一. 什么是Lambda
!,^y!+,Qy 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@#p6C 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,
8B(=Y;w `6P2+wf1j~ %L|xmx!c sU+8'&vBp class filler
!Ln 'Mi_B {
hD[r6c public :
AHo }K\O?r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M>Q3;s } ;
vGnFX0?h 25Ro
)5 k. NJ+ 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:
[4hi/60 *10qP?0H Om*(dK]zHQ c*y*UG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O#k eoC4 x_x_TEyy h w!pj);jy{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~z\a:+ 8Vjv #pm {r~=mQ ?t<g|H/|6 二. 战前分析
Na4O( d` 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。
}H<Z`3_U% 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
'1rGsfp6In E4'z
(<
>L fn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jz~#K;3=, /* --------------------------------------------- */
Zd'Yu{<_2N vector < int *> vp( 10 );
/:^nG+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O+|ipw*B% /* --------------------------------------------- */
V!(7=ku!` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
73B[|J* /* --------------------------------------------- */
'"+Gn52# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%JH/|mA&| /* --------------------------------------------- */
lcLDCt? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L/E7xLz /* --------------------------------------------- */
tDavp:M1v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3:G$Y:#P m[%':^vSr ?6\N&MTF mK/E1a)AG3 看了之后,我们可以思考一些问题:
?lfyC/ 1._1, _2是什么?
iDx(qdla 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
pN)x,<M) 2._1 = 1是在做什么?
<CB%e!~.9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&Nh
zEl1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
k~Q
5Cs '7}2}KD q7rb3d 三. 动工
Td|u-9OM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Rc3!u^?u 4x}U+1B }30Sb&" +0)M1!gK template < typename T >
9Zj3 "v+b class assignment
}& W= {
eXD~L&s[ T value;
7W*a+^ public :
XjCx`bX^< assignment( const T & v) : value(v) {}
:?j=MV template < typename T2 >
:nR80] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}K@m4`T } ;
)-ojm$ B'Jf&v 4:S]n19nq 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&ds+9A
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xJAQ'ANr kI9I{ &J& }!{R;,5/n IU5T5p class holder
0e+#{k {
G3`9'-2q@c public :
.%)uCLZr$ template < typename T >
x/CM)!U) assignment < T > operator = ( const T & t) const
P
4t@BwU$ {
|/H?\]7 return assignment < T > (t);
=4'V}p }
4`)r1D!U } ;
N*hV/"joZ 7G^Q2w *r[V[9+y-D 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:
kX+9U"`
C :*&c' static holder _1;
`"[qb ?z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*l4[`7| -)^vO*b 0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#R:&Irh 而不用手动写一个函数对象。
m<)`@6a/ cfilH"EK :hs~;vn) U]gUGD!5x 四. 问题分析
7M4J{}9 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。
9PA<g3z 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。
akNqSZwj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
r180vbN$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>qOG^{&x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z'j[N4%BK S<NK!89 五. 问题1:一致性
akt7rnt?i 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?|
hrq% { !Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m7y[Y ;5L^)Nyd struct holder
GC7 WRA {
Q.$Rhjb //
jc )7FE template < typename T >
W>i%sHH6 T & operator ()( const T & r) const
zG<<MR/< {
tuIZYp8tIN return (T & )r;
lya},_WCq }
p&x!m}! } ;
/+JnEFf ha$1vi}b 这样的话assignment也必须相应改动:
6 5dMv*{ {&>rKCi template < typename Left, typename Right >
2b"DkJj' class assignment
,8Po
_[ {
.l_Nf9= Left l;
p*,T~(A6 Right r;
RC[Sa wA public :
3: WEODV2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,lA@C2c template < typename T2 >
OqIXFX" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eK
l;T } ;
3m!tb) 7`;f<QNo 同时,holder的operator=也需要改动:
iLZY6?_^ Ms,MXJtH template < typename T >
?R#$
c] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
nOL.% {
r9&m^,U return assignment < holder, T > ( * this , t);
_3@5@1[s }
x1#>"z7 Nz.X$zUmY 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。
Rr%x;- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)Ln".Bu, O 1z0dHa return l(rhs) = r;
96<oX:# 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。
t!3N|`x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
u-,}ug| U< G 2tn( template < typename Tp >
D)ri_w!Q class constant_t
U< Xdhgo? {
[Cv./hEQi const Tp t;
lP`BKc, public :
\alV #>J5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]}N01yw|s template < typename T >
)h]#:,pm const Tp & operator ()( const T & r) const
$~.YB\3 {
KH;~VR8"/ return t;
O6G'!h\F }
9;U?_ } ;
t kj H(
i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dREY m}1 下面就可以修改holder的operator=了
B F<u3p?? `"&Nw,C template < typename T >
A_oZSUrR assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WM
?a1j {
!Yb !Au[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{owuYVm }
K-C,n~- WV$CZgL 同时也要修改assignment的operator()
{IV%_y? \6&Ml]1 template < typename T2 >
`9K5 ;] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
h9ScN(|0y 现在代码看起来就很一致了。
":Tm6Nj 0,t%us/q 六. 问题2:链式操作
X>o9mW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PtbaC6"\ 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。
X n!mdR 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。
O[ird`/ 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。
- /\qGI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
70c]|5 U*$P"sS` template < typename T >
|cma7q}p struct result_1
dz9U.:C {
JyMk @Y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8-nf4=ll } ;
NAvR^"I~ .
|T=T0^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
wL?Up>fr TR0y4u[ template < typename T >
4$&l`yWU+ struct ref
/=/Ki%hh {
YK3>M"58 typedef T & reference;
wI_@ } ;
DQXUh#t\(] template < typename T >
?8V.iHJk struct ref < T &>
eTx9fxw {
ux&"TkEp typedef T & reference;
[v"Z2F<.= } ;
`3rwqcxA ljNwt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QPx5`{nN c}o 6Rm50 template < typename T >
"17)`Yf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f)/Z7*Z {
OT])t<TF6 return l(t) = r(t);
|q77 }
+H2Jhgi 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。
Y7}>yC/GY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:G1ddb&0+ x"12$ 79= 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
:]-oo*xP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
sW]^YT>? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-XV,r<'' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+'?Qph6o,7 最后的布局是:
{q0+PzgP Add
u<BU4c/p / \
-&8( MT* Divide 5
&R72$H9C8i / \
S:_Ms{S _1 3
&n k)F< 似乎一切都解决了?不。
Lj1l]OD 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
;?2)[a 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
hC:'L9Y OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4qOzjEQ 6$k#B ~~ template < typename Right >
X1|
+9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7=6:ZSI Right & rt) const
At(88(y-W {
)5Khl"6!z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K&L!O3#( }
Uk?G1]$mL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uYUFxm XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
XQ]K,# i 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
h:%,>I%{ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
d/7fJ8y8 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
MgJ6{xzz 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
QJ2]8K)+C 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i
9)
Gt 3B&A)&pEO template < class Action >
Xul`>8y| class picker : public Action
}\"EI<$s {
*4cuWkQ, public :
kt6x"'"1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
}@r23g% // all the operator overloaded
(g##wa)L } ;
Vm[Rp," <|Td0|x
_q 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。
%6m/ve 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:
Mg2+H+C~: \<LCp;- K template < typename Right >
w$}q`k' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Nm*(?1 {
:5t4KcQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-/Q5?0z }
pHeG{<^ =L!&Z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I\@r~]+y 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。
*QC6zJ 7~h3B< template < typename T > struct picker_maker
h[
. {
\((iR>^| typedef picker < constant_t < T > > result;
dfDjOZSL } ;
I5Vn#_q+b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`0d0T~ {
jl,gqMn"V typedef picker < T > result;
/ ;`H ) } ;
E)v~kC}7. voa)V1A/] 下面总的结构就有了:
O=0p}{3l 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。
5GsmBf$RUb picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
TDh)}Ms picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+IdM|4$\1 至此链式操作完美实现。
q)q3p d<m;Q}/l&h CNB
weM 七. 问题3
I,?NYIG"( 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。
%_!/4^smE C;BO6$*_e template < typename T1, typename T2 >
a"#t'\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;d?BVe? {
Xb_
V\b0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S:xXD^n#H }
L!Jx`zM^
c1H.v^Y5 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
2q?/aw ;Z [OC(~b template < typename T1, typename T2 >
f1'ByV'2 struct result_2
uyj!$}4 {
K9<8FSn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)UR$VL } ;
VUP|j/qD mb\T)rj 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?
v{" nyW6# 这个差事就留给了holder自己。
SoIK<*J $fb%?n{ !wYN",R- template < int Order >
?JuJu1 class holder;
CsR[@&n' template <>
mF6-f#t>H+ class holder < 1 >
6uRE9h| {
xdSMYH{2A public :
z
g7Q` template < typename T >
YD4I2'E struct result_1
$Itmm/M {
"*lx9bvV_ typedef T & result;
ZU\$x<, } ;
JsY,Q,D q template < typename T1, typename T2 >
Ws2q/[\oz struct result_2
v^9eTeFO {
7[Us.V@ typedef T1 & result;
6i/unwe!`) } ;
t>[QW`EeP template < typename T >
RXXHg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dDcQSshL {
&8VH m?h return (T & )r;
!)M}(I} }
pMU\f template < typename T1, typename T2 >
frcAXh9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gwaSgV$z {
4MC]s~n return (T1 & )r1;
6~dAK3v5 }
O"\4[HE^ } ;
S^s-md> Ar%*NxX template <>
qnP4wRpr class holder < 2 >
MWwqon| {
X}#vt?mu public :
8:Hh;nl template < typename T >
>?+Rtg|${ struct result_1
!.h{/37] {
ruaZ(R[ typedef T & result;
b: (+d"S } ;
^B.Z3Y template < typename T1, typename T2 >
-^NW:L$| struct result_2
RE!WuLs0" {
+*.*bo typedef T2 & result;
)Kx.v' } ;
8GkWo8rPk template < typename T >
k}LIMkEa4a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/KH85/s {
b^R:q7ea return (T & )r;
fRNj *bIV }
a`Bp^(f} template < typename T1, typename T2 >
aZf/WiR2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*)[fGxz
\ {
60{G
4b) return (T2 & )r2;
m{>1#1;$t }
=p|IWn{P } ;
1c,#`\Iikd #19O5 q}i#XQU 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7sVM[lr< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_;}$/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kR+}7G+ !>(uhuTBF return l(i, j) = r(i, j);
>V.?XZ nt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.BxI~d^ <.`i,|?MHS return ( int & )i;
9@1n:X return ( int & )j;
J_F\cM 最后执行i = j;
E+y_te^+b 可见,参数被正确的选择了。
p;4FZ$ |X{j^JP5 C.4(8~Y=~ EG4~[5[YgI `n,RC2yo 八. 中期总结
5kqI 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:
&. _"rhz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ee5YW/9] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/
0$!. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'&Ur(axs (bm>
)U= Dp['U Pjq'c+4.yL 3ZT3I1/D N+~
MS3 九. 简化
[(
xPX 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
cvw17j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t<Sa;[+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
0SD'&
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Xf ^_y(? +-*/&|^等
ttr` 2. 返回引用。
UR'v;V&Cb\ =,各种复合赋值等
koB'Zp/FaY 3. 返回固定类型。
9T;>gm 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dLqBu~* 4. 原样返回。
+M.BMS2A<l operator,
m
+A4aQ9 5. 返回解引用的类型。
)E9c6'd operator*(单目)
O<fy^[r:` 6. 返回地址。
]9_tto!/ operator&(单目)
K1YxF 7. 下表访问返回类型。
jNbVp{%/S} operator[]
h5P ]`r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vo Et\H operator<<和operator>>
yIiVhI?X =
1veO0 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
iB99.,o-& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
zw'%n+5m uPho|hDp template < typename Left >
Y'1
KH}sH struct value_return
L5UZ@R, {
!Th5x2 template < typename T >
XFTqt] struct result_1
XX-(>B0L {
(k+*0.T&? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1q=Q/L4P } ;
[PXq<ST #P!<u Lc% template < typename T1, typename T2 >
Sg%s\p]N_# struct result_2
~jJ.E_i {
/0>'ZzjV, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_KloX{a } ;
KKQT?/ {b } ;
oFp1QrI3k8 +hKU]DP2; "Plo[E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]
0L=+=w ZweAY.]e 下面我们来剥离functor中的operator()
IjOBY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&I-T VZ IY=Q>g return l(t) op r(t)
=x?WZMO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.[eC w return op l(t)
,^n&Q'p3 return op l(t1, t2)
6?lAbW return l(t) op
-vm1xp$ return l(t1, t2) op
M_+W5Gz< return l(t)[r(t)]
DXj>u9*% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Z[&FIG%tV P )oNNY6} 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:
Y(aUB$" 单目: return f(l(t), r(t));
PN99 R]K0g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P3!@}!r8 双目: return f(l(t));
CN` ~DD{ return f(l(t1, t2));
22ySMtxn 下面就是f的实现,以operator/为例
PI$i_3N yX*$PNL5w struct meta_divide
#c'B2Jn {
6.tA$#6HP template < typename T1, typename T2 >
gT=pO`a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)sQ/$gJ {
RIUJX{? return t1 / t2;
NKEmY-f; }
wWx{#!W } ;
iEI#J!~ P9:5kiP H 这个工作可以让宏来做:
TH y?Y t@R n#(~" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%hmRh~/& template < typename T1, typename T2 > \
&=S:I!9;; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&'zc2 以后可以直接用
ab9ec Z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y|wjt\M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
LRWM}'.s (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
[X /s^42 &:ZR% f YH+(N 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Uu*iL< ` &Qv HjjQ?u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}'}n~cA.{ class unary_op : public Rettype
%${$P+a`D {
/Q)I5sL@E Left l;
`<~=6H public :
~}{_/8'5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PP\ bDEPy -Op^3WWyY template < typename T >
jPo,mz&^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zp:QcL" {
`#W+pO return FuncType::execute(l(t));
IYtiX }
F#L1~\7 %2b^t*CQ template < typename T1, typename T2 >
)l!
/7WKY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x8C\&ivn {
LibQlNW\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
x%k@&d;z }
PRUl-v } ;
rqp]{?33 p-\->_9)y` 6&;GC<].(y 同样还可以申明一个binary_op
5|r*,!CF 21Dc.t{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>r\GB#\5 class binary_op : public Rettype
C+M]"{Y+ {
Xm|~1 k_3 Left l;
){)-}M Right r;
=Yl ea,S public :
dR_6j} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(_@]- cK\
u template < typename T >
5_](N$$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d^M*%a z {
!x
~s`z return FuncType::execute(l(t), r(t));
"P|n'Mx }
WvArppANo #Ff8_xhP 2 template < typename T1, typename T2 >
_x""-X~OL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sG_/E-%5' {
EN[T3 Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
} LC }
EAXl.Y.
$ } ;
ZCZ@ZN ^Lc\{,m _[E+D0A 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
1|w@f&W" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k]$oir DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O9>$(`@I 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。
G{4s~Pco[Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0,m]W) 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。。。
XKws_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6@8t>"} 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)
&wY$G! P 下面是修改过的unary_op
>w7KOVbN3
*{+{h;p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6i+,/vr class unary_op
B K=w'1U {
_iq62[i3^ Left l;
3TCRCz %c\kLSe public :
ihwJBN>( 3Ji$igL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$F#
5/gDVQ M+VWAh#uD template < typename T >
hchG\i struct result_1
TbNH{w|p {
x,U_x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9-{=m+|b } ;
<]1,L% J=$\- template < typename T1, typename T2 >
njX$?V
struct result_2
:yD>Tn;1 {
:(X3?% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/qIl)+M } ;
`a MU 2 9!uiQ template < typename T1, typename T2 >
kq5X<'MM9N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P* `*^r3 {
?hkOL$v<9} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u>:(MARsR }
/o m++DxV RhHm[aN template < typename T >
&LAXNk2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=8?Kn@nMN {
zX&SnT1~ return OpClass::execute(lt(t));
?BfE*I$\h }
(VjU ,'h `2@.%s1o= } ;
R'tKJ_VI rniM[7K [DM0'4 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
,oA<xP-* 好啦,现在才真正完美了。
esnq/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
6ABK)m-y :+PE1=v template < typename Right >
8;DDCop 8L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MHK|\Z&e7 {
0Z8"f_GK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E(PBV }
tWIJ,_8l 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
yzhNl'Rz DpgTm&}- _{cCo: R03 Te gwA DaQl ip 十. bind
R);Hd1G 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
~bhS$*t64 先来分析一下一段例子
LjBIRV7 be,Rj,- 3J+2#ML int foo( int x, int y) { return x - y;}
@;bBc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]oB~8d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(6S'wb 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。
+1y$#~dl 我们来写个简单的。
]A3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t+8e?=" 对于函数对象类的版本:
\c:$eF '*b]$5*p template < typename Func >
m|aK_ struct functor_trait
'f-r 6'_ZX {
FzJ7 OE| typedef typename Func::result_type result_type;
!,m } ;
(jc& Fk 对于无参数函数的版本:
(h3L= jb.H[n,\ template < typename Ret >
qcj {rG18 struct functor_trait < Ret ( * )() >
-d\sKc {
"r-P[EKpL typedef Ret result_type;
C1k< P } ;
=:^aBN# 对于单参数函数的版本:
?q:|vt 3=YpZ\l} template < typename Ret, typename V1 >
__g
k:a>oQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pd|KIs%jl {
J ay" typedef Ret result_type;
yfZNL?2x } ;
"o&8\KSs 对于双参数函数的版本:
cs+3&T:,* eThaH0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$eYL|?P50h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KC6Cg?y^ {
V\;Xa0 typedef Ret result_type;
_B0(1(M<2 } ;
\wK&wRn) 等等。。。
f"ndLX:'} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
q!ZM Wg |58HPW9 template < typename Func >
!ZYPz}&N_ struct func_return
`x[Is$ {
6O7s^d&K template < typename T >
Wo1xZZ struct result_1
zt(lV {
X7},|cmD_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_=GjJ~2n } ;
$4nAb^/ : {p'U2 template < typename T1, typename T2 >
d y HC8 struct result_2
"b} mVrFh {
8s1nE_3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vYed_'_ } ;
!D#"+&&G8 } ;
hmu>s' 7Y5 r3a}% &lQ%;)' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'ToE Y3 0gd`W{YP template < typename Func, typename aPicker >
4S<M9A} class binder_1
v675C# l( {
?QOU9"@+B Func fn;
`q?3ux aPicker pk;
}
oPO` public :
K^u,B3 V`Cyx^P template < typename T >
tbFAVGcAM struct result_1
iW5cEI%tb {
q/#e6;x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4q}+8F`0F } ;
@J[@Pu O ,;$OaJFT template < typename T1, typename T2 >
p
F-Lz<V struct result_2
1q6)R/P {
vK',!1]y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H;/do-W[ } ;
Mog>W&U [,o:nry'a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;c!> = =;Gq:mHi template < typename T >
A)f-r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g#5R||r {
}"D;?$R! return fn(pk(t));
?I}RX~Tgg }
\|HEe{nA template < typename T1, typename T2 >
p*;!5;OUR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`i.BB jx` {
p='j/= return fn(pk(t1, t2));
c1#0o)q*7 }
m5K?oV@n } ;
d?zSwLsl J p'^! ,aP6ct 一目了然不是么?
O$ *lPA[ 最后实现bind
:zY4phR #])"1fk ^O07GYF template < typename Func, typename aPicker >
k@4N7} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@8L5UT {
n7[nl43 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IMf|/a9- }
qM\
2f<) 'S`l[L:.8 2个以上参数的bind可以同理实现。
IZZAR 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。
tOIqX0dWd
r h*F 十一. phoenix
m<CrkKfpG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)U&9d j~q 7v
`": for_each(v.begin(), v.end(),
-CvmZ:n (
@6;OF5VsQ do_
z !K2UTX [
OSBR2Z;= cout << _1 << " , "
zMSwU]4I! ]
cYSn
.while_( -- _1),
, $ 7-SN cout << var( " \n " )
f_~T )
Zbczbnj );
WtOjPW lC5zqyG 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:
"~4V( 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
&^`Wtd~g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
cv'8_3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
OyO<A3 Ao K9=F} ?_eLrz4>L^ template < typename Cond, typename Actor >
\K$\-]N+ class do_while
LUQ.=:mBR {
![z2]L+TB Cond cd;
T+Yv5l Actor act;
Gu$/rb? public :
a*p|Ij template < typename T >
t0e6iof^o struct result_1
[UwQi!^-O {
f ,e]jw@ typedef int result_type;
Uu7]`U l } ;
RP~nLh3=\ t|U5]$5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u`v&URM By1Tum+I1 template < typename T >
ilL% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bF _]j/ {
^Gk)aX do
&eMd^l}:# {
tl dK@!E3 act(t);
,!Wo6{' }
%{
BV+& while (cd(t));
h1~h&F? return 0 ;
aen% }
Ta[2uv> } ;
It3k#A0 k]ZE j/y~ ;1&"]N% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Do4hg $:40 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。
kn:hxdZ 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。
NfDS6i.Fqp 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。
Zj[m 下面就是产生这个functor的类:
|X@s {? vA6`};| ;Z*rY?v template < typename Actor >
eg;r38 class do_while_actor
z}-CU GS {
gdIk%m4 Actor act;
q
4Pv\YO public :
.]E(P
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.u mqyU~ `R0~mx&6G template < typename Cond >
k<*v6
sNs; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
JWHsTnB } ;
#`y[75<n K~#?Y,}O e6p3!)@P1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
sqhMnDn[ 最后,是那个do_
M"*NV(".g d'(n/9K WWSycH
?[ class do_while_invoker
4}C
\N {
L9) gN.# public :
y],opG6 template < typename Actor >
"6C
a{n1hk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q:kGJxfaW {
5&%M L return do_while_actor < Actor > (act);
d5-Q}D,P }
}"+"nf5h } do_;
e/hCYoS1n yr'-;-u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xc[ym 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
IhzY7U)}T 最后来说说怎么处理break和continue
ou0TKE9
_ 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。
<Y6Vfee,& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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