29 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
c?e-2Dp( template < typename T >
x"g)pGsT const Tp & operator ()( const T & r) const
S3l^h4 {
wU>Fz* return t;
/,\U*'- }
1Y*k"[?dW } ;
8lzoiA_9 Le:C8^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[^s;Ggi9 下面就可以修改holder的operator=了
dW%t ph fLqjBG]< template < typename T >
q&J5(9]O|L assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$y&W: {
LWm1j:0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bm 4RRI }
Y!_{:2H8p IdN3Ea] 同时也要修改assignment的operator()
/ Ws>;0 mvK^') template < typename T2 >
y: x<`E= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W#~7X 现在代码看起来就很一致了。
kl]MP}wc rR :ZTfJs" 六. 问题2:链式操作
tT>LOI_z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bXvO+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。
`-.2Z
0 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。
@fYVlHT%E 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。
r
dSL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)ds]fvMW]N *U,JQ template < typename T >
NS2vA>n8R struct result_1
vQyY
% {
Vx2/^MiXy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Yi?bY } ;
g i6s+2 L7;~4_M9.V 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:
oe] *Q 4NW!{Vw , template < typename T >
KD,3U/3 struct ref
#
:k= {
"A"YgD#t typedef T & reference;
Qy0w'L/@ } ;
~qj(&[U{c\ template < typename T >
,c|MB struct ref < T &>
't}\U&L.{ {
!IdVg $7 typedef T & reference;
_wK.n.,S~ } ;
R%RxF=@ &TBFt; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xws{"m,NX~ Q&xH template < typename T >
c>K]$;} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W/bW=.d
Jd {
-
[h[ return l(t) = r(t);
#i@f%Bq- }
X':FFD4h 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。
Ajm!;LA[jO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}LS8q EN\cwa#FU 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
}n4 T!N _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
lbda/Zx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(Fon!_$: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
KCyV |,+n 最后的布局是:
sdZ$3oE. Add
mdEJ'];AH / \
0|FxSc Divide 5
'Og@<~/Xy / \
?LmeZ}K _1 3
olv?$]
似乎一切都解决了?不。
p"p~Bx 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。
h8asj0 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。
wpM2{NTP 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:
;6P>S4`w 4F|79U # template < typename Right >
@d0f +9d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K<*6E@+i Right & rt) const
aE5-b ub c {
kZz'&xdv'. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"ktuq\a@ }
I{cH$jt< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K 77iv XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
i`2SebDj'w 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
c%/b*nQ(= 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
P-Y_$Nv0g 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。
C7ivAh 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?
g,._3.D 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:
YUEyGhkMV{ ESRj<p%W template < class Action >
hJ{u!:4 class picker : public Action
N9_* {HOy {
=WT$\KYGv
public :
sh_;98^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
iibG$?( // all the operator overloaded
cDY)QUmi } ;
Sc[#]2 } s)]j X 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。
I;t@wbY, 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:
tJ6@Ot t|>zke!' template < typename Right >
s;9Du|0f^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
q-<DYVG+ {
?Tc#[B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:E.a.- }
3@I0j/1#k1 />S^`KSTM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pNb2t/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。
Sk|e#{ )*]A$\Oc[ template < typename T > struct picker_maker
R7Y_ 7@p {
x8rg/y typedef picker < constant_t < T > > result;
pr#%VM[':R } ;
WT ;2aS: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
SUUNC06V {
Wn=sF,c typedef picker < T > result;
c9-$^yno } ;
<l5i%? =tP9n ;D 下面总的结构就有了:
FYYc+6n 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。
T%eBgseS 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。
}:IIk-JoC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fwz:k]vk 至此链式操作完美实现。
G{} 2"/ zkRAul32| Z&n[6aV'F 七. 问题3
t`H1]`c? 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。
D!o[Sm}JO[ fIoc)T template < typename T1, typename T2 >
d^}p#7mB\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H]/~
#a {
" !EnQB= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M_ukG~/ }
o0R?vnA= {1Ra|,; 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:
(+|+ELfqW 5I2,za&e template < typename T1, typename T2 >
,>-D xS struct result_2
blgA`)GI {
27D*FItc
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
TWp w/osW } ;
[Y](Y3 /.N Qfn:5B]tI 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?
#<*.{"T 这个差事就留给了holder自己。
s?EQ -O *_+8f 6j|Ncv template < int Order >
05LkLB class holder;
n=<c_a)Nb template <>
2o?j{K class holder < 1 >
U80=f2 {
,j*9 ) public :
i=Qy?aU? template < typename T >
wb.yGfJ struct result_1
_aFe9+y {
0V~zZ/e typedef T & result;
64?HqO
6( } ;
"bhK%N; template < typename T1, typename T2 >
Nnh\FaI struct result_2
NuQ!huh {
e v$:7}h= typedef T1 & result;
F\DiT|?} } ;
dun`/QKV template < typename T >
U*C^g}iA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H@uu;:l<7A {
x2B8G;6u return (T & )r;
`}?;Ow&2CY }
WA(x]"" template < typename T1, typename T2 >
0 %~~IT}U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t.9s4 9P {
\}jA1oy return (T1 & )r1;
3*h"B$g! }
lJdBUoO } ;
bh.&vp.kP UOZ+&DL,L template <>
EQ$k^Y8 " class holder < 2 >
UDG1F_&h {
/"Vd( K2Z public :
XjN4EDi+E template < typename T >
KmNnW1T struct result_1
|HmY`w6*z {
PMytk`<`zw typedef T & result;
cHvm } ;
JUr
t%2 template < typename T1, typename T2 >
\78E>(`' struct result_2
qYA~Os1e {
SI!A?34 typedef T2 & result;
!.6n=r8d } ;
F{ %*(U template < typename T >
@U_CnhPQq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ef`_
n+` {
`<nxXsLe return (T & )r;
gq?7O< }
fd
)v{OC template < typename T1, typename T2 >
P2'N4?2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(mIjG)4t {
p]mN) return (T2 & )r2;
{mJ'
Lb0; }
r:bJU1P1$s } ;
tB4mhX|\ }nlS&gew^ @R5^J{T 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> >。
v'i'I/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)$!b`u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5_;-Qw kO\ O$J^S return l(i, j) = r(i, j);
LI%dJ*-V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
t5+p]7 Y1h)aQ5{ return ( int & )i;
a?-&O$UHf\ return ( int & )j;
6k
t,q0 最后执行i = j;
zFjz%:0 可见,参数被正确的选择了。
.P1WY p^8a<e?f~f xxur4@p! 8oJl ] [#Qf#T%5h 八. 中期总结
;U=b6xE 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:
G[>NP#P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u+j\PWOtm 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"9_$7.q<y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3:iEt (iCI S"&Gutu3o >`AK'K8{M N6._Jb N0p6xg~ a^%)6E.[, 九. 简化
p3A9<g 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
LFax$CZc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VO0:4{- 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:
5mZ2CDV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TLsF c^X +-*/&|^等
{5B j*m5 2. 返回引用。
q}t]lD
%C =,各种复合赋值等
MDF_Xr-hZ 3. 返回固定类型。
"SMJ:g", 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Tdcc<T
4. 原样返回。
gML8lu0) operator,
_Q1p_sdg 5. 返回解引用的类型。
E<jajYj operator*(单目)
Lng. X8D 6. 返回地址。
P*6m~`"5 operator&(单目)
!.'D"Me> 7. 下表访问返回类型。
xqX3uq operator[]
1'o[9- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'V?FeWp operator<<和operator>>
9qftMDLZJ\ F%6wdM W 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。
o-@01_j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F-s{#V1= y$%oR6K7- template < typename Left >
7Y8~")f struct value_return
<YW)8J {
Z{B
e template < typename T >
7su2A>Ix struct result_1
qTJ0}F {
M#gxiN typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"%Ok3Rvv } ;
." xP{ m8L *LB template < typename T1, typename T2 >
KM;H '~PZi struct result_2
,1{qZ(l1 {
%j\&}>P4$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ui>jJ( } ;
Kzrd<h]`) } ;
uP* kvi:e RxqNgun@
)c4tGT< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
YD[HBF)~j 5[4wN(
) 下面我们来剥离functor中的operator()
` Tap0V 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tBGLEeL/. `TPIc return l(t) op r(t)
U\P4ts return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$rXCNew( return op l(t)
+KbkdYZ return op l(t1, t2)
qj;i03 +@ return l(t) op
=_`q;Tu= return l(t1, t2) op
]`)5 Qe4 return l(t)[r(t)]
&?R/6"J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
V| V9. rC!O}(4t%$ 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:
J:Fq i p 单目: return f(l(t), r(t));
qGA|.I9, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^UKAD'_#%O 双目: return f(l(t));
ms0V1` return f(l(t1, t2));
}*(_JR4G 下面就是f的实现,以operator/为例
sm`c9[E 7y=O!?* struct meta_divide
{rcN_N% {
s;I
@En template < typename T1, typename T2 >
"<=4]Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
h\[@J rDa {
`o{ Z;-OF return t1 / t2;
-|FHv+ }
>UCg3uFj } ;
TnN
ythwZ ]R""L<K%HF 这个工作可以让宏来做:
P*!`AWn JH\:9B+:L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Hl}lxK,] template < typename T1, typename T2 > \
:f[ w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|~5cNm 以后可以直接用
TBt5Nqks- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GM2}]9 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
![%wM Pp (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。。。)
c[ZrQJ [e` |< 8n5~K.;< 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
R:f!ywj% <XLaJ;j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d0)]^4HT|y class unary_op : public Rettype
?+.mP]d_ {
#A5X,-4G Left l;
UE^o}Eyg public :
=Q<VU/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z|C,HF+m. )>1}I_1j) template < typename T >
+UDt2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F:m6Mf7L {
D=^&?@k< return FuncType::execute(l(t));
dXxf{|gk> }
5@5*}[M _5rKuL template < typename T1, typename T2 >
c~tl0XU1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZRf9 'UwS {
ULt5Zi return FuncType::execute(l(t1, t2));
WkiT,(i }
6agq^wI } ;
}OEL] 5 i!2k f |aLK_]! 同样还可以申明一个binary_op
ow \EL e$s&B!qJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XnP?hw% class binary_op : public Rettype
Z5v_- +K {
5)< Y3nU~ Left l;
48wt Right r;
W7n^]~V public :
YA
pC|R,^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T^;b98* N*36rR$^ template < typename T >
DyqqY$ vH( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-]^JaQw {
;+\h$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
b|-)p+ba }
;-`NT`
#2 SY5}Bu# template < typename T1, typename T2 >
(xW+* % typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=u}~\ 'd {
+A8q.-N
G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nnn\ }
Z$J-4KN
} ;
4}DFCF%B _OG9wi(Fpx )yyH_Ax2 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
[lML^CYQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ZY,$oFdsi DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'l(s)Oa{M: 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。
zI[<uvxzW` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/lR*ab 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。。。
^S`hKv&87 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2n3&uvf'TL 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)
f5F-h0HF`[ 下面是修改过的unary_op
bz>\n"' K W&muD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
HsTY* ^V class unary_op
R=.?el {
xY]q[a?cy Left l;
*=oO3c0|b, 4AEw[(t public :
'GezIIaH Jd/d\P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d,?D '/ )A*53>JV template < typename T >
W#U|;@" struct result_1
9]+zZP_# {
lwfS$7^P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4*Hzys[{ } ;
BDf M4 F)~>4>hPr template < typename T1, typename T2 >
/TsXm-g# struct result_2
l F64g {
Iq%<E:+GL typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$yi:0t8t } ;
564L.^$@| />E
ILPPb template < typename T1, typename T2 >
!4Zy$69R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_w\i ~To! {
*Zg=cI@)( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m19\H }
c/88|k JYj*.Q0 template < typename T >
e1XKlgl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tXA?[ S {
\dU.#^ryp return OpClass::execute(lt(t));
9IXy96]]6 }
8nBYP+t,e #Hr'plg
8 } ;
s:lH4B y@v)kN)Y9\ {HY3E}YJL 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
<ot`0 好啦,现在才真正完美了。
KWDH
35 现在在picker里面就可以这么添加了:
muXP5MO ch%zu%;f template < typename Right >
>}f!. i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oU,8?(}'~ {
9O&m7]3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-zYa@PW }
3.Mpd 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。
s@$0!8sxm D(Rr<-( V+D5<nICr yCR8 c,'8 jMBMqQNU 十. bind
f_PH? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
l[_antokn 先来分析一下一段例子
z59;Qk JtY$AP$ o|d:rp!^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
9mk@\Gqqm bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
93D}0kp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5JaLE5- 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。
DqY"N] 我们来写个简单的。
u9Adu` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e.L&A| 对于函数对象类的版本:
:0(^^6Q\ 7L/LlO/ template < typename Func >
3pML+Y|ij struct functor_trait
p=UW ^95 {
N`7OJ)l typedef typename Func::result_type result_type;
e;~(7/1 } ;
c.1gQy$}| 对于无参数函数的版本:
JE{cZ<NNH Z] r9lC template < typename Ret >
+JG05h%' struct functor_trait < Ret ( * )() >
k@%5P-e} {
$- ]G6r typedef Ret result_type;
.9Oj+:n } ;
d, g~.iS~ 对于单参数函数的版本:
%pWJ2J@ }R}M>^(R4 template < typename Ret, typename V1 >
6oQ7u90z* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
03)irq% l; {
rD$5]%Y typedef Ret result_type;
kuBtPZ } ;
2 {WZ?H93a 对于双参数函数的版本:
vv)w@A:Vn) y|BHSc3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uPcx6X3] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p q?# X0 {
yqK_|7I+ typedef Ret result_type;
$X:,Q,? } ;
m;"[b (u 等等。。。
c{to9Lk.# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Cp!9 "J: :(OV{ u template < typename Func >
WwoT~O8R struct func_return
*;Q#UH {
H @zZ[ template < typename T >
% + struct result_1
ueU "v'h\ {
f%_$RdU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z%ZOAu&p } ;
Na]Z%#~ _&q&ID template < typename T1, typename T2 >
@G#`uoD struct result_2
RB*z."
{
R~A))4<%% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3ONW u } ;
%r6_['T } ;
D->E& # G+sB/l" ~7j-OWz9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
o6 NmDv5 N1g;e?T': template < typename Func, typename aPicker >
k}kwr[ class binder_1
hiVDN"$$ {
hx%UZ <a Func fn;
0)PZS> aPicker pk;
aVVE2:M public :
gjK: a@{
tculG|/ template < typename T >
s$9ow<oi] struct result_1
sX>|Y3S\U {
yTbtS- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K; hP0J } ;
}Dcpe M? OmK0-fa/ template < typename T1, typename T2 >
O*/Utl struct result_2
Tf$> ^L {
/L$q8 + typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3- d"-'k } ;
R(y`dQy<K nx`W!|g$` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lr)MySsu#H <.lN'i;( template < typename T >
;$!0pxL)s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ss|n7 {
{az
LtTh return fn(pk(t));
T3)m{gv0` }
`+KLE(]vyH template < typename T1, typename T2 >
U!"RfRD.< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S)2 U oj {
c7?|Tipc return fn(pk(t1, t2));
RvVF^~u }
RC"xnnIJv } ;
S=w ~bz,/ *0a7H$iQ(] \q-["W34 一目了然不是么?
fB; o3!y 最后实现bind
}LIf]YK 9%P$e=Ui# ONcS,oHW template < typename Func, typename aPicker >
-Vg0J6x picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
UU =,Brb {
pek5P4W_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
kc2E4i }
{;UBW7{ OH+2)X 2个以上参数的bind可以同理实现。
ac4dIW{$3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
NlG!_D"(y aI\>=*HF 十一. phoenix
ok&v+A Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.$x822
<&M5#:u for_each(v.begin(), v.end(),
[z}$G:s (
-cXVkH{ do_
,n5 [Y) [
Zr\G=0` cout << _1 << " , "
1-4*YrA ]
9Cb>J .while_( -- _1),
Me,AE^pgL' cout << var( " \n " )
/8(t: )
7 Uu );
9JC8OSjJ !.{{QwZ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
i6h0_q8
> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
CBx5:}t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<8Q?kj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q*>|EJR^Rw *UG=dl#F# P}p6{ template < typename Cond, typename Actor >
oP<E) class do_while
eY$Q}BcW {
0ipYXbC Cond cd;
<_Po/a!c3 Actor act;
W.b?~ public :
/0F
<GBQ"v template < typename T >
vi.q]$ohbV struct result_1
}5;3c % {
J&b&*3
typedef int result_type;
^UpwVKdP } ;
(e{pAm oU~ e| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%1]Lc=[j PmE2T\{s! template < typename T >
O~g0 R6M6e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&_c5C {
{7q +3f < do
pe@/tO&I {
]
i\a[3 act(t);
;6zp,t0 }
?#;zB while (cd(t));
[+$o`0q;N? return 0 ;
~{O@tt)F }
=gr3a,2 } ;
{~d8_%:b
}NJ? .Y Vt,"5c 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
I:#Es. 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/Wc@Ln 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。
BcTV5Wcr 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。
ma M8:\ 下面就是产生这个functor的类:
%g&i.2v cvf#^Cu
S)\%.~ n template < typename Actor >
ep"54o5=d class do_while_actor
C,m
o4,Q {
4q5bW+$Xj Actor act;
]hkway public :
FmRa]31W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
e6?h4}[+* ;yH1vX template < typename Cond >
|LDo<pE*V4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DPsf] } ;
m)9qO7P \uV;UH7qe ^Ru/7pw5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
FLekyJmw~ 最后,是那个do_
ztS'Dp}q< O8:,XTAN 6,|)%~VUm class do_while_invoker
A5ps|zidI {
&Qdd\h# public :
AiO29< template < typename Actor >
0TI+6u do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
P}QuGy[ {
uB:utg return do_while_actor < Actor > (act);
J5Tl62} }
COK7 i^ } do_;
u{ .UZTn x~tG[Y2F? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7MT[fA8^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k iCg+@nT 最后来说说怎么处理break和continue
\/9uS.Kw 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。
~T[m{8uh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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