一. 什么是Lambda
Z3u""oM/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^{6UAT~!R 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,
Bv
|jo&0n sKE*AGFLd *y[~kWI H)?" 8 s class filler
]0/~6f
{
+Qb2LR public :
\fQgiX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1W6n[Xg } ;
&Hp\(" sDh6 Uk v J,xz*rc` 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:
hQW#a]]V: $[^ KCNB Z"+rg9/p .DV#-tUh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6|(7G64{ _UbR8 ^/5E773 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^*owD;]4_ Wpg?%+Y Z?G3d(YT wTJMq`sY_ 二. 战前分析
|L~gNC 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
w~FO:/ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9N3oVHc? .Q6{$Y%l ve_4@J) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ht[TMdV /* --------------------------------------------- */
\-`oFe" vector < int *> vp( 10 );
!gA^$(=:" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
t g m{gR /* --------------------------------------------- */
jAQ)3ON< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^PCL^]W /* --------------------------------------------- */
@v:ILby4- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zs]>XO~Jg /* --------------------------------------------- */
0UAr}H.: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ph|2lLZ /* --------------------------------------------- */
ph$&f0A6Xc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(x*2BEn| 1>O0Iu rj`.hXO uJAB)ti2I 看了之后,我们可以思考一些问题:
v:;C|uE| 1._1, _2是什么?
,~68~_) 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。
!AD, 2._1 = 1是在做什么?
x:D<Mu# 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。
`&&6-/ 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。
neMe<jr m`4j|5 & /FA> 三. 动工
0%L$TJ.'' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f~(^|~ZT rq|czQ Z#E#P<&d TlZlE^EE< template < typename T >
>!ZyykAs class assignment
{10+(Vl {
Y&!McM!Jw T value;
P)o[p( public :
F@*r%[S/ assignment( const T & v) : value(v) {}
?wiq
3f 6 template < typename T2 >
jzOMjz~:) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h"%,eW|^ } ;
YUE1 '} hE3jb.s(> Jv$2wH 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Sv]"Y/N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cF>;f(X &G5I0:a
@eD~FNf-] <k8rSxn{ class holder
]KII?{<k {
xVmUmftD public :
MyR\_)P? template < typename T >
7Bb@9M?i assignment < T > operator = ( const T & t) const
7}HA_@[ {
FU3IK3} return assignment < T > (t);
<8}9s9Nk }
T)?@E/VaS } ;
6b5{ ^L2Zo'y [ }&^bR)= 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
hFF&(t2{^ 0~I)
/T static holder _1;
dL Py%q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
R=f5:8D<- 9bYHb'70 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jI pcMN< 而不用手动写一个函数对象。
6(;[ov1 p<.!::* %( OaVL NA^{ \$++.%0 四. 问题分析
_rWXcK3cjr 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
tbt9V2U:"n 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
_3?xIT 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:zTj"P>"I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
HH7gT 下面我们可以对这几个问题进行分析。
I,q~*d Gl\RAmdc 五. 问题1:一致性
3uiitjA] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
p{_O*bo
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&5CeRx7% 2Uw}'J_N struct holder
{ l~T~3/i {
1JY90l$ME //
t5[JN:an template < typename T >
cF6@.) T & operator ()( const T & r) const
(>% Vj {
(?=(eo<N return (T & )r;
ku8Z;ONeH }
s`#j8>`M
} ;
uX!y,a/" nFOG=>c} 这样的话assignment也必须相应改动:
l%V}'6T vTa23YDW template < typename Left, typename Right >
]-]@=qYu class assignment
I(eR3d: {
1>*<K/\qg Left l;
&?6~v
Right r;
#rL@
public :
W8/6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7
@Qlp$[F template < typename T2 >
CHSD8D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'Z%aBCM } ;
-x5bdC(d ;:YjgZ:+Q] 同时,holder的operator=也需要改动:
YXOD
fd%L
B#lj8I^| template < typename T >
DD3yl\#, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)%W2XvG {
8U$UI return assignment < holder, T > ( * this , t);
~w%+y }
v\T1,Z@N^ \YyU5f7'; 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。
Ji:@z%osr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2{qG Cd*C^cJU&z return l(rhs) = r;
)x $Vy= 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YtKX\q^. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f\_Q+!^ y(g
Otg template < typename Tp >
`
R-np_ class constant_t
Rla*hc~ {
6:X\vw const Tp t;
"TCbO`mg public :
e 2&i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f)fw87UPc template < typename T >
alD|-{Bf const Tp & operator ()( const T & r) const
>}tG^ )os {
66;O 3g' return t;
R9HS%O6b6 }
e/%YruzS } ;
}tq9 /\ rkXSygb 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3hjwwLKG$ 下面就可以修改holder的operator=了
_)\,6| # gpl!Iz~5 template < typename T >
KPrxw }P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G-> @ {
$fG/gYvI\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y)5}bmL }
uvd> (S{c*"}2 同时也要修改assignment的operator()
<\
c8q3N \Fjq|3`<l template < typename T2 >
NV ~i4R*# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
M#,+p8 现在代码看起来就很一致了。
{[iQRYD0| msJn;(Pn 六. 问题2:链式操作
ioQlC4Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G*V
7*KC 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Sv",E@!f 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
At:C4>HE@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
x=+H@YO\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!9Ni[8&Fg0 %8}w!2D S template < typename T >
<FLc0s struct result_1
~)(Dm+vZ {
gW%(_H mX typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a2n#T,kq& } ;
6n g9 o6 ,\"gN5[$( 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:
/d;l: ~0:c{v;4 template < typename T >
n\,W:G9AR7 struct ref
X ^)5O>>|t {
Ue%5
:Sdr typedef T & reference;
]>j_
Y, } ;
]P5u:~U template < typename T >
BGOI struct ref < T &>
%oQj^r!Xd {
KO7cZME typedef T & reference;
s^<
oU } ;
P]^]
T}5 J]e&z5c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
HX^
P9jXT =25"qJr template < typename T >
WR%iUO40 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|'#NDFI>} {
-JkO[IF return l(t) = r(t);
cQb%bmBc5 }
h<q``hn> 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。
T!r7RS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T9yW# . %UhF=C 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
c7 -j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|&.)_+w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4T-AWk +5 调用divide的对象返回一个add对象。
B(U`Zd 最后的布局是:
\U8Vsx1tl Add
D:0PppE / \
'-qc\6UY Divide 5
GW#Wy=(_ / \
L x&ZWF$ _1 3
XFYl[?`G 似乎一切都解决了?不。
irS62Xe 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。
[0emOS 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。
75ob1h" 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:
1:8: yFV 9IMcp~zX template < typename Right >
X88ZdM' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)kUw,F=6 Right & rt) const
=lnz5H {
wXnt3)e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8B5%IgA }
J!>oC_0]8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!h~\YE) 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。
{,ljIhc, 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。
XhiC'.B_ 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。
{DR+sE 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。
3lqhjA 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?
X"sN~Q.0 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:
~gD'up@$/ V8/o@I{U[ template < class Action >
#SmWF|/ class picker : public Action
"lt[)3* {
PE>_;k-@k public :
IYFA>*Es picker( const Action & act) : Action(act) {}
FdD'Hp+ // all the operator overloaded
L
$~Id } ;
lHU$A; n1|%xQBU@ 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。
kW9STN 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:
bYfcn]N A
[JV*Dt template < typename Right >
qA42f83 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xN]bRr {
YH9BJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KK}&4^q }
(46)v'? bPEAG=l "- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
p#w,+)1!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。
"x)W3C%*S $A,=z template < typename T > struct picker_maker
ZJqmD {
(~~=<0S typedef picker < constant_t < T > > result;
//(c 1/s } ;
>8##~ZuF+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v3B
^d}+. {
h?b{{ typedef picker < T > result;
\[BnAgsF } ;
E4Sp^, AMr 9rB d 下面总的结构就有了:
Fpb1.Iz 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。
Gu-Sv!4p 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。
*,(`%b[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DbDpdC; 至此链式操作完美实现。
/i<g>*82 [3s~Z8
pP oUqNA|l
T 七. 问题3
k`d 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。
Wd7*sa3T udB}`<Q template < typename T1, typename T2 >
VC@o]t5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eP)RP6ON{ {
"](~VF[J8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
XxGm,A+>Ty }
g!8-yri 9}=Fdt 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:
;O CYx[| G8SJ<\? template < typename T1, typename T2 >
a?;{0I:Ln struct result_2
PrCq
JY {
/#a$4 }2L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l!b#v` } ;
JkKI/5h >y?$aJ8ZV 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?
<K43f#% 这个差事就留给了holder自己。
]T$~a8 l}m@9 ~oC D`ZYF)[}J template < int Order >
r`=d4dK- class holder;
mVxS[Gq template <>
@M1U)JoQ class holder < 1 >
f-Sb:O!V {
FY'f{gD^ public :
7}Gy%SJ` template < typename T >
UwLa9Dn^ struct result_1
;3w W)gL1 {
vXc<#X9 typedef T & result;
N;htKcZ } ;
pCq{F*; template < typename T1, typename T2 >
)XD_Yq@E struct result_2
y,aASy!Q {
/+rHy7(\ typedef T1 & result;
.e6 :/x~p* } ;
[mm5?23g template < typename T >
P6MT[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y!5-WXH
{
$ZA71TzMV return (T & )r;
yEH30zSt }
`18G
5R template < typename T1, typename T2 >
/h_BF\VBs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$I_aHhKt {
0j*8|{| return (T1 & )r1;
+=||c\' }
g;-CAd5 } ;
H]SnM'Y Agl[Z>Q template <>
zEu*q7 class holder < 2 >
4FYws5]$ {
NEX\+dtE~0 public :
]1klfp,` template < typename T >
hE>Mo$Q( struct result_1
|[*b[O
1W {
o/Z?/alt4 typedef T & result;
3N;X|pa } ;
@6\8&(| template < typename T1, typename T2 >
-Z @cj struct result_2
]g:VvTJ;? {
-gzk,ymp typedef T2 & result;
mX
%; } ;
n#4Ra+dD template < typename T >
+~7@K{6q- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_KKG^
u< {
*dGW=aM#C return (T & )r;
,9=a(j" }
!fZxK CsQ template < typename T1, typename T2 >
8NpQ"0X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:=-h'<D {
}v`5
return (T2 & )r2;
BwbvZfV| }
n]|[|Rf1 } ;
q
K]Wk+ daaurT p 5P<3( 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Z(Xu>ap 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5=l Ava# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Zd042
% MwiT1sB~ return l(i, j) = r(i, j);
#*5A]"k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n:HF&j4C, gQ&FO~cr return ( int & )i;
Tc{r}y[) return ( int & )j;
}y'KS:Jb 最后执行i = j;
@zE_fL 可见,参数被正确的选择了。
CB|Z~_Bm A!SHt7ysJ p=T]%k*^h# [}.OlR3) ]GRPxh 八. 中期总结
QH;1* 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;|66AIwDe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
68d(6?OgW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\!`*F:7]- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gJ :Z7b XBCz\f \
3ha {,,w5/k^ 6:@tHUm f ~9ADb 九. 简化
@va6,^) 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7|*|xLrVY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]^R;3kU4Q 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Jgb{Tl:r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'\P6NszY~ +-*/&|^等
wtaeF+u-R- 2. 返回引用。
*joM[ML` 6 =,各种复合赋值等
iN<Tn8-YH6 3. 返回固定类型。
a>6!?:Rj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)/UPDdO 4. 原样返回。
FSC74N/ operator,
s@Y0"
5. 返回解引用的类型。
a,!c6'QE operator*(单目)
d-lC|5U% 6. 返回地址。
Za5*HCo operator&(单目)
Gw$U0 HA[, 7. 下表访问返回类型。
o^biO!4, operator[]
0fwo8NgX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(eFHMRMv~ operator<<和operator>>
NJwcb=* Y ~xcJH 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。
c=h{^![$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%\2
ll=p1 Z#%4QIz? template < typename Left >
NbSkauF~b struct value_return
X^7bOFWE {
zq8LQ4@ay template < typename T >
[*Wq6n struct result_1
Jr|"` f%V {
vQ$ FMKz7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,a_\o&V } ;
z1*8 5?
L6O*aZ| template < typename T1, typename T2 >
Yc&yv struct result_2
b~z1%? {
,aU_bve typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^3^n|T7le } ;
"oz qfh } ;
^g"G1,[%w A7C+-N
T32C=7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+' QX` ez@`&cJ7 下面我们来剥离functor中的operator()
ML9ZS
@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$~75/ C5c@@ch : return l(t) op r(t)
ia?{]!7$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4 bw8^ return op l(t)
!"Jne'f return op l(t1, t2)
RQ;pAO return l(t) op
KC[ql}JP return l(t1, t2) op
D37N*9} return l(t)[r(t)]
BRLrD/8Le return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cQ} ,q+GR~ kl,I.2- 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:
`qbf_;\ 单目: return f(l(t), r(t));
S-NKT(H)c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s3Pr$h 双目: return f(l(t));
?Id3#+-O return f(l(t1, t2));
Gb4k5jl 下面就是f的实现,以operator/为例
@G@,)`p4? )v
!GiZ"7 struct meta_divide
n6Je5fE {
i 3?=up! template < typename T1, typename T2 >
N =FX3Z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<b.?G {
JK))Cuh return t1 / t2;
;'~U5Po8 }
>4b:`L } ;
1qp<Fz[ d"`/P?nx 这个工作可以让宏来做:
?Z9C}t] _bRd2k, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DO`
K_B template < typename T1, typename T2 > \
^K.
d|z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
XHKiz2Pc1 以后可以直接用
j")#"& m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q~ ]S5 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
ux`)jOQ`Y] (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
<&^P1x<x _4Z|O] 7}>Zq`]~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
j}t"M|` 33IJbg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-}#=L@ class unary_op : public Rettype
Jh`Pq,B: {
dCc"Qr[k Left l;
T5H[~b|9- public :
T;!: A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}-4@EC> jGy%O3/ template < typename T >
R-QSv$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V{4=,Ax {
I8~ .Vu2 return FuncType::execute(l(t));
g^ .g9" }
@`t#Bi9 gCfAy=-,V template < typename T1, typename T2 >
m.!n|_}] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mUSrC U_} {
9j<qi\SSI return FuncType::execute(l(t1, t2));
r&!Ebe- }
%:Mi6sR| } ;
T-,T)R`R +U9m b* (~8JxZ 同样还可以申明一个binary_op
m03D+@F JV_VF' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bvn%E
H class binary_op : public Rettype
X?'Sh XI {
"}ibH{$lM Left l;
B}S!l>.z Right r;
K!~j}z* public :
}\
kLh( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)bqSM&SO ufl[sj%^| template < typename T >
=c/jS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y950Q%B] {
GO&~)Vh&7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
.kwz$b+h }
fL$U%I3 t"# .I?S0 template < typename T1, typename T2 >
;|yd}q=p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@}K|/ {
n0)0"S|y1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S:5vC{ }
vtx3a^ } ;
AUk-[i ~V34j: +9 gI^Gt 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=bKz$
_W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XS#Jy
n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
??5y0I6+ 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。
Df hu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Cj/J&PDQ 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。。。
fl@=h[g#t 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9!XXuMWU< 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)
4e`GMtp 下面是修改过的unary_op
V8KdY=[ `|uwR5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;D8175px; class unary_op
&[yW}uV<7 {
7=3'PfS Left l;
QH>e_ #!.26RM:P public :
wqnrN6$jf
eeMeV> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sOVbz2\yb ;15j\{r template < typename T >
]#NJ[IZb struct result_1
"5wer5?
t {
Ty&Ok* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ob.Br:x } ;
&0`[R*S 7=hISQMsVP template < typename T1, typename T2 >
gI T3A*x struct result_2
Qr.SPNUFK {
r+RFDg/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KT3n-Y-, } ;
*DDqa?gQb b}APD))*H! template < typename T1, typename T2 >
HpKF7oJ'N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/}\Uw {
y1qJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
faIHmU }
_8 C:Md` {,X}Btnwp template < typename T >
F[@M? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)lhPl {
#@UzOQ> return OpClass::execute(lt(t));
aam6R/4 }
S"<"e\\}"_ ?9Hs,J } ;
~bD'QMk ?mi1PNps# t,]E5,1 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
p)e?0m26 好啦,现在才真正完美了。
.P:mYC 现在在picker里面就可以这么添加了:
w<|Qezi3
w Z1dLC'/b] template < typename Right >
VN/v] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
huat,zLS {
%G`GdG}T return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^'G,sZ6'Nh }
Vi*HG &DD 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
(3VV(18 UJ?qGOM3x> ISDeLUihY +1pY^#A 5H^" 十. bind
BG9.h! 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
h0z>dLA#2 先来分析一下一段例子
JwNB)e
D TgjM@ir y#iQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
uGz>AW8a3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vuoD~ =z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[/Vi*Z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
oYmLJzCf 我们来写个简单的。
78UE?) X" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%0Mvd;#[ 对于函数对象类的版本:
pd\x^F`sk. |*5HNP template < typename Func >
efrVF5,y? struct functor_trait
x T8pwTO {
Z=.$mFE\ typedef typename Func::result_type result_type;
yt[vd8O'c } ;
e.'6q
($3 对于无参数函数的版本:
!mIr_d2" jU2vnGw_ template < typename Ret >
MO-7yp:K struct functor_trait < Ret ( * )() >
}UzRFIcv {
w!--K9 typedef Ret result_type;
:406Oa } ;
W lHK 对于单参数函数的版本:
X:kr$ &|YJ?}, template < typename Ret, typename V1 >
|kc#=b@l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
sNHxUI {
1+ib(MJ<:# typedef Ret result_type;
:cA%lKg } ;
`|`Qrv4} 对于双参数函数的版本:
~\khwNA
O.z\
VI2f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dxi5p!^^9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$mu*iW\{ {
L_O*?aaZ typedef Ret result_type;
0^9%E61YR } ;
nvbKW.[<f{ 等等。。。
s9[547?` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zEy,aa:M TjY-C m template < typename Func >
zPc kM) struct func_return
2Fc>6]:* {
SUN!8
qFA template < typename T >
k1E(SXcW9 struct result_1
kK~,?l {
nm#,oX2C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
60z8U#upM } ;
hCpcX"wND _ K Ix7 template < typename T1, typename T2 >
T*{nf struct result_2
ZwOX ,D {
bnZ~jOHl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bmQ-5SE } ;
>_|$7m.?n[ } ;
W,fXHYst AU4K$hC^ gZ@z}CIw' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N%Uk/ c' n^iq?u template < typename Func, typename aPicker >
y
Q-{
CJ, class binder_1
u:w {
Ohn?>qQ Func fn;
d;hv_h aPicker pk;
s2`Qh9R
public :
H&SoVi_V o2rL&
template < typename T >
D~b_nFD struct result_1
;Q>+#5H6F8 {
czg9tG8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v%@)I_6[P } ;
KdXqW0nm wV^c@.ga template < typename T1, typename T2 >
2bu > j1h struct result_2
Gy F {
m[DCA\Mo@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SLU$DW;t } ;
C K9FAuU G\(cnqHk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7m4*dBTr %:}o\ _w template < typename T >
''Hx& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-?p4"[ {
'!<gPAVTzV return fn(pk(t));
=/Ph]f9 }
fM`.v+ template < typename T1, typename T2 >
#Q1}h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nArG
I}@ {
=K<`nF0w return fn(pk(t1, t2));
722:2 { }
yJ4ZB/ZQ } ;
$X,dQ]M &embAqW: SS6K7 一目了然不是么?
[H@71+_Q 最后实现bind
2(U;{;\n* L6./5`bs \}71pzw( template < typename Func, typename aPicker >
0.[tEnLZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)&j@ ={0 {
g OK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y94S!TbB }
=O3)tm; )4TP{tp 2个以上参数的bind可以同理实现。
b|-S;cw 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
66-tNy F+ %l=
fs 十一. phoenix
[2PPa9F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K /$-H#;N erhez for_each(v.begin(), v.end(),
@'<=EAXe (
nS](d2 do_
yy Y\g [
~jzjJ&O&
cout << _1 << " , "
5z&>NI ]
U!(es0rX .while_( -- _1),
5^K\<+{~B cout << var( " \n " )
[
ebk u_ )
Sm{> 8e}UE );
GT<!e]=6 0xY</S 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:
1|m%xX,[ 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\ls- (, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1m5*MY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2;(+]Ad< ^HxIy;EQ<z VVDW=G template < typename Cond, typename Actor >
Nz}PcWF/ class do_while
G\o9mEzQ {
\!xCmQ Cond cd;
53 -Owjpx Actor act;
7MGvw-Tpb7 public :
K?Sy?Kz template < typename T >
OJd/#KFm struct result_1
'/)qI. {
:yRv:`r3Lt typedef int result_type;
D*j^f7ab } ;
skBD2V4 (k8}9[3G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Xdwpn+7s 3)OQgeKU template < typename T >
]x{.qTtw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
({Pjz;xM {
lB0`|UEb ( do
'uE;8., {
l*6Zh"o: act(t);
tbWfm5$ }
*\(z"B while (cd(t));
!?v_. return 0 ;
9?8PMh. }
6T4I,XrY_F } ;
=#v? }JG U2l3E*O dI&Q5M8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<N1wET- 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。
DzQ 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。
eZaSV>27 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。
GB35o uE 下面就是产生这个functor的类:
fGO\f;P D}q"^"#T tq}45{FH3 template < typename Actor >
m3TR}=n class do_while_actor
;8eKAh {
*8WB($T} Actor act;
#{vC =m73 public :
dH!z<~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_$ivN!k gf1+yJ^d! template < typename Cond >
]S%(l, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ocFk#FW } ;
REU," sVK?sBs] u0c}[BAF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8 {V9)U 最后,是那个do_
Y.\x.Hg ;~EQS.Qp ,VHqZ'6 class do_while_invoker
)63
$,y-;$ {
%'yrIR public :
d=PX}o^ template < typename Actor >
!g9k9 l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RqtBz3v {
R7kkth return do_while_actor < Actor > (act);
;^5k_\ }
<Gi%+I@szl } do_;
A^>@6d $2 f9W:-00QD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>ESVHPj] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;:fW]5"R 最后来说说怎么处理break和continue
-GAF> 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。
cm(*F0< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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