一. 什么是Lambda
`p'682x I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"zZZ 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,
? dh ;k|U2ajFJ D8 BmC {3`cSm6c class filler
RIdh],- {
+=M N_ public :
N> jQe void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C116c" } ;
j@u]( nf vN9R.R cMK}BHOC 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:
U-U"RC> 9_-6Lwj6t 5_7y 1 Aw$+Ew[8 2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~J:]cy)Q cw"Ou% s3sPj2e{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/
DG t ItD&L
)) =n<Lbl(7 SxI-pH' 二. 战前分析
(Cb;=:3G 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
\"pp-str 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/Os6i&; MAQ(PIc>T JnIE6@g<y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`n?Rxhkwp /* --------------------------------------------- */
dt|| nF vector < int *> vp( 10 );
hN^,'O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.]w=+~h /* --------------------------------------------- */
[9^lAhX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
("KtJ /* --------------------------------------------- */
Bwl@Muw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'\M]$`Et /* --------------------------------------------- */
5=_bK^Am for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Tx>V$+al /* --------------------------------------------- */
{n\Ai3F- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gY&WH9sp?9 s[bQO1g;* \IaUsx"#o{ I%:\"g"c 看了之后,我们可以思考一些问题:
U#Wg"W{ 1._1, _2是什么?
b/"gUYo 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。
>@)p*y.K 2._1 = 1是在做什么?
$f?GD<}?7r 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5=&ME(fmV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
c!ieN9^+ J9-n3o FBxg^g%PB@ 三. 动工
MfZamu5+F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bae;2| w ^Na3VP M}e}3w '*B%&QC- template < typename T >
<?>tjCg' class assignment
o~7D=d?R {
Tq?7-_MLC$ T value;
v{SZ(; public :
uJ`:@Z^J assignment( const T & v) : value(v) {}
xLSf
/8e template < typename T2 >
rf+Z0C0WYi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
hdeI/4 B } ;
`ZU]eAV 9ZNzC
i! hof>:Rk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:nOI|\rC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[,3E#+y q|V|Jl iPdS>ee lAR1gHhJ class holder
V :/v
r {
I?RUVs public :
I?
="Er[g} template < typename T >
>n3ig~0d assignment < T > operator = ( const T & t) const
p:V1VHT, {
2@W`OW Njm return assignment < T > (t);
y+p"5s" }
D#P]tt.Z } ;
Ma4eu8
vi.INe @/,0()* dL 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:
7g$*K0m` +%H=+fJ2} static holder _1;
x_ t$* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^WF_IH& W_6gV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k
t'[ 而不用手动写一个函数对象。
Hy5 6@jW+E 6L rI,d _Wq;bKG 31\mF\{V 四. 问题分析
Z;S)GUG^ 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。
"~S2XcR[ 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。
0{
_6le] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'P*OzZ4>$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
A'$>~Ev 下面我们可以对这几个问题进行分析。
znDpg{U( Jd~M q9( 五. 问题1:一致性
jGoQXiX 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
\x:} | 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
H_,4N_hL B2Rpd &[ struct holder
fw
VI%0C@ {
"!_vQ^y //
gF`hlYD template < typename T >
?9%$g?3Z T & operator ()( const T & r) const
TqSjL{l% {
X#Ob^E%J return (T & )r;
Qsw.429t }
V CVKh } ;
}t:*w 9kwiG7V1 这样的话assignment也必须相应改动:
Nv|0Z'M J\>/J% template < typename Left, typename Right >
'
9%iHx-< class assignment
}u8g7Nj {
@REMl~"D5 Left l;
}u1h6rd ` Right r;
dd6%3L{cn public :
\%B7M]P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tt
CC]
Q template < typename T2 >
8)MWC: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!@*= b1 } ;
{6%-/$LX )c?nh3D 同时,holder的operator=也需要改动:
4;@L#Pzt R T~oJ~t; template < typename T >
ta<8~n^? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+z0s)HU>j {
GvvKM=1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
9-vQn/O^D }
9Fw NX 0x<G\ l4 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Q5l+- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%eh.@8GL` ]826k pq_ return l(rhs) = r;
y2mSPLw 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
sCmN|Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
aK]AhOG sl"H!cwF template < typename Tp >
tK?XU9o class constant_t
[>U2!4=$M {
p$ETAvD const Tp t;
j/F('r~L public :
kZ]pV=\Y* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;@:-T/= template < typename T >
jP0TyhM const Tp & operator ()( const T & r) const
eKLE^`2*@ {
l_8ibLyo return t;
F@#p }
.XVL JJ# } ;
4#.Q|vyl]" mg>wv[ 7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P!IXcPKW53 下面就可以修改holder的operator=了
2aX{r/Lc )=bW\=[8 template < typename T >
yhI;FNSf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]rNxvFN*j {
lgD% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t@a&& }
:t;i2Ck Oqt{ uTI~ 同时也要修改assignment的operator()
(i?9/8I FD~
UF;VQ template < typename T2 >
;g;1<?
[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Crl:v8 现在代码看起来就很一致了。
`Q/\w1-Q 7Ka4?@bQ 六. 问题2:链式操作
ori[[~OyB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
FQE(qltf, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
cct/mX2&~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
.6I'V3:Kg 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
]=]MJ3_7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eAqpP>9n hy@b/Y![M template < typename T >
M;NIcM struct result_1
s?&S<k-=fr {
P_H_\KsH*( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y*O
Bky } ;
B52dZ b d0f(U k 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
L@_o*"&j GXNkl?# template < typename T >
Y^U^yh_!^ struct ref
om=kA"&&Q
{
_^ic@h3'X~ typedef T & reference;
8rFP*K9 } ;
}n#$p{e$i template < typename T >
=Zsxl]h
struct ref < T &>
e**'[3Y {
#?eMEws typedef T & reference;
dWe%6s;
} ;
g!r)yzK J83C]2~7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rW_cLdh]# %$Xt1ub6( template < typename T >
T|j=,2_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Pj_DI)^ {
f^F"e'1 return l(t) = r(t);
SQ]M"&\{y }
i70\`6*;B 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。
]2ycJ >w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
kA)`i`gt #XqiXM~^R 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
y@7CY-1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OsVz[w N _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9C7HL;MF +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(:%t 最后的布局是:
)vg@Kc26 Add
PlT_]p / \
~r'ApeI9 Divide 5
='C;^
Bk / \
@`Dh7Q _1 3
IG2z3(j 似乎一切都解决了?不。
86dz Jh 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。
@+)T"5_Y[ 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。
g:U
-kK!i 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:
yS[HYq IjXxH]2 template < typename Right >
,_D@ggL- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)7Qp9Fxo Right & rt) const
/11CC \ {
q|IU+r:! 3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(?lT @RY/ }
yJlRW!@&: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RyM29uD 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。
IjQgmS~G 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。
FL&Y/5 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。
=^l`c$G< 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。
hhI*2|i"L 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?
Gl6:2 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:
]"YXa~b w{;~ template < class Action >
|lu@rN class picker : public Action
=}u?1~V {
i.eMrzJ| public :
O'.{6H;t picker( const Action & act) : Action(act) {}
-Ekf T_ // all the operator overloaded
*"6A>:rQs } ;
=4&"fZ"v ]@}hyM[D; 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。
TC@F*B; 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:
!1]jk(Z s$0dLEa9 template < typename Right >
X &G]ci picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BJLeE}=H {
F&3 :]1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vBM<M3 }
/ T_v8{D A 2\3.3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/'_Yct= 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。
hw)z]
J9y}rGO template < typename T > struct picker_maker
+bb-uoZf {
CDr0QM4k:. typedef picker < constant_t < T > > result;
S@~ReRew2 } ;
R?N+./{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
fjuPGg~ {
02(Ob typedef picker < T > result;
c|(Q[= } ;
$YJi]:3& wsc=6/#u 下面总的结构就有了:
+@7c:CAy( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
B)0;gWK picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
,W/Y@ScC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
z U*Mk 至此链式操作完美实现。
AXnKhYlu (OavgJ+Y D$w? 七. 问题3
-$@'@U 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
hQNUA|Q=% q6%m .X7 template < typename T1, typename T2 >
t+^__~IX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ Yo*h"s {
9\kEyb$F= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
04}c_XFFE }
Y;dqrA>@ O@:R\MwFOZ 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:
)]E?~ $, rg]z template < typename T1, typename T2 >
Eq8:[o struct result_2
^?A>)?Sq {
gd]_OY7L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
N
f}ZG } ;
[<Mls@? ygK,t*T20 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
i~5'bSqc 这个差事就留给了holder自己。
u%OLXb #H5+8W 77]lpmC template < int Order >
tZ*>S]qD class holder;
lACS^( template <>
kn`O3cW/ class holder < 1 >
#&z'?x^a {
g"g3|$#Ej| public :
]{0OPU template < typename T >
N&(MM.\`^ struct result_1
H6KBXMYO {
%.fwNS typedef T & result;
5*Dh#FRp } ;
5CH8;sMK template < typename T1, typename T2 >
bZj5qjl`x struct result_2
!QME!c>*$ {
GNW.n(a typedef T1 & result;
@f,/ K1k } ;
)U8=-_m template < typename T >
ZK<c(,oZ^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5 (q4o` {
"=$uv return (T & )r;
*fLVzYpo }
azRp4~2? template < typename T1, typename T2 >
-f?,%6(1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wawJZ+V {
lt\Bm<"z!1 return (T1 & )r1;
&F'n
>QT9q }
X8~?uroq } ;
3 [O+wVv f/m0,EERk template <>
uw@-.N^ class holder < 2 >
/U6ry' {
#;;A~d:V public :
':f,RG template < typename T >
P"[{s^mb struct result_1
KcpQ[6\ {
S&Hgr_/}c typedef T & result;
gTdr } ;
Ac}5, template < typename T1, typename T2 >
H}8kku>7 struct result_2
]7q|) S\ {
EK\xc'6M typedef T2 & result;
3]7j,1^ } ;
vSCJ xSt#e template < typename T >
8LY^>. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bJw{ U. {
w5t|C> return (T & )r;
.B!
Z0 }
{CX06BP template < typename T1, typename T2 >
/#?!9c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o Z%oP V: {
Pa?C-Xn^ return (T2 & )r2;
D23 c/8K }
g?@fHFct } ;
wb39s^n @z=L\e{ f$--y|= 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> >。
I`x[1%y2 F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s+h}O}RV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q+O./1x*, Sb }=j;F return l(i, j) = r(i, j);
Kv ajk~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\Y6r
!D9 6yC4rX!a return ( int & )i;
RQ 8;_)% return ( int & )j;
Lx|0G $ 最后执行i = j;
.F/s( 可见,参数被正确的选择了。
u$D%Iz [7,q@>:CS _auFt"n ~*e@^Nv)v X]=8Oa 八. 中期总结
RxVZn"" 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:
u7},+E)+B 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
E=]|v+#~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YU\k D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$KS!vS7 qTGi9OP6/ gN]\#s@[ ~9@83Cs2 q RRvZhf r$Oa 九. 简化
c IPOI'3d 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。
a.a
,_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;R$2+9 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
wVc^l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y<c7RK] +-*/&|^等
9|m:2["|? 2. 返回引用。
jVqpokWH =,各种复合赋值等
COHook(: 3. 返回固定类型。
/-+hMYe 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7j88^59 4. 原样返回。
thE9fr/ operator,
iV!V!0- @ 5. 返回解引用的类型。
h-DHIk3/ operator*(单目)
gJ^taUE 6. 返回地址。
4zZ.v"laVM operator&(单目)
x~](d8*= 7. 下表访问返回类型。
Vd'=Fe;eB operator[]
Xv+,Z<>iQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QZuKM 'D+ operator<<和operator>>
h05<1>?| 20I/En OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
e`Co =' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Of}C.N8 6MLjU1 template < typename Left >
(k_9<Yb3 struct value_return
kM(m$Oo. {
)4>7X)j> template < typename T >
ARG8\qU struct result_1
3PlIn0+LX {
?%n"{k?# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oVW>PEgB- } ;
B&<P >AZ i1*0'x template < typename T1, typename T2 >
rbl^ aik struct result_2
8\jsGN.$JZ {
&=XK:+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|/n } ;
<,X=M6$0n } ;
+=sw&DH
[X*u`J bD-OEB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B>@l(e)b k$>5v +r0 下面我们来剥离functor中的operator()
#WS>Z3AY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$EzWUt {d.K)8\ return l(t) op r(t)
9!.S9[[N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;v/un return op l(t)
"2p\/VfA return op l(t1, t2)
~YByyJG
return l(t) op
dnh~An 9 return l(t1, t2) op
fB]NEx|o~ return l(t)[r(t)]
^]Z@H/]H return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
KLG29G YOUB%N9+ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
OL_jU2,fv 单目: return f(l(t), r(t));
Z*-a=u%gl' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S)/548=` 双目: return f(l(t));
jmcys
_N3 return f(l(t1, t2));
_]{LjJ!M 下面就是f的实现,以operator/为例
(H\ `/%Bp hDQk zqW struct meta_divide
i1'G_bo4F7 {
|sEuhP\A3 template < typename T1, typename T2 >
Ijk hV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
12;YxW>[ {
)uMv] return t1 / t2;
d8U<V<H< }
O%haaL\ } ;
&gUa^5'# 6Nt/>[ 这个工作可以让宏来做:
*||Q_tlz TKgN31 ` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
qw>vu7/z template < typename T1, typename T2 > \
}D.\2x(J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5:C>:pA V 以后可以直接用
FZIC|uz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
N;k )> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
L27WD m^) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
) .KMZ] p#_5w GLX{EG9Z 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
@^o7UzS4z i"pOYZW1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7_jlNr7uk class unary_op : public Rettype
pMAP/..+2 {
/Z,hQ>/ Left l;
*aFY+.;U` public :
29m$S7[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YBR)S_C$_ E+LQyvF[ template < typename T >
cOZBl;} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xGOVMo
+ {
L./c#b!{ return FuncType::execute(l(t));
g-1j#V`5 }
5&O%0`t Y=g]\%-PB template < typename T1, typename T2 >
h=JW^\?\] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yz5! >|EB {
:@eHV=|+> return FuncType::execute(l(t1, t2));
) xKW }
+r9neS.l } ;
"z;R"sv\ ~"<^4h |lZp5MOc 同样还可以申明一个binary_op
~sPXkLqK
1[$zdv{A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TdT`Vf class binary_op : public Rettype
=LKM)d=1 {
E|+<m! Left l;
%g{)K)$,ui Right r;
Pai8r%Zfu public :
yn_. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j>uu3ADd2 O:GAS [O` template < typename T >
os&FrtDg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vxLr034 {
[HUK
9hG return FuncType::execute(l(t), r(t));
%u_dxpx }
kyt HOn# C'R6mz% Q? template < typename T1, typename T2 >
K]G(u"' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ezCJq`b {
SM2N3"\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}p?67y/ }
|lg jI!iK } ;
}L&LtW{X
3bR%#G% ^SKHYo`,,N 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
)rt%.` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XgM&0lVT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
G%AO%II 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。
EWgJ"WTF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A~lc`m- 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
E*wG5]at 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#z<#oC5 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)
EtaKo}!A} 下面是修改过的unary_op
ZS;V?]\( E_DQ.!U!o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
c:&8B/ class unary_op
\7>*ULP {
?6{g7S% Left l;
kS=nH9 dUt4]
ar public :
F",TP,X ",J&UTUh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`b] wyP G%;>_E template < typename T >
'3Q~y"C+4 struct result_1
D~U RY_[A {
ey,f igjd. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XWQ `]m) } ;
tHHJ|4C @"1Z;.S8V template < typename T1, typename T2 >
.4tu{\YX struct result_2
R=<::2_Y96 {
s2wDJ| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F:q8.^HTJ } ;
bt_c$TN H{,1-&>| template < typename T1, typename T2 >
"DfjUk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(V\N1T,f {
5u;//Cm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,(zV~-:9 }
Tsj/alC[ l U4 I* template < typename T >
|+::sL\r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}^$1<GT {
O(!;7v} return OpClass::execute(lt(t));
h6^|f%\w*i }
sgGA0af mH0OW } ;
W=w]`' saQs<1 Q"nw.FjUG
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
YG8V\4
SQ 好啦,现在才真正完美了。
I`rN+c: 现在在picker里面就可以这么添加了:
9_iwikD c%^B
' template < typename Right >
\k`9s
q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-]Su+/3(, {
r|DIf28MIq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CfP-oFHoQ }
B["+7\c<~ 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。
strM3j##x 2,`X@N`\ $fT5Vc]B4 f\_PNZCc qlYi:uygY 十. bind
{FKr^)g 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*fIn<Cc 先来分析一下一段例子
6w;`A9G[YI zow8 Q6f V|kN 1
A int foo( int x, int y) { return x - y;}
&]RE 5! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TK[[6IB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
njg0MZBqA 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`[(XZhN 我们来写个简单的。
>yXhP6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+hr|$ 对于函数对象类的版本:
l!Xj UnRF +~aIT=i3 template < typename Func >
f^lcw struct functor_trait
rTR"\u7&H {
K Cw typedef typename Func::result_type result_type;
jX8)Ov5Mv } ;
0m4M@94 对于无参数函数的版本:
OG?7(
UJ +h+ 7Q'k template < typename Ret >
T$%QK?B struct functor_trait < Ret ( * )() >
S`zu.8%5 {
Nc{&AV8Y_v typedef Ret result_type;
fxoEK}TM } ;
0E!-G= v 对于单参数函数的版本:
`'<$N<! {}ADsh@7d' template < typename Ret, typename V1 >
x[0hY0 ?[M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#&?ER]|3 {
-d#08\ typedef Ret result_type;
[r8[lkR } ;
{.AN4 对于双参数函数的版本:
;hO6 p
_.V5-iN template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gjN'D!'E1D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^@RvCJ+ {
!Md6Lh%-w typedef Ret result_type;
}EkL[H! } ;
J( XDwt 等等。。。
jQ3dLctn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G"J
nQ j,^&U|! template < typename Func >
JG'%HJ"D struct func_return
i]?
Eq?k {
5;" $X 1{ template < typename T >
E~fb#6 struct result_1
gggD "alDx {
2XeyNX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|e2s\?nB0S } ;
m!w|~Rk ' *a}*(0OA template < typename T1, typename T2 >
W-#DEU 7_ struct result_2
BQ Vro;#Jc {
l`N#~<. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DMG'8\5C } ;
.Vnb+o } ;
4xbWDu] =dA]nM 6wWhM&Wd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
YlbX_h2S" 9GCK3 template < typename Func, typename aPicker >
)G^k$j class binder_1
]-{fr+ {
e(
@</W Func fn;
>\<eR]12 aPicker pk;
Y`]P&y public :
/ kK*%TP /tj]^QspS template < typename T >
]goJ- & struct result_1
a<\n$E#q {
D|)_c1g typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lCp6UkE } ;
C/Z#NP~ * ;BH.,{*@B template < typename T1, typename T2 >
l9Ol|Cb& struct result_2
>xS({1A} {
9M27;"gK typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YFJaf"?8g } ;
57{T
p:| 8b]4uI< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=-:%~ng u3O@ccJ; template < typename T >
mih}?oi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dGOFSH {
I@Hx
LEGj return fn(pk(t));
iu8Q &Us0P }
96~y\X@x template < typename T1, typename T2 >
LJPJENtFIs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"zY~*3d {
(BP p2^ return fn(pk(t1, t2));
8=L"rekV_ }
`9[n5-t } ;
B3&C&o.h ddKP3} BT8)t.+pv 一目了然不是么?
:s_.K'4?a 最后实现bind
: H;S"D iE"]S ) ;y\/7E template < typename Func, typename aPicker >
)u{]rb[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^P~,bO&H.Z {
_|12BVq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8e>B>'nH }
jXf@JxQ )e3w-es~4 2个以上参数的bind可以同理实现。
DmuQE~DV 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
p
P@q
` !q,'k2=b, 十一. phoenix
JRz)A4P Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N9G xJ6 .lb]Xa*n for_each(v.begin(), v.end(),
K2x2Y= (
QK6_dIvDz do_
q1u$Sm [
GNv{Ij< cout << _1 << " , "
lBFKfLp& ]
q>BJ:_I
i .while_( -- _1),
9:@Xz5 cout << var( " \n " )
{f`Y\_r$@ )
}WFI/W' );
hzM;{g>t 7O*Sg2B 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Cn5"zDK$ 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
;E
9o%f:o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HoAg8siQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Pd&KAu|<` )-5e Iy )-[$m% template < typename Cond, typename Actor >
WZ6{9/%: class do_while
SS%Bde&<{ {
]N]Fb3 Cond cd;
9FSa=<0wE Actor act;
QAxy?m,' public :
%XukiA+ template < typename T >
}(u:K}8 struct result_1
PRiE2Di2S {
kZ@UQ{>` typedef int result_type;
wg0_J<y] } ;
4_VgJ9@ 5&p}^hS5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Q3hf =&$ *GXPN0^Qjo template < typename T >
Axb=1_-- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]QJ5JtD- {
7c(j1:Ku- do
s) s9Z,HY {
uVD^X* act(t);
qB_s<cpn> }
~
i+XVo while (cd(t));
f9#srIx+ return 0 ;
{'+{ASpO! }
`+< ^Svou } ;
b(|&e :F"IOPfU5[ <& PU%^Ha 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
sS{Co8EJn 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。
^wZx=kas 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。
TC<Rg?&yb 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。
6c^?DLy9B 下面就是产生这个functor的类:
e)?}2 +$L}B-F i ?pd|J template < typename Actor >
Dom]w.W5 class do_while_actor
,\
1X\ {
,rN$ah$CL Actor act;
_Cz98VqRk public :
~v\
W[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zMp vS rc )=gU~UV template < typename Cond >
*ilVkV"U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q)?!]|pZ } ;
2 ^"j]g>mj ,(h- -?#iPvk6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o9|
OL 最后,是那个do_
|(W04Wp"@ egA*x*8 l*hWws[ class do_while_invoker
2>X yrG {
mgH~GKf^ public :
T$0)un template < typename Actor >
A405igF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
aTm R~k {
ML|?H1m> return do_while_actor < Actor > (act);
UZFs]z!,k }
AEj%8jh } do_;
RrBG=V 5!'1;GLs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"[]oWPOj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{ly <%Q7j 最后来说说怎么处理break和continue
]m`:T 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。
]pB5cq7o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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