一. 什么是Lambda
zEukEA^9` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>s0![c oz 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,
v'S5F@ln BNI)y@E^X `r~3Pf).4 9
Qa_3+.B class filler
dh&>E {
[+xsX*+ public :
S9r+Nsn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v_WQ<G? } ;
U/|JAg# D>HbJCG4^ ]yZ%wU9! 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:
*)6\V}` ;^E_BJm J.M&Vj: s;*
UP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-V[x
q 5/7(>ivn mw;4/
/R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0(:SEiz6s |5X[/Q*K`W [ ;sTl~gC =adHP|S 二. 战前分析
IAq
o(Qm 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。
Y#~A":A 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
d%-/U!z? %d(= > iemp%~UZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$gD8[NAIx= /* --------------------------------------------- */
z0SF2L H vector < int *> vp( 10 );
|g!d[ct] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N2duhI6 /* --------------------------------------------- */
u#Jr_ze sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
32%Fdz1S /* --------------------------------------------- */
, c{ckm int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?h%Jb^#9 /* --------------------------------------------- */
150-'Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N
fG9a~ /* --------------------------------------------- */
$u yx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'=#fELMW >8=lX`9f{ 0.w7S6v|& 9:-7.^`P 看了之后,我们可以思考一些问题:
}f?[m&< 1._1, _2是什么?
E]GbLU;TH 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
A~<!@`NjB 2._1 = 1是在做什么?
f% )9!qeW 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
BK6
X)1R Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
} e+`Kxy >0<n%V#s:r 5Pn.c! 三. 动工
%DXBl:!Y` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K%x]:|,>M IM/xBP x-X~'p'f tH.L_< N template < typename T >
QeuM',6R class assignment
=|ODa/2p {
@p
WN5VL T value;
{B4qeG5 public :
g3>>gu#0DC assignment( const T & v) : value(v) {}
*vuI'EbM template < typename T2 >
5rdB>8W
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ddpcov } ;
,p#B5Dif/ ,I x>.^| dM= &?g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
s-PS]l@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W0~G`A(:; >V27#L2:J bp=r]nO Mb 4"bDBsl class holder
p^RX<L/\=_ {
!|H,g wqU public :
#fns3=/H template < typename T >
'hs4k|B assignment < T > operator = ( const T & t) const
aK@
Y) Ju' {
4YikC return assignment < T > (t);
}^&f { }
PgT8
1u } ;
WGUw`sc\ 51Y%"v t 2HN*j~>i~ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Bps%>P~. 'g,h static holder _1;
^4^N} 7>5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lMvOYv :,Y1#_\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~i>DF`w$ 而不用手动写一个函数对象。
~o"=4q`> 8{2 pa+'0Y]71 -kMw[Y 四. 问题分析
1*dN. v:5 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。
p8%qU>~+4 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。
n-" (~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
nk%v|ZxoFv 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
52tc|j6~# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O=RS</01! L#byYB;E{ 五. 问题1:一致性
T[k$ [ 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?|
|y eQz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
f?)7MR= <;PKec struct holder
J*$%d1 {
/[FDiJH2 //
Zdqm|_R[ template < typename T >
*kFd#b+xB T & operator ()( const T & r) const
aPEI_P+Ls {
J~]@#=,v return (T & )r;
?1JY6v]h4 }
^?+[yvq } ;
I\k<PglRA jL"V0M]c 这样的话assignment也必须相应改动:
s!/lQo5/ `M6"=)twu template < typename Left, typename Right >
bkDVW class assignment
:QGo
-,6- {
K%\r[NF Left l;
yT@Aj;X0v Right r;
a- rR` public :
@`4T6eL5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Mp|Jt template < typename T2 >
cE
'LE1DK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[_(J8~va } ;
@NRN#~S,_] aX;>XL4 同时,holder的operator=也需要改动:
NknS:r&2 ]wU/yc)e template < typename T >
6Lq`zU^ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
nZ(]WPIN" {
CE`]X;#y return assignment < holder, T > ( * this , t);
.s*N1
U?h }
F8?2+w@P x'x5tg 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。
xj>P5\mW# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bt) C+|i nwKp8mfP return l(rhs) = r;
(6ga*5< 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。
h2Nt@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`5?0yXK `z(o01y template < typename Tp >
}h45j84) class constant_t
<WZ{<'ajI {
?Te#lp;`~ const Tp t;
iF^qbh%%E public :
^:{8z;w!( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yogavCD9b/ template < typename T >
\(i'i C const Tp & operator ()( const T & r) const
N<rq}^qo {
lfHN_fE>Mq return t;
7s?#y=M }
?uSoJM`wa! } ;
FAdTm#tgW] 2j%=o?me^p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
wBXa;. 下面就可以修改holder的operator=了
M\m:H3[
)Ri! template < typename T >
Lxp}o7>K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
GLtWo+g0 {
,6;n[p"h|r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*pwkv7Zh }
6^LXctW. ):G%o 同时也要修改assignment的operator()
O3o^%0
Xs052c|s template < typename T2 >
metn& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
mxgT}L0i 现在代码看起来就很一致了。
i#*[,
P~ UF!qp 六. 问题2:链式操作
d*d:-f~q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\nEMj,) 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。
/=p[k^A 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。
]H !ru 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。
!~vK[G(R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
PG63{ _gqqPny4$ template < typename T >
c1k[)O~ struct result_1
;Yee0O!d4 {
a*5KUj6/TL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}9"''Z } ;
)&1v[]%S TxPFl7,r 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:
) 1AAL0F\B F9j@KC(yg template < typename T >
GfELL`yz struct ref
=6dAF"b) {
ck{S typedef T & reference;
}?,?2U,8: } ;
Q^f{H. template < typename T >
^5E9p@d"J struct ref < T &>
N4+Cg t( {
(SRY(q typedef T & reference;
~6i'V?> } ;
Q<V(#)* g& e u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
DSwb8q X=whZ\EZ template < typename T >
J]TqH`MA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_l7_!Il_ {
`Jc/ o=] return l(t) = r(t);
X+]>pA }
lZ-U/$od 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。
S3Y.+. 0U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,N(Yjq"R nnj<k5 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
H7tviSTd _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jvB[bS`<H _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-SM_JR3< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$$m0mK 最后的布局是:
P5?VrZy Add
> mO*.' Gm / \
p Run5 )7 Divide 5
Qa_V / \
Vr},+Rj _1 3
I*N"_uKU 似乎一切都解决了?不。
csW\Q][ 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。
9s"st\u
4 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。
Z>`\$1CI 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:
FJZ'P;3 |;US)B8}*Z template < typename Right >
Dq<la+VlO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Csuasi3]1d Right & rt) const
n!z!fh {
J1}\H$*X return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7zH2dqrj }
o^~ZXF} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@[J6JT*E 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。
*,Bm:F<m 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。
U}jGr=tu 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。
R0INpF'; 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。
Z}$sY>E 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?
YjDQ`f/ 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:
gFp3=s0~ {ze69 h template < class Action >
G~1;_' class picker : public Action
!-OZ/^l|O` {
!=:>y WQ public :
^Q`5+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
aPelt` // all the operator overloaded
+4%~.,<_to } ;
L-w3A:jk !s-A`}
s+ 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。
ndLEIqOY 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:
,RR{Y- N]
sbI)Z@ template < typename Right >
A8&@Vxdz picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;=,-C;` {
#$BFTlm| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cw(e7K7& }
72Bc0Wg
^!S4?<v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,pD sU @ 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。
X6
BIZ sR9$=91` template < typename T > struct picker_maker
i) e6U(H {
FXBmatBck typedef picker < constant_t < T > > result;
"v:k5a( } ;
I4N7wnBp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Jt5V{9:(' {
<=n;5hv: typedef picker < T > result;
/= ;,lC } ;
;9j ]P56 tAN!LI+w 下面总的结构就有了:
oUnb-,8n 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。
9$$ Ijf 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。
VkJ">0k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~Yd[&vpQ 至此链式操作完美实现。
/FN:yCf ~JT2el2W7p 8~O#@hB~3 七. 问题3
Ll=G+cw6P 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。
*}89.kCBF $Xwk8< template < typename T1, typename T2 >
_\d|`3RM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z~h?"' {
Q (f0S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Dh`&B }
H"/J R B7uK:J:c*H 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]z'L1vQl7 \L(jNN0_R template < typename T1, typename T2 >
}SWfP5D@ struct result_2
T@ESMPeU:X {
k4$zM/ob typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d\#yWY } ;
AVjRhe f0g/`j@Up 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?
FBl,Mky 这个差事就留给了holder自己。
{ 8 K bji#ID2]% HVA:|Z19 template < int Order >
7=N%$]DKZ class holder;
'|]}f }Go template <>
75;RAKGi class holder < 1 >
0\!Bh^++1 {
Mi.2
> public :
I?D=Q$s template < typename T >
= "]r{ struct result_1
1L::Qu%E {
+>C26Q typedef T & result;
Y[L,rc/j } ;
sP^:*B0 template < typename T1, typename T2 >
Jy:*GW6 struct result_2
%6(\Ki6I {
2T*kmDp typedef T1 & result;
"*#f^/LS } ;
--y,ky# template < typename T >
Pa{DB?P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g"sb0d9 {
/ZiMD;4@y return (T & )r;
m)66g]F+ }
&]a(5 template < typename T1, typename T2 >
8US35t:M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?&0CEfa? {
FMCA~N return (T1 & )r1;
W2XWb<QSEV }
/{buFX2"} } ;
yI8O# TkTGYh template <>
fASklcQ class holder < 2 >
!KXcg9e {
-}TP)/!,* public :
[cDDZ+6 template < typename T >
(zsmJe struct result_1
aW:*!d# {
>AV9 K typedef T & result;
3q/"4D } ;
g.Ur~5r template < typename T1, typename T2 >
G0:<#?<5 struct result_2
w@2NXcmw {
w +UBXW typedef T2 & result;
DA=LR } ;
ww
%c+O/ template < typename T >
DOtz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H$?MPA-c {
W:<2" &7 return (T & )r;
,+BFpN' }
|goBIp[ template < typename T1, typename T2 >
Ow?~+)
4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a?Fz&BE {
1y[~xxgE return (T2 & )r2;
R|Bi%q|4P }
N@0/=B[n } ;
c%G~HOE=B
rY Puo n. N0Nhd 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> >。
Kc]
GE#~g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G:+D1J] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fATnza xM)P=y_!M+ return l(i, j) = r(i, j);
@&HLm^j2O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zfUj%N |C./gdq return ( int & )i;
7h/Mkim$5 return ( int & )j;
d>J
+7ex+ 最后执行i = j;
KDg%sgRu} 可见,参数被正确的选择了。
/FXb,)1t T^8`ji 68~]_r.a 0@'-g^PS M&Q&be84 八. 中期总结
tWZ8(E$ 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:
ow (YgM>t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lnl>!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。
8}oe))b 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f~?5;f:E Yc[vH=gV} Tw/7P~* } 5"Rj< ]\ZJaU80I~ }cW8B"_" 九. 简化
hHEn 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。
\o,et9zDJ3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R90chl 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:
CU\r
I 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Rwj
3o +-*/&|^等
1N]-WCxQ 2. 返回引用。
\HoVS =,各种复合赋值等
N}z]OvnZH 3. 返回固定类型。
Xhyc2DKa_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&_QD1 TT 4. 原样返回。
Nsy>qa7 operator,
,uO?f1 5. 返回解引用的类型。
|.~2C14[ operator*(单目)
2sBYy 8.r 6. 返回地址。
o 8^!wGY operator&(单目)
4.%/u@rAi 7. 下表访问返回类型。
z2.OR,R}] operator[]
ODCN~7-@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\ 511?ik operator<<和operator>>
k fOd|- vKbGG 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。
:d<F7`k
H 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}i;!p
Ue$ i[vN3`*B template < typename Left >
'Um\m struct value_return
<ihJp^kgQ {
BW`Tw^j template < typename T >
coXm*X>z struct result_1
A8nf"mRD: {
k~Y_%#_
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/ubGa6N } ;
0ZAtBq.s \o? template < typename T1, typename T2 >
)Zyw^KN^ struct result_2
&~)1mnv. {
pR:cn kVF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S`spUq1o } ;
8
=3#S'n } ;
[HRP&jr SsL>K*t5 r)w]~)8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
L~M6ca" }WNgKw 下面我们来剥离functor中的operator()
]waCYrG<sY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<ot%>\C #Nv0d|0\ return l(t) op r(t)
G;msq=9| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!E/%Hv1 return op l(t)
U,2\ TBz return op l(t1, t2)
b\"2O4K,) return l(t) op
40LAG return l(t1, t2) op
rYA4(rYq return l(t)[r(t)]
xe1xP@e? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m,]h7 xx ^@q$c 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
V/DdV}n! 单目: return f(l(t), r(t));
`ucr;P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`{@?O%UB 双目: return f(l(t));
pc_$,RkN return f(l(t1, t2));
s9YP
=)I 下面就是f的实现,以operator/为例
!8%{(;( FU(s jB struct meta_divide
h,Tsb:Q"M {
1QDAfRx template < typename T1, typename T2 >
w W;!L=j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)Chx,pcx< {
/aMeKM[L` return t1 / t2;
T CO^9RP< }
"IsDL^)A9 } ;
NB/ wJ3 F A!5)$>!o 这个工作可以让宏来做:
Z}6H529[ }"9jCxXL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[hXU$Y>"0 template < typename T1, typename T2 > \
/&'rQ`nd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cd*F;h 以后可以直接用
,W<mz7Z(@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\Mod4tQ 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
tB{O6=q (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。。。)
LMte,zs> a@WSIcX*W 8h7z 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
itIzs99j :~]ha template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9G}Crp class unary_op : public Rettype
J\kv}v {
"(#]H;!W Left l;
v.I>B3bEg public :
lo!_;`v=U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W 7Y5~%@
^'c[HVJ template < typename T >
{p(.ckze+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
liq9P,( {
'Sjcm@ILm return FuncType::execute(l(t));
~I)\d/7o }
Vg4N7i Y)4&PN~[ template < typename T1, typename T2 >
/\M3O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0/JusQ {
cO
!2|v8i return FuncType::execute(l(t1, t2));
j_*#"}Lcp }
e|ngnkf(G } ;
x5}Ru0Z m48m5> 5*pCb,z>q 同样还可以申明一个binary_op
J$D#)w!$j ;M"JN:J8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J Covk1 class binary_op : public Rettype
5rpTR {
cUz7F Left l;
q.>{d%? Right r;
pTlNJ!U> public :
Ey!+rq} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k:0HsN!F9 *L.+w-g&& template < typename T >
<M|kOi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ca1A9fvo {
mmG+"g$| return FuncType::execute(l(t), r(t));
^SKuX?f\ }
HW(cA}$ Q<V?rPAcx template < typename T1, typename T2 >
*w538Vb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V'4sOn {
D?3^>h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yvu!Q }
\j]i"LpWb } ;
}?=$?3W
.* xaI+: -&*
4~ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
SablF2doa 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BV X6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&i,xod6$ 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。
gzthM8A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?HBNd&gZ1G 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。。。
0;j)rmt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~P85Or 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)
hYMo5 ? 下面是修改过的unary_op
V!F#
e k: <m#ov G6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"$*&bC#dE class unary_op
xFt[:G`\}u {
2n]Br Left l;
dtw4cG ((}T^ public :
}0Qex=vkO Wi
Mi0?$. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p#UrZKR _>8ZL)NQQ template < typename T >
~e5hfZv|w struct result_1
ew#t4~hh {
WCc,RI0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%># VhK } ;
1o. O]> oZkjg3 template < typename T1, typename T2 >
YzqUOMAt"V struct result_2
I65W^b4y {
]E\o<"#t/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ao]Dm#HiO } ;
-lL(:drn WKib$(%f6 template < typename T1, typename T2 >
@Q;%hb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\Q"j^4 {
zU;%s<(p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%- W3F5NK }
"/e:V-W
z
%Ty; template < typename T >
*E0dCY$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/*)zQ?N {
-s5j^U{h| return OpClass::execute(lt(t));
[eebIJs }
[%M=nJ{8 Wm{Lg0Nr } ;
:nZVP_d+ ?8AchbK;N @7Oqp- 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
7cTDbc!E- 好啦,现在才真正完美了。
!=7(3<? 现在在picker里面就可以这么添加了:
]_6w(>A@3# gJE m template < typename Right >
);o2eV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~)XyrKw {
PT7-_r return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*w>dT }
E-Nc|A 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。
Cku#[?G tA2Py fk5xIW 1 PL2[_2: .v?x>iV 十. bind
\wR $_X& 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。
!2-f%x]tO 先来分析一下一段例子
A
dNQS ^=f<WKn WC6yQSnY& int foo( int x, int y) { return x - y;}
Id6H~; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
OIpkXM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zPzy0lx 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。
jlvh'y` 我们来写个简单的。
'
U]\]Wp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x3j)'`=15 对于函数对象类的版本:
J:<mq5[ .E H&GX template < typename Func >
'MLp*3djF, struct functor_trait
Y.XNA]| {
n7g}u typedef typename Func::result_type result_type;
Hd*e9;z } ;
5G$N 对于无参数函数的版本:
#NU@7Q[4 P%VEJ5,]b template < typename Ret >
6V{Sf9V| struct functor_trait < Ret ( * )() >
77KB-l2 {
a8D7n Ea typedef Ret result_type;
*3.K; Ic; } ;
kiYHJ\a 对于单参数函数的版本:
GtR!a ! =(OvX_< template < typename Ret, typename V1 >
HSXv_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
S$~T8_m^U {
#0HZ"n typedef Ret result_type;
S T#9auw } ;
,X+LJe$ 对于双参数函数的版本:
tB S+?N Blw AD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+,7nsWV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*0vq+C {
O;zq(/,-l typedef Ret result_type;
I5#KLZVg } ;
t zn1| 等等。。。
]ySm|&aU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4= 7#=F1 \9
,a"g template < typename Func >
WP5cC@x struct func_return
W|X=R?*ZK {
J,iS<lV_ template < typename T >
Q]/ZVcoqo struct result_1
C K#^`w {
SvTd#>ke typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~Up5 +7k@ } ;
.r ,wc*SF Pz\4#E] template < typename T1, typename T2 >
|ry![\ struct result_2
Z hqGUb {
(,nQ7,2EX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k4N_Pa$}\ } ;
` nd/N# } ;
Q$Q>pV;uH `$PdI4~J azhilUD8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v11Uw?CM ~F [V template < typename Func, typename aPicker >
%C[#:>'+ class binder_1
mafnkQU {
Z
"mqH Func fn;
V^* ];`^ aPicker pk;
YR'dl_ public :
,xSNTOJ e1<9:h+ template < typename T >
PiwMl)E|! struct result_1
Ew<
sK9[o {
8'>yB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8}M-b6RV } ;
MnLo{G] fA$2jbGW template < typename T1, typename T2 >
ltWEA struct result_2
3<XP/c"; {
b6%[?k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$.Ia;YBf } ;
eoj(zY3 $~3?nib"j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O*SJx. 'G1~
A + template < typename T >
(X?HuWTm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"cZ ){w {
*KV^X(/ return fn(pk(t));
>sm~te$5 }
R+*-i+]Q#7 template < typename T1, typename T2 >
R@df~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uv|RpIv e: {
sB@9L L]&| return fn(pk(t1, t2));
q _INGCJ }
~0@uR } ;
$x/VO\Z{- A3Xfu$[u <B
Vx% 一目了然不是么?
:R'={0Jg 最后实现bind
n-he|u t5aX9WIW pP-L{bT template < typename Func, typename aPicker >
(VM.]B< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
G_QV'zQ {
6ys|'<? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.: Zw6 }
lyS`X Fy*t[> 2个以上参数的bind可以同理实现。
`t7z
LC^c 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。
K_Pbzj4(P :u,Ji9
u 十一. phoenix
h1~/zM/` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7](aPm8 :IX_|8e ^ for_each(v.begin(), v.end(),
F2>W{-H+ (
\4j(el do_
kp-`_sDg [
g_3Ozy cout << _1 << " , "
84_Y+_9 ]
*kt|CXxAS8 .while_( -- _1),
*qA:%m3 cout << var( " \n " )
<lZVEg )
w5+(A_ );
:sS4T&@1= Z5V_?bm$ 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:
a"{b}UP 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
OI,F,4e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ok1w4#%, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
_G$21=
J1R5_b 2"QcjFW% template < typename Cond, typename Actor >
}vb.>hy class do_while
z%;_h- {
lMmP]{.>$ Cond cd;
C';Dc4j Actor act;
2c'<rkA public :
*&z!y/ template < typename T >
RGLJaEl ! struct result_1
7sU+:a {
qL?$u07<9' typedef int result_type;
FMtg7+Q|> } ;
sk5B} - zWrynJ}s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
L0R$T=~%) 9JqT"zj template < typename T >
]*X z~Ox2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#h#_xh' {
bt"5.nm do
Xb~i?T;f {
Elt"tJ act(t);
9+b){W }
j|>^wB while (cd(t));
#bS}?fj return 0 ;
!y862oKD }
a`D`v5G t } ;
7ju^B/7 w5vzj%6i DH"_.j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q>6RO2, 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。
$T_>WUiK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
+Mb}70^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
jItVAmC=i 下面就是产生这个functor的类:
)m
Ii. ,va2:V
~uG/F?= Q: template < typename Actor >
q#F+^)DD [ class do_while_actor
Jv8VM\* {
VHLt,?G Actor act;
yuhY )T public :
xJin%:O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<r)5jf Zul@aS
! template < typename Cond >
gX`C76P! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{*"\68e } ;
N"7BV (_Th4'(@Y M}`T-"qf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%Q=rm!Syv 最后,是那个do_
]l"9B'XR SB:z[kfz| )K]<\Q[ class do_while_invoker
od^o9(.W^ {
Z?qc4Cg public :
lpjby[S template < typename Actor >
k&:~l@?O do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@W=:r/ {
I5]58Ohx return do_while_actor < Actor > (act);
\0)2 u[7 }
}+giQw4 } do_;
;<=z^1X9 BnG{)\s 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d>0 j!+s 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
HP=5a. 最后来说说怎么处理break和continue
YXg^t$ 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。
!{ !(yP_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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