一. 什么是Lambda
uZIJoT 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!msNEE@[ 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,
?NG=8.p Hi7y(h?wj 81F,Y)x. r_U>VT^E: class filler
uS<_4A;sD, {
$^_|j1z#i public :
xWE8Wm void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
CzVmNy)kl } ;
c%f_.MiU &yIGr`; ^Ga&}- 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
%=Tr^{i ;..o7I S1bAu
< *Zbuq8> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G[Tl%w kl}Xmw{tJ _xrwu;o0} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a#0;==# rzeLx Wt OgCy4_a[f " aq'R(/`c 二. 战前分析
p&N#_dmlH 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
".U^ifF 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
riCV&0"n Br5o7(AE ,^$|R32 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(\,BxvhG= /* --------------------------------------------- */
PJLR<9 vector < int *> vp( 10 );
]@
M5_%p transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Yr+23Ro /* --------------------------------------------- */
|L::bx( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#X`8dnQZ /* --------------------------------------------- */
aeP[+ I9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cpZc9;@IC /* --------------------------------------------- */
S%mfs!E> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
OqUr9?+ /* --------------------------------------------- */
Bv9kSu9'~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5[gh|I;D 1||+6bRP z[nS$]u E
D"!n-Hq 看了之后,我们可以思考一些问题:
"Fnq>iR- 1._1, _2是什么?
iwF9[wAft 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。
iL]'y\?lv 2._1 = 1是在做什么?
}#`:Qb \U 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。
@f1*eo5f 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。
u0o'K9.r NwlU%{7W6 -YGbfd<wq 三. 动工
T:iP="?{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
G64Fx*` V416g |lBO ?1I GYyu! 3l1cyPv template < typename T >
jO~:<y3
= class assignment
x/fX`y|(}* {
;_?MX/w|& T value;
!>$4]FkV public :
1wj:aD?g assignment( const T & v) : value(v) {}
If-_?wZe template < typename T2 >
Uh6 '$0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1B=>_3_ } ;
,*svtw:2') ExBUpDQc 8wZf]_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{QAv~S>4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2 QTZwx wBSQ:f]g 3gZ8.8q3 3_$w|ET class holder
*OjKcs {
4Xj4|Rw% public :
b~m2tC=AW template < typename T >
) c2_b assignment < T > operator = ( const T & t) const
UUe#{6Jx_ {
eU@Cr7@,| return assignment < T > (t);
iq$$+y, }
,m3e?j@;r } ;
PmpNAVE' dl-l"9~; u.XQ& 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:
`:NaEF?Sj TUK"nKSZ`. static holder _1;
,:2'YB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z8O n%Mx{" c}Z6V1]QP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&[Xu!LP 而不用手动写一个函数对象。
fV>CZ^=G \nNXxTxX! =uHnRY }yn0IWVa 四. 问题分析
kOwMs<1J 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。
g=L]S-e 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。
56lCwXCgA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
DOS0;^f 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0|4%4Mt 下面我们可以对这几个问题进行分析。
||7x;2e LW6ZAETyL 五. 问题1:一致性
VosZJv= 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?|
df}r% i 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<W8t|jt Vv.r8IGYm struct holder
z;tI D~Y {
* |.0Myjo //
`4?~nbz template < typename T >
1$/MrPT(b T & operator ()( const T & r) const
&F
*'B|n {
zE T^T5>: return (T & )r;
B(g_Gm< }
t_z>Cl^u } ;
%M
F;`; 1 K7knK 这样的话assignment也必须相应改动:
4S"\~>< \W5O&G-C template < typename Left, typename Right >
`3H4Ajzcc class assignment
} p
FQRSOZ {
C@ZK~Y_g Left l;
)>
,wj Right r;
d_UN0YT< public :
B(a-k? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]B"'}%>ez template < typename T2 >
e~%
;K4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!)"%),>}o } ;
RcG0 8p.) -H^oXeN 同时,holder的operator=也需要改动:
mYN7kYR}<` <#=N
m0S$ template < typename T >
/@ !CKh` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f),TO {
)~4II.`%^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
J?@DGp+t }
EC2+`HJ" EKEjv|_) 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。
$EZN1\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_
nA p6i k(>h^ return l(rhs) = r;
@bM2{Rh: 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
&X@Bs- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
sIG7S"k>p <U5wB]] template < typename Tp >
uzmk6G
v class constant_t
]w T 7*( Y {
S:4crI const Tp t;
WG*t::NN public :
>^q7c8]~g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
B[=(#W template < typename T >
geQ{EwO8n const Tp & operator ()( const T & r) const
OaJB=J% {
#/"8F O%~p return t;
WV3|?,y]qm }
F|Mi{5G% } ;
?]fF3 SJk 2XTPBZNe 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qPB8O1fyU 下面就可以修改holder的operator=了
mK+IEZV<3 {FRAv(,\ template < typename T >
2"|2a@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[b%:.bjY {
B\J^=W+` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V@>r*7\F }
GRb*EeT NaVQ9ku7VW 同时也要修改assignment的operator()
F(4?tX T t*@2OW`! template < typename T2 >
"|;:>{JC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V/cP4{L 现在代码看起来就很一致了。
,NnhHb2\ rG#Z=*b% 六. 问题2:链式操作
+iRq8aS_
现在让我们来看看如何处理链式操作。
.Ha'p. 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
56^+;^f^` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
JdIlWJY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
CTWn2tpW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h\plQ[T 8N:owK template < typename T >
jV.g}F+1m struct result_1
4}_O`Uxh {
a+hd(JX0~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o]nw0q?
} ;
(P&4d~)m rl9.]~ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
?$f)&O x~.:64 template < typename T >
wi9DhVvc 0 struct ref
&]
\X]p {
>zDF2Y[ typedef T & reference;
[M.f-x: } ;
k>t)g-,2 template < typename T >
(`SRJ$~f struct ref < T &>
USFDy {
)o\jJrVDf typedef T & reference;
UzXE_S } ;
pO8ePc@=D 2X:4CC%5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t){"Tfc: 2o>)7^9|#< template < typename T >
83;NIE; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!LkWzn3 {
PW3GL3+ return l(t) = r(t);
Lh.`C7] }
G^q3Z#P 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
gM [w1^lj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
m*$|GW9 ]f]<4HD=i 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
mxb06u_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n}s~+USZX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3Tn)Z1o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5 H#W[^s" 最后的布局是:
\rVQQ|l Add
7'
S @3 / \
=)hVn Divide 5
p7:{^ / \
AfG/JWSo} _1 3
qc#)! 似乎一切都解决了?不。
1 sPdz
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。
bT
2a40ul 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。
nFe%vu8a 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:
%,hV[[ @.
aR,}W\6M template < typename Right >
cBo{/Tn: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}K8/-d6 Right & rt) const
wvrrMGU)a {
7\ nf:. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JHf }
*D'$"@w3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e^lWR] v 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。
c)@>zto# 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。
c5|:,wkx 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。
0\2\*I}? 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
K\vSB~{[ 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?
['%69dPh 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:
xoOJauSX1
-Ij& template < class Action >
~EK'&Y"1 class picker : public Action
hDV20&hq {
191&_*Xb public :
PQ@L+],C picker( const Action & act) : Action(act) {}
:SxW.?[%u // all the operator overloaded
;/j= Ny{9 } ;
p-+K4 8EVgoJ. 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。
"_2Ng<2 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:
:ujCr. TNQP"9[? template < typename Right >
Jv.UQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#z1H8CFL" {
5MzFUv0) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uUKcB: }
V21njRS YDGS}~m~Q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
={hX}"*D 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。
JoSJH35=: OLI$1d_ template < typename T > struct picker_maker
eHDef {
hK<5KZ/4 typedef picker < constant_t < T > > result;
QJ|a p4r } ;
e)E$}4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
J<Pw+6B~ {
L. ]$6Q0 typedef picker < T > result;
&sF^Fgg{ } ;
r!,}Z=cGe t'm;:J1 下面总的结构就有了:
Gn;@{x6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&CwFdx:Ff picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
r=c<--_@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M`6y@< 至此链式操作完美实现。
h5yzwj:C? :UJ a&$) wCk~CkC? 七. 问题3
y*MF&mQ[ 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。
f@co<iA %p
X6QRt? template < typename T1, typename T2 >
gNG r!3*)w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g R
nOd {
\p%3vRwS%p return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sZ?mP;Q }
@,XSs 2 1PFR:lP7 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:
![f ![l ~n}k\s~|4 template < typename T1, typename T2 >
+{]xtQB=,{ struct result_2
H~ u[3LQz {
6=N`wi typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
WL{(Ob } ;
US CkswJ:z)sc 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?
.G o{1[ 这个差事就留给了holder自己。
F7")]q3I~ ;O<9|? pStk/te,XK template < int Order >
h~wi6^{&Y class holder;
5{$LsL template <>
OxGE%R, class holder < 1 >
e6_ZjrQf {
n&A'C\ public :
^T~gEv template < typename T >
CIVnCy z struct result_1
?uMQP NYs {
{D g_?._d typedef T & result;
HHjt/gc}` } ;
l1]p'Liuu template < typename T1, typename T2 >
s}onsC struct result_2
`<[6YH_ {
z6py"J@ typedef T1 & result;
/.M+fr S } ;
<W]g2>9o9 template < typename T >
];%0qb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-)vEWn$3< {
jgS%1/& return (T & )r;
]59i> }
c]B$i*t template < typename T1, typename T2 >
-YD+(c`l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lO:.OZu {
jp' K%P return (T1 & )r1;
lWm' }
5'a3huRtV } ;
b3YO!cJ |y<),j6 template <>
5d@t7[] class holder < 2 >
( )sTb>L {
m?HZ; public :
m5G \}8| template < typename T >
2&Nb struct result_1
=uDgzdDyE {
<}6{{&mT4 typedef T & result;
Jgu94.;5 } ;
-CH`> template < typename T1, typename T2 >
n41@iK2l struct result_2
wW?,;B'74 {
XBQ\_2> typedef T2 & result;
20rkKFk* } ;
{G*A.$-d template < typename T >
ceGa([#!\_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e4FM} z[ {
1y^K/.5- return (T & )r;
#y|V|nd }
?[x49Ux,P template < typename T1, typename T2 >
;V<iL? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DP/J(>eG {
$hxNhI return (T2 & )r2;
>!6i3E^ }
)EyI0R] 5 } ;
+jC*'7p@ OdI\B Hx$c
N 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> >。
qz4^{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
CXtU"X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"!K'A7.^ r3rxC& return l(i, j) = r(i, j);
drwgjLC+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3\;27&~gV W(fr<<hL return ( int & )i;
l8K5k:XCU3 return ( int & )j;
27ckdyQx 最后执行i = j;
X}P$emr7 可见,参数被正确的选择了。
>ds%].$-\ 0tk#Gs[ VCy5JH I &* _,d YJxw 'U
>P 八. 中期总结
h;lirvO| 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:
0:KE@= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e$c?}3E!z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(SVWdgb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-oz`"&% ^BZkHAp bU 63X={ 0^'B3$> 0i[zup \bCX=E- 九. 简化
8
6QE/M 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。
:"0J=>PH: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b{DiM098 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:
PCc|}*b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=G~~?>=@2 +-*/&|^等
!A8^Xmz" 2. 返回引用。
-G
&_^"=R =,各种复合赋值等
HEqWoV]{d 3. 返回固定类型。
K7I&sS^x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
04!(okubyp 4. 原样返回。
7:=5"ScV operator,
O$`UCq 5. 返回解引用的类型。
l6[lJ0Y operator*(单目)
\F, DA"K_ 6. 返回地址。
}W)=@t operator&(单目)
H]<]^Zmjy 7. 下表访问返回类型。
(UNtRz'=; operator[]
B6Ej{q^k, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~fz[x 9\ operator<<和operator>>
$N$ FtpB 1-I
Swd'u 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。
*5%*|> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D}Ilyk_uUw F="z]C;u template < typename Left >
V%HS\<$h struct value_return
'k&?DZ! {
V[pvJ( template < typename T >
C-P06Q] struct result_1
c.H?4j7ga {
PBks`
|+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
LE?u`i,e=+ } ;
!a1i Un9 VS?@y/\In template < typename T1, typename T2 >
5CJZw3q struct result_2
p@&R0>6j {
BX;5wKfA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2^exL h } ;
&A!KJ. } ;
BH0!6Oq SP
2 8 e{G_GycH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
PX".Km p. ApPy]IdwX 下面我们来剥离functor中的operator()
go)p%}s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
U6 82Th ?SY<~i<K- return l(t) op r(t)
71B3a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E(+T* return op l(t)
)&W|QH=AI return op l(t1, t2)
e/e0d<(1 return l(t) op
!^U6Z@&/R return l(t1, t2) op
7INk_2 return l(t)[r(t)]
>3;^l/2c return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
](r
^.k,R OsW"CF2 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
TW`mxj_J2 单目: return f(l(t), r(t));
g jG2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mp`PE= 双目: return f(l(t));
O{KB0"s>i return f(l(t1, t2));
D#sf i,O 下面就是f的实现,以operator/为例
1q~LA[6 !"4w&bQ struct meta_divide
sn k$^ {
$CtCOwKZ template < typename T1, typename T2 >
GCE!$W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?)A2Kw>2 {
`]2@_wa return t1 / t2;
_^uc 0= }
]H 2R } ;
p?rK`$U+J ;?6>mh(` 这个工作可以让宏来做:
H$!-f>Rxa 'ND36jHcRD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FuP}Kec template < typename T1, typename T2 > \
m% bE-# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jOv"< 以后可以直接用
;R1B9-, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5 Rz/Ri\c= 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
<A~GW
'HB (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。。。)
ZL91m`r C@@$"}%v2 AF#_nK)@ 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
(:?&G9k
" D?u` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o<4D=.g7D class unary_op : public Rettype
y/4ny,s" {
WEa>)@ Left l;
(-(*XNC public :
H/i<_L P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<Ry$7t, u7k|7e=xk
template < typename T >
Jirct,k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F/<qE!( {
GAU!_M5 N return FuncType::execute(l(t));
yKDZ+3xK] }
sMi{"`37 $v&C@l \ template < typename T1, typename T2 >
|QYZRz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R`He^ {
_@prmSc return FuncType::execute(l(t1, t2));
/_OOPt=G }
R#0{Wg0O) } ;
npj/7nZj >~&(P_<b x YT}>#[ 同样还可以申明一个binary_op
3_J>y +Jw{qQR/* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i| xt f class binary_op : public Rettype
P0#`anUr1 {
;QidDi_s> Left l;
IxP^i{/1? Right r;
v' 0!= r public :
<|JU(B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uu3M{*} i`~~+6`J template < typename T >
+ zDc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4Iq5+Q {
VG\mo?G
return FuncType::execute(l(t), r(t));
"
Z;uu)NE }
LVmY=d> N *1 template < typename T1, typename T2 >
[aNhP;< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~u2w`H?V {
{5 Kz' FT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7:kCb[ji" }
;Vo mFp L } ;
6h@+?{F. hNVMz`r =~",/I? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6H6Law!) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^f0(aYWx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
86{ZFtv 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`$Kes;[X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_FFv#R*4 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。。。
-$ali[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
! OfO:L7- 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
paYz[Xq 下面是修改过的unary_op
^?sSx!:bZ V g6S/- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!=knppY class unary_op
@SQceQfB {
R_9 o!sTZ Left l;
=SL^>HS.fo S| "TP\o public :
9F)W19i. h/9Sg*k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zi_[V@Es/ w<mqe0 template < typename T >
VwC4QK,d; struct result_1
fr]Hc+7 {
UhBz<>i;! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'v+96b/; } ;
/=-h:0{M 8'%+G template < typename T1, typename T2 >
'rh\CA/}D struct result_2
m>O2t- {
ZZwBOGVU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T"B8;| } ;
sOC|
B bx]14}6 template < typename T1, typename T2 >
\aB&{`iG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G
"c/a8 {
R{ 4u|A?9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T#/ 11M$uQ }
AD,@,|A 4NI'(#l template < typename T >
(Y>U6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
) _#T c {
|/t K-c6J return OpClass::execute(lt(t));
JQr36U }
>["Kd.ye "|\94 } ;
3} l; z(r"JNO@ ]svw
CPu C 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
{YfYIt=. 好啦,现在才真正完美了。
DSTx#* 现在在picker里面就可以这么添加了:
!Am
=v=> nT)~w
s template < typename Right >
BHIM'24bp picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8@Q"YA3d+ {
7V |"~% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o`25 }
np= J:v4 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。
%"{?[!C ? VJGwd`qo*A mxZ4
HD{ J (=4 &4[<F"W>47 十. bind
`c> A>c| 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。
Aw5K3@Ltz 先来分析一下一段例子
QZz&1n nWd:>Ur "NlRSc# int foo( int x, int y) { return x - y;}
$F<%Jl7_Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f)qPFM]%z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zabw!@] 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%jpH:-8'2 我们来写个简单的。
%OTQRe: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yM W'-\ 对于函数对象类的版本:
=:kiSrBS3t *:k~g].Iz template < typename Func >
D_zcOq9 struct functor_trait
;Kt'Sit {
xMLrLXy typedef typename Func::result_type result_type;
bW}b<(y } ;
ya;@<b 对于无参数函数的版本:
"hJ7 Vv_ {P,>Q4N template < typename Ret >
aS2a_!f struct functor_trait < Ret ( * )() >
6Uch0xha! {
iz,]%<_PE typedef Ret result_type;
T,A!5V>cX } ;
o$*bm6o 对于单参数函数的版本:
Au~+Zz|mQ A3m{jbh template < typename Ret, typename V1 >
q|?`Gsr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8|fLe\" {
&9S8al
8" typedef Ret result_type;
*1%e%G } ;
@#'yPV1 对于双参数函数的版本:
z&\Il#'\m+ uv?8V@x2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x;<oaT$X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<|ka{=T {
721{Ga4~S typedef Ret result_type;
v/QEu^C } ;
dw@TbJ 等等。。。
[P (rY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-9hp+0 < oNh68ON:c template < typename Func >
7uWJ6Wk struct func_return
zjZ;xn {
"6 uTo0 template < typename T >
ee4KMS struct result_1
nNkyOaK*4 {
@'6S[zU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b\<lNE!L } ;
y 8Ei=[ `NYF?% template < typename T1, typename T2 >
7Y$4MMNQ struct result_2
u<BHf@AI {
^p{A!I! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=ip~J<sw& } ;
liBAJx } ;
HQ ELK Q"x`+?! v4nvZ6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0(Yh~{ oAIY=z template < typename Func, typename aPicker >
)*q7pO\cty class binder_1
&<\4q {
IBn'iE[> Func fn;
TyxU6<>4J4 aPicker pk;
9;;]q?* public :
&;SwLDF"1 ]<&B
BQ template < typename T >
@]?? +f}# struct result_1
:mCw.Jz<h {
LZ=wz.'u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_stI?fz*4k } ;
G_4K+
-K #"3[f@|e template < typename T1, typename T2 >
T%;k% struct result_2
]{q-Y<{" {
A52LH, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kMfc"JXF } ;
dXf]G6 AQJ|^'% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4eDmLC"Y
* =!I8vQ> template < typename T >
% 8rr*l5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e>ZbZy? {
[="g|/M) return fn(pk(t));
W07-JHV% }
AaCnTRG template < typename T1, typename T2 >
:
9djMsd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&sr:\Qn X/ {
y{&{=1# return fn(pk(t1, t2));
|,M#8NOp: }
T6/$pJl } ;
S\yu%=h \S|VkPv |g: '')>[ 一目了然不是么?
X-*KQ+? 最后实现bind
{Kq*5Aq8 mTrI""Jsu; .>AFf9P template < typename Func, typename aPicker >
Q+y-*1
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x`j$9XN5 {
e$p1Th*|]4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Sh~ 8jEk }
JWUv H }QApeZd+q 2个以上参数的bind可以同理实现。
!"o1ve`{ 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。
N>F2
c)rm On2Vf*G@| 十一. phoenix
n{qa ]3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"R\\\I7u ^Yf)lV&[ for_each(v.begin(), v.end(),
dctA`W@:- (
~,M;+T}[r do_
Kc-A-P &Ry [
o%N0K cout << _1 << " , "
I49=ozPP ]
n41\y:CAo .while_( -- _1),
{$u@6&
B cout << var( " \n " )
gs`27Gih )
m\}\RnZu );
=oKPMmpCZ <Vr]2mw 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:
lhIr]'?l 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
c!(~BH3p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{8>_,z^P) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
iBPdCp%]` bCY^.S- q)z1</B- template < typename Cond, typename Actor >
t<EX#_i, class do_while
/FNj|7s {
C7fi1~ Cond cd;
!kHyLEV Actor act;
,pGCgOG#}c public :
u1pYlu9IW template < typename T >
VW<"c 5| struct result_1
NZw[.s>n
{
J~yd]L> typedef int result_type;
*fuGVA } ;
zM9) .D
H 644hQW&W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Do[ F+Y %8`1Li6g template < typename T >
0F;(_2V- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ui#1 +p3G {
S9ak ' do
9{]r+z: {
ay7+H7^|hZ act(t);
*{D:1S }
!tFU9Zt while (cd(t));
V"Y
Fu^L return 0 ;
|0vHy7CE }
[#3Cg%V } ;
~:RDw<PWp mG8 qzU2H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;Cp/2A}Xx 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。
[2H(yLw O 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。
* v7& T 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。
zf!\wY"` 下面就是产生这个functor的类:
o"+&^ WY.\<$7 l.NkS template < typename Actor >
o._#=7|( class do_while_actor
7+Jma! o {
2M(PH]D Actor act;
BoiIr[ ( public :
kvO`]>#;$? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%N_S/V0` c402pj
template < typename Cond >
oe_[h]Hgl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5KPPZmO } ;
;(iUY/ h[h ^$s~qQQ}B Iz$W3#hi 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J'Mgj$T $ 最后,是那个do_
5)zh@aJ@ .]P;fCQmM &fNE9peQFa class do_while_invoker
lt(-,md {
eJ)KE5%n# public :
9Nbg@5( template < typename Actor >
TAXkfj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R7;rBEt8 {
,;ruH^ return do_while_actor < Actor > (act);
BO\`m%8md }
OaCj3d> } do_;
DSG +TA" 4;~lpty 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2.L6]^N p( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
dgqJ=+z 0y 最后来说说怎么处理break和continue
^9V8 M9 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。
@aPu}Hi 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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