一. 什么是Lambda
prV:Kq ;O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@2yi%_]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,
lU`]yL SxdH%agM /pt%*;H \cP\I5IW:s class filler
>gtKyn] {
T\55uQ public :
bwR24>8lP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
uW3`gwwlU } ;
3Sv<Viuo . T6fPEb q$ (@ 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:
L1
1/XpR (iXo\y`z N:[22`NP T0J"Wr>WY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M.iR5Uh {f3&s4xj= VHGOVH, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Hr |De8#f 2 |
$ a;jXMR NHG+l)y: 二. 战前分析
03Pa; n 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。
@-|{qP=Dy 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
R}'kF63u* 6Lk<VpAa |r[yMI|VR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2UU5\
jV6 /* --------------------------------------------- */
g!;k$`@{E' vector < int *> vp( 10 );
Mn7nS: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
St}j^i /* --------------------------------------------- */
k\W%^Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[HGGXgN /* --------------------------------------------- */
.]}kOw:(# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?kEcYD /* --------------------------------------------- */
m{4e+&S| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L8("1_ /* --------------------------------------------- */
0h nTHlk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:SjTkfU ;$gZ?& 0vbiq u;rK.3o 看了之后,我们可以思考一些问题:
uKHkC.g 1._1, _2是什么?
GP6-5Y"8 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。
}JyWy_Y 2._1 = 1是在做什么?
+ Bk"
khH 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。
|d\rCq > 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。
l ps
6lnh {Hxvt~P O&YX V 三. 动工
y1z<{'2x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
G66A]FIg m2{3j[ |y=; #A SA@MJ>Z template < typename T >
jkw:h0hX class assignment
<+ 0cQq=2 {
\W$bOp T value;
ENW>bS8e` public :
=@$G3DM assignment( const T & v) : value(v) {}
EooQLZ template < typename T2 >
p""#Gbwj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~Vq<nkWS } ;
e]R`B}vO \-3\lZ3qj V9qZa 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)2t!=
ua 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
foY=?mbL }`M53>C,gQ kNqSBzg 8 Yfg@"Tn class holder
>Hb>wlYR {
<8#Q5 public :
s6Ox!)& template < typename T >
Zo`Ku+RL2' assignment < T > operator = ( const T & t) const
VbR/k,Co {
AY{#!RtV return assignment < T > (t);
wT/TQEgz }
*opf~B_e } ;
C%P)_)--V CMI'y(GN
*((wp4b 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:
M =Pn8<h~ nk.m Gny static holder _1;
|^&n\vXv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`;Qw/xl_N :.5l9Ci4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+%vBDcf 而不用手动写一个函数对象。
"[(&$I py#` nd)Z0%xo h!# (. P 四. 问题分析
{;.q?mj 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
).aQ}Gwx^ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h_Ky2IB$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
90JD`Nz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
l!VPk"s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g%()8QxE1 l(X8 cHAi 五. 问题1:一致性
a#H2H`% 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?|
UUb n7& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[KrWL;[1< #sl_
BC9 struct holder
8vFt<k}G {
O:02LHE //
|<nS<x template < typename T >
I,4t;4;Zk T & operator ()( const T & r) const
1~BDtHW7`n {
jIY
return (T & )r;
V=yRE }
gp07I{0~m } ;
v@zpF)| "E`;8SZa 这样的话assignment也必须相应改动:
%ux%=@% ]L0GIVIE template < typename Left, typename Right >
b~F(2[o class assignment
xs<~[l {
3#fu;??1. Left l;
Hg)5c!F7 Right r;
@**@W[EM public :
a& >(*PQ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ua$H"(#c template < typename T2 >
|,zcrOo] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QmQsNcF~z } ;
f8]Qn8 TBq;#+1W 同时,holder的operator=也需要改动:
|n9~2R I5RV:e5b template < typename T >
9o-fI@9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!N5+.E0j {
R Wa4O# return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y|ONCc }
HI}$Z=C P'o:Vhm_H 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。
y!6+jrI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mHTZ:84 4%l
@ return l(rhs) = r;
emZ^d/A 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。
En@] xvE 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`x;8,7W;B )
V}q7\G~ template < typename Tp >
k+k&}8e class constant_t
$'$#Xn,hU {
_4E .
P const Tp t;
W}+f}/&l public :
.<`W2*1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
x+~IXi>Ig template < typename T >
|12Cg>;j*n const Tp & operator ()( const T & r) const
g@WGd(o0) {
">b~k;M? return t;
>FtW~J"X }
C N9lK29F) } ;
m9*Lo[EXO \EH:FM}l, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u3{gX{so 下面就可以修改holder的operator=了
Y-(),k_Q: HV:mS* e template < typename T >
EZvB#cuL- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X]'Hz@$N {
<pd6,l\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2u9^ )6/ }
jYwv+EXg !\{&^,y 同时也要修改assignment的operator()
4Q0@\dR9 X|.M9zIx template < typename T2 >
X1* 6qd+E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
by*>w/@9)k 现在代码看起来就很一致了。
JyPsRpi\ 2N]u!S ;d 六. 问题2:链式操作
W":is" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
muLt/.EZ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
i4TU}.h8 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\'(
@{ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5ug?'TOj' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q(lj&!?1k |_l\. template < typename T >
>V~q`htth struct result_1
@Z$`c{V< {
@_0g "Ul typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lD09(|` } ;
D
.3Q0a6 C]aa^_Ldd- 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:
yHW=,V. I\R5Cb<p template < typename T >
zUn>
)#ZC struct ref
eqbxf#H! {
l ' ]d& typedef T & reference;
Wpom {- } ;
9kPwUAw template < typename T >
oF/5mh__(K struct ref < T &>
9%\<x {
]d"4G7mu`l typedef T & reference;
H[o'j@0 } ;
&]~z-0`$! LV:oNK( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IY|;}mIF W5-p0,?[6 template < typename T >
GE$spx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R7us9qM4e {
v _Bu return l(t) = r(t);
i|>K }
_I_Sq,Z# 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。
,hK0F3?H> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lo:]r.lX{ Du>dTi~ 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
VVuL+i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#bPio _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p$}iBk0B(z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-@ #b<"1 最后的布局是:
<[xxCW(2 Add
GY4:9Lub7 / \
p7(xk6W Divide 5
Ty%4#9``0 / \
(]0$^!YK _1 3
R!xs;|] 似乎一切都解决了?不。
)!MeSWGq 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。
p}.P^`~j 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。
IS7g{:}=p 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:
DLE|ctzj[7 Kp"mV=RG2T template < typename Right >
zMX7 #, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=mCUuY# Right & rt) const
\s;]Tg {
VL"ZC:n)- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w5jH#ja }
wP1dPl_j:0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~fsAPIQ 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。
0TSj]{[ 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。
xc R 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。
s)yEVh 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。
+3vK=d_Va 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?
:c,\8n 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:
Rs)tf|`/ xZFha=# template < class Action >
E?&dZR class picker : public Action
8E/$nRfOd {
AEK * w4 public :
[8Ub#<]] picker( const Action & act) : Action(act) {}
;: Hfkyy] // all the operator overloaded
{a_=4a } ;
z>k6 T4( H7"I+qE-G Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_h_;nS.Y 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
2Iz@lrO6 T~ Jl{(s9) template < typename Right >
=b,$jCv<,5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[?W3XUJ,Y {
L3nHvKA] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Opmb }
jL8& AO;+XP= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&X_I^* 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。
ZERUvk ({![ template < typename T > struct picker_maker
X =S;8=N {
gq[}/E0e typedef picker < constant_t < T > > result;
Rjo6Pd{d< } ;
Du$kDCU template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\ ;Hj,z\ {
>?M:oUVDU typedef picker < T > result;
#x#.@ } ;
60~{sk~E *~ 4uF 下面总的结构就有了:
F.?:Gd1 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
x:;8U i"&B picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UOF5&>MLb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S~YrXQ{_>- 至此链式操作完美实现。
nP'ab_>b <3HW!7Ad1 zDa*n:S 七. 问题3
w[PW-m^` 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
h'UWf"d E( 8!VY ^ template < typename T1, typename T2 >
FO3!tJ\L ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.IpwTke' {
C_O7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
peGXU/5.I }
T>n,@?#K 1$@k@*u\ 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:
GOH@|2N .XLe\y template < typename T1, typename T2 >
G7%Nwe~Y struct result_2
0g]ABzTn {
lDp5aT;DsM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?xK9 } ;
Yl8tjq}iC )^%,\l-! 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?
]t0?,q.$7 这个差事就留给了holder自己。
.d8) * g IX"W; sdS<-!
%u4 template < int Order >
,PRM(n - class holder;
=h&DW5QC template <>
f`WmRx]K class holder < 1 >
^ 9;s
nr {
"793R^Tz public :
9AB~*;U template < typename T >
SL%4w< struct result_1
zCO5`%14 {
*PL+)2ob typedef T & result;
zd#qBj]g } ;
3p!R4f)GN template < typename T1, typename T2 >
_3A$zA struct result_2
$C#~c1w {
^_5$+ typedef T1 & result;
-Rjn<bTIy } ;
%<1fj#X8 template < typename T >
e"^1- U\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
An]*J|nFIY {
Gjy'30IF return (T & )r;
Duptles }
vU{ZB^+&6o template < typename T1, typename T2 >
2Y 6/,W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a^Zn
}R r {
4pA<s- return (T1 & )r1;
#J2856bzS }
j?w7X?1( } ;
D
?,P\cp |r0j>F template <>
/^/'9}7 class holder < 2 >
uT;Qo{G^ {
%*}JDx#@ public :
T^A:pL1 template < typename T >
/"iYEr%_ struct result_1
)E6m}? H5 {
Mv4JF(,S typedef T & result;
Qt>yRt } ;
8VMq>- template < typename T1, typename T2 >
.V/TVz!b struct result_2
^o?.Rph|i] {
ctt5t typedef T2 & result;
,8$;|#d } ;
m}
Yf6:cr template < typename T >
u{6*}6@fi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OY"{XnPZ {
/jj}.X7yH return (T & )r;
",Q \A I }
!EpP-bq'* template < typename T1, typename T2 >
Grjm9tbX} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CUxSmN2[ {
#+Vvf return (T2 & )r2;
n4Q!lJ }
uY
"88| } ;
.6vQWt7@ PFEi=}Y@(( lX5(KUN 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> >。
83TN6gW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qQpR gzw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$)7-wCl</ Atfon&^
return l(i, j) = r(i, j);
3$HFHUMQsk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
A|y&\~<A TC R( return ( int & )i;
H.i_,ZF return ( int & )j;
]4z?sk@ 最后执行i = j;
b;x^>(It 可见,参数被正确的选择了。
bd)A6a\h sBRw#xyS ,HMB`vF 4qyL' \d[ %f{kT<XHu 八. 中期总结
+;cw<9%0 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:
Yj0Ss{Ep 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H3a}`3}U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{Ja#pt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G e~&Ble _Dk;U*2
ND21; TAzhD.6C vV=$N"bT~ rvr Ok 九. 简化
\W1?Qc1] 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
EzG7RjW 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r ."Dc 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
i 3?zYaT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#;^.&2Lt +-*/&|^等
PeE'#&wn 2. 返回引用。
sKHUf1 =,各种复合赋值等
%
;6e@U} 3. 返回固定类型。
urog.Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9IIe: 4. 原样返回。
@p`#y operator,
TR:D 5. 返回解引用的类型。
"&C'K operator*(单目)
4H1s"mP< 6. 返回地址。
b(~NqV!i operator&(单目)
@~a52'\ 7. 下表访问返回类型。
?<F\S2W operator[]
g<.VW0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|5![k<o# operator<<和operator>>
vx-u+/\ /- kMzL OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
X8*q[@$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
YQYN.\ BHFWig*{ template < typename Left >
7i/?+| struct value_return
(mz a&WF7 {
QZ{:#iuig template < typename T >
;J?!D x struct result_1
Lb/a_8<E? {
0n3O;=[aV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b5H[~8mf } ;
ICV67(Ui ZC0F:=/K template < typename T1, typename T2 >
Re.fS6y$> struct result_2
ulVHsWg {
n}?kQOg0/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ui1K66{ } ;
Lw!@[;2 } ;
1>|p1YZ" 8vaqj/ MK=:L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v3@)q0@ k,q` ^E8k 下面我们来剥离functor中的operator()
O
gycP4z[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~8|$KD4I ;GE0iSC return l(t) op r(t)
L@[bgN`=v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+%>L;'L
^X return op l(t)
][_:{ N/ return op l(t1, t2)
9$d (`-&9p return l(t) op
LY^BkH' return l(t1, t2) op
,
:kCt=4% return l(t)[r(t)]
[& hdyLt return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;l?>+m@H LU%g>?m.] 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`D GO~RMp9 单目: return f(l(t), r(t));
j[Et+V? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1uD}V7_y" 双目: return f(l(t));
kW/ksz0) return f(l(t1, t2));
ExnszFX* 下面就是f的实现,以operator/为例
1lx\Pz@ol _
k>j?j- struct meta_divide
/?by4v73P {
A
7TP1 template < typename T1, typename T2 >
3HfT9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
s]=kD {
r9u*c return t1 / t2;
SZyPl9.b }
a_Xh(d$ } ;
KXdls(ROP 8(S'g+p 这个工作可以让宏来做:
D{G#|&; &os*@0h4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-|ee=BV template < typename T1, typename T2 > \
1zl@$ Nt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~%GUc
~ 以后可以直接用
\w`Il"}V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+L X&1GX 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
ok[R`99 (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。。。)
az19-QIcg G.(9I~! i2swots 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
h3JIiwv0! 0eb`9yM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>0~y"~M class unary_op : public Rettype
tb_}w@:kU {
[%bshaY: Left l;
gE8>5_R| public :
vO"AJ`_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]bX.w/= b},OCVT? template < typename T >
8
A2k-X, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6i&WF<%D {
w+ _'BU1# return FuncType::execute(l(t));
rKR<R(=!= }
7$b78wax $r_z""eOc template < typename T1, typename T2 >
`cVG_=2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|@Z
QoH {
Le_?x return FuncType::execute(l(t1, t2));
n1!u
aUC }
Yz{UP)TC
} ;
R=PjLH&) i%-c/ lop Q@l3XNH|c 同样还可以申明一个binary_op
@dO~0dF -<CBxyZa& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1k
"*@Z< class binary_op : public Rettype
ukhI'alS, {
KqB(W,$ Left l;
rsiG]o=8 Right r;
V_Y SYG9f public :
6IeHZ)jGj binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~Uga=& vbh\uv& template < typename T >
/A{znE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!o>/gI` {
t'7)aJMP return FuncType::execute(l(t), r(t));
="Dmfy7 }
n {^D_S ;2&(]1X template < typename T1, typename T2 >
$'kIo*cZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+/AW6 {
80 p7+W2m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
h!MZ6}zb) }
9n44 *sZ } ;
`_z8DA}E Riu0;U( \ GndF!#?N( 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
o3%Gc/6% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&{l?j>|TM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(}c}=V 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
.!=2#< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LD#]"k 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
{fk'g(E8([ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C2bN<K 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
W!+5}\? 下面是修改过的unary_op
z)Bc91A OSsdB%bIu` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~FDJKGK class unary_op
P>jlFm {
"TG}aS Left l;
ar>S_VW* g6r3V.X' public :
Ns&SZO "4i(5|whp? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S,qsCnz dt;R template < typename T >
5f}wQ struct result_1
!=eui$] {
;-U:t4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c1!h;(& } ;
F&I^bkvh # l}Y1^PDd template < typename T1, typename T2 >
Y+j|T`d struct result_2
m!w(Q+*j {
JAc-5e4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;R|5sCb/m } ;
o3j4XrK * UBU? template < typename T1, typename T2 >
6|["!AUI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z*x Q"+\ {
i>>_S&!9p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A"i40 @+ }
XeJx/'9o{ "J7=3$CA template < typename T >
ZShRE"` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2;U(r:] {
9boNB"h]T return OpClass::execute(lt(t));
|a/"7B|?\ }
+qDudGI jSpmE } ;
;S2^f;q~$ B0nkHm.Sj Ws.F=kS>h 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
I@7^H48\ 好啦,现在才真正完美了。
(4x`/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
sDw&U?gUv 1kvBQ1+ template < typename Right >
O-5H7Kd- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~S#Le {
FdzsWm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^ JJ*pT: }
Ftu4 V*lD 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。
*8t_$<'dQ 45q-x_ fPa FL}& Q4}2-}| :anUr< 十. bind
Z^>{bW 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
)lBke*j~ 先来分析一下一段例子
Vw<=& w #K 9<G-uF &0+;E-_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
M&:[3u- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Rs8^ 27 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gW$X8ECX 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。
`o)rAD^e 我们来写个简单的。
%F]4)XeW-+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
K;k&w; j 对于函数对象类的版本:
r`HtN{6r ezgP\ct template < typename Func >
][I}yOD70 struct functor_trait
dzKI?i)x {
x9p,j typedef typename Func::result_type result_type;
>01&3-r } ;
'UUIY$V[ 对于无参数函数的版本:
:l'61$= }L'BzSU@G template < typename Ret >
Z9E[RD struct functor_trait < Ret ( * )() >
~bf-uHx {
=hjff/
X typedef Ret result_type;
)C|[j@MD } ;
3#!}W#xv 对于单参数函数的版本:
+.!
F]0ju xi
%u)p template < typename Ret, typename V1 >
~C\R!DN, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,Hlbl}.ls {
iqRk\yq< typedef Ret result_type;
Y1h8O%? } ;
@6~r7/WD 对于双参数函数的版本:
+Vl\lL
- :&S6AP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Cd?aC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>WVos 4 {
< HlS0J9 typedef Ret result_type;
6F(;=iY8 } ;
?suxoP% 等等。。。
/5b,& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:*4b,P om@GH0o+ template < typename Func >
Z@4BTA struct func_return
U(4>e! {
[AstD9 template < typename T >
=aX;- struct result_1
z/dpnGX {
(P%{Tab typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7k.=_Tl } ;
@eU;oRVc{ =]X_wA;% template < typename T1, typename T2 >
Zi<Y?Vm/,O struct result_2
e*{'A {
"j#;MOK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ka%u#}; } ;
KzZ|{!C } ;
HC_+7 O3A "#Qqwsw7 Ro\ U T64 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Lq:
!?)I $Y&
8@/L template < typename Func, typename aPicker >
plcz m 2 class binder_1
{ }Q!./5 {
(v+nn1, Func fn;
5 YjqN aPicker pk;
%#kml{I public :
0eP7efy <]1Z template < typename T >
T?B753I struct result_1
}22h)){n#Y {
wl2P^Pj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zmaf@T } ;
m3[R ;7=pNK template < typename T1, typename T2 >
Y<0}z>^ struct result_2
n sW# {
*f<+yF{=A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.S4c<pMap } ;
Y=0D[o8 #2
Gy=GvV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TC[(mf:8 "Bn8WT2? template < typename T >
nbd-f6F6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K X0{dizZ {
&gGh%:`B return fn(pk(t));
0G?*i_u\ }
+h*-9 template < typename T1, typename T2 >
Q1hHK'3w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+8p4\l$<` {
pSMF1Oy return fn(pk(t1, t2));
FLf< gz }
-(~OzRfYi } ;
% )'#
d y(81| c# b~oQhU??" 一目了然不是么?
ZDn5d% 最后实现bind
^/c v8M= <yNu/B.M pb8sx1.j; template < typename Func, typename aPicker >
9feVy\u
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QT`|"RI% {
yn`P:[v return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7# !RX3 }
g+v.rmX $F&m('aB8
2个以上参数的bind可以同理实现。
kxvzAKz~ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
J]mG!# 9 #M/^n0E 十一. phoenix
76 ]X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^\"@r%| ,/%@:Fh4 for_each(v.begin(), v.end(),
SHcFnxEAIH (
9Su4nt`i do_
cpLlkR O [
JJE?!Yvc cout << _1 << " , "
<A~a|A-QFR ]
r3OR7f[ .while_( -- _1),
vIzREu|5 cout << var( " \n " )
esh7*,7-z* )
gPT<%F );
'DeI]IeP [}ayaXXQ5 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(D5sJ$&E@\ 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
cVb&Jzd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b aO^Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UA0j# .Tm m t@"i/@8x$ template < typename Cond, typename Actor >
arWP]%E0W class do_while
L|hoA9/] {
m.6O%jD Cond cd;
UgD|tuz] Actor act;
1U?,}w public :
k.5(d.*( template < typename T >
I,8f{T!O@" struct result_1
vw {
%noByq,? typedef int result_type;
6,~Y(# } ;
4-r5C5o,W =Ts5\1sc> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o(L8 -F NNgpDL* template < typename T >
* a ?qV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&2P=74\= {
'73g~T%$^* do
'X%5i2 {
qdCcMcGt act(t);
.Ld{QPa }
_GbwyfA
n# while (cd(t));
3bN]2\ return 0 ;
chC= $(5t }
_uf,7R- } ;
DWwPid}
" zBjtPtiiI8 7{JIHY+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>}7Ml 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
'qy
LQ:6 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
o'?[6B>oj 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
m%s&$ 下面就是产生这个functor的类:
^!v{
>3 ,wYA_1$$H BN>t"9XpW template < typename Actor >
ABaK60.O[O class do_while_actor
f`W)Z$fN5 {
)Vf!U" Actor act;
G4;5$YGG public :
a\l?7Jr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
e0z(l/UB 1=@csO_yn template < typename Cond >
$*')Sma picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I6e[K(7NY } ;
zB68% Rp0`%}2
o ascY E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,j!%,!n o 最后,是那个do_
fMm.V=/+ =pk5'hBAi p6c&vEsNj class do_while_invoker
1DRih>+# {
kMx^L;:n public :
@>Bgld&vl template < typename Actor >
eQU~A9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mMOjV_ {
F%ffnEJg return do_while_actor < Actor > (act);
xP7#`S6W }
)R^&u`k } do_;
nh'TyUd! \=&F\EV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M/a40uK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!)4'[5t"U 最后来说说怎么处理break和continue
IQ\5!e 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。
$n=w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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