一. 什么是Lambda
PJC(:R(j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p{^:b6 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,
oxlor,lw/ 1fS&KO{a >] 'oN {x_.QWe5 class filler
wWb>V&3 {
.Rk8qRB public :
LBCH7@V1yR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>nghFm } ;
S@HC$ uI7n{4W*x w~b:9_reY 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:
$:F+Nf
8 OX]$Xdb2: _M%S ~4{q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"kyCY9)% wS*r<zj Y7}Tuy dC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7z4k5d<^_ o{sv<$ xR0T'@q
I/Vw2 二. 战前分析
iQgg[
) 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。
8@m$(I+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
eUA]OF@ UPuoIfuqI "#r)NYq`"| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u;_h%z5K /* --------------------------------------------- */
7EE{*}?0E vector < int *> vp( 10 );
fZo#:"{/K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
T?pS2I~ /* --------------------------------------------- */
)y,^M3$?C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5)!g.8-! /* --------------------------------------------- */
q,, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\0b}Z#'0 /* --------------------------------------------- */
f,cd=vGj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P }sr /* --------------------------------------------- */
&W@2n&U.q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^z{szy?Fg z$%twBg}# '[{<aEo UucI>E3?P{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
X/~uF9a'< 1._1, _2是什么?
b"h'7 C/ 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。
Jbu2y'zE 2._1 = 1是在做什么?
$y8-JR~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
1D*=ZkA) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
1|MRXK ]y0Y ( h3CA,$HJ 三. 动工
SndR:{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ODxZO3 >NKJ@4Y xs{pGQ6Q f jx`|MJ template < typename T >
Z>9@)wo class assignment
,dIev< {
Y$=jAN T value;
? }M81 public :
j]BRf A assignment( const T & v) : value(v) {}
Tlw'05\{J template < typename T2 >
7Z6=e6/\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,|]JaZq } ;
~#pATPW@( p~$cwbQ! O(T5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1r;zA<<%R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*&NP?-E w 9dkJo N[e,){v `6U!\D class holder
` =>}*GS {
u:l-qD9=( public :
entU+O r template < typename T >
QKG3>lU assignment < T > operator = ( const T & t) const
3Qy@^" {
q)k:pQ return assignment < T > (t);
KNVu[P)rv }
;]dD\4_hK } ;
^#Ii=K-[^ 4ijtx)SA N''QQBUD 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:
Hb)FeGsd). w'
7sh5 static holder _1;
c7e,lgG- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{X!OK3e /WuYg
OI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C~ 1] 而不用手动写一个函数对象。
1R2IlUlzFr &9yZfp QUrPV[JQ y)G-6sZ/ 四. 问题分析
-> cL) 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。
>P/36' 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。
IO%kXF.[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[l23b{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q(KjhM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g>lZs ]S6Gz/4aV+ 五. 问题1:一致性
?KC(WaGJQ 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)PW4{3qR 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\9?[|m
z 5n@YNaoIb struct holder
8dczC {
4>KF`?%4 //
;*(-8R/ template < typename T >
7~7L5PRW T & operator ()( const T & r) const
QN:v4,$d {
vF72#BNs return (T & )r;
kK? SG3 }
PYkhY;* } ;
M+/G>U Vj*-E 这样的话assignment也必须相应改动:
^CkMk 1 H1bR+2s template < typename Left, typename Right >
I3t5S;_8 class assignment
qRt! kWW {
+?_!8N8 Left l;
>US*7m } Right r;
$L/`nd public :
:{7+[LcH7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Xg)8} template < typename T2 >
KkJqqO"EL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7Uenr9)M } ;
t<H"J__& 86ao{l6l C 同时,holder的operator=也需要改动:
.U1wVIM P'W} ]mCD template < typename T >
Ln+l'&_nb assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wI.aV> {
S=UuEmU5N return assignment < holder, T > ( * this , t);
cAWn*% }
=xI;D,@S IKD{3cVL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
cn'>dz3v 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m:H^m/g m^A2
8X7 return l(rhs) = r;
1Viz`y)^ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-,J<X\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{2\Y%Y'}* R<|\Z@z template < typename Tp >
].d2C J' class constant_t
@^,q/%; {
>ahDc!Jyu const Tp t;
Y
;Ym=n' public :
Xaq;d' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hkMeUxS template < typename T >
8!_jZ f8 const Tp & operator ()( const T & r) const
gQnr. {
)qWwh)\;! return t;
pKSCC"i&j }
u?^V4 +V } ;
oRV}Nz7hr Rh="<'d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
e5L+NPeM6v 下面就可以修改holder的operator=了
l<=;IMWd 59E9K)c3 template < typename T >
I7ao2aS assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=ZgueUz, {
iE%" Q? Q/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x YS81 }
~A0]vcP :'%6 同时也要修改assignment的operator()
'Y?-."eKh X=)V<2WO template < typename T2 >
bLc5$U$!I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
CoN[Yf3\ 现在代码看起来就很一致了。
Al$z.i?R oi #B7 六. 问题2:链式操作
wuqe{? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(NJ{>@& 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。
LlTD =tJ0 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。
EGu%;[ 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。
BA;r%?MRL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M8},RR@{ )GP;KUVae template < typename T >
\/
bd struct result_1
U8_{MY-9} {
hRkCB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|$Yk)z3 } ;
sI>w#1.m/& 0seCQANd 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
g6M>S1oOO z/7q#~J, template < typename T >
)_#V>cvNG struct ref
4_#$k{ {
Ob0sB@ typedef T & reference;
{oQs*`=l> } ;
8}QM~&&. template < typename T >
sW>%mnx struct ref < T &>
3.&BhLT {
Iiy5;:CX:q typedef T & reference;
4^7 v@3
} ;
o}N@Q-i gq LU3pCM{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%YG?7PBB LjZlKB5C template < typename T >
EP>u% ]# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t{k:H4 {
yF)o_OA[uR return l(t) = r(t);
j\}.GM'8 }
Y\
[|k-6
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。
Aztrq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F^dJ{<yX J8'"vc} = 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
.f~9IAXP` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=*UK!y?n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;dIk$_FN +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g]~vZj 最后的布局是:
/T _M't@j Add
%i9S" / \
!6/UwPs Divide 5
{vu\qXmMv / \
oO2DPcK _1 3
- H?c4? 5 似乎一切都解决了?不。
AR |4^ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
91R#/i 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
YidcV lOsO OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Wa;N(zw0h O8;/oL4 U template < typename Right >
9o@3$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V,r~%p Right & rt) const
W;u.@I& {
cU;Bm}U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w2B)$u }
wNa5qp
0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=!TUf/O- XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
E\iK_'# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
?P9aXwc 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
f)sy-o! 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.; MS78BR 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1RAkqw<E 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
C4m+Ta% r8:r}Qj2w[ template < class Action >
/?.?1-HM class picker : public Action
Ca-"3aQkc {
f2gtz{r public :
AG(6. picker( const Action & act) : Action(act) {}
KhjC'CU, // all the operator overloaded
`Vvi]>,cg` } ;
^G4YvS( TQR5V\{&% Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Du_5iuMh 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ay8]"sa cAR
`{%b template < typename Right >
c>bns/f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b9H(w%7ucU {
:82T! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.}__XWK5 }
2ZK]}&yC UyGo0POW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]J Yz(m[ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+C%6jGGh &bTCTDZh template < typename T > struct picker_maker
n Bm ]? {
[F<E0rjwM typedef picker < constant_t < T > > result;
o2fih%p?1 } ;
}aWy#Oe template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tLzLO#/n {
eRUdPPq_d typedef picker < T > result;
_H$Lu4b)N } ;
hjL;B'IL hBU)gP75 下面总的结构就有了:
qT#e
-.G 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。
) .KA0- 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。
5]O{tSj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gWj-@o\ 至此链式操作完美实现。
B.N#9u-vW ` o)KG, 7xnj\9$m 七. 问题3
~"+"6zg 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'!m6^*m|c M+ [ho] template < typename T1, typename T2 >
~kW?]/$h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+tPBm{| {
%`]+sg[i return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)n&hO_c/ }
56AC%_ g> oc1BOW z 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:
|~Dl<#58 'i+L template < typename T1, typename T2 >
tpWGmjfo> struct result_2
B&cIx~+ {
3 =enk0$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;!<}oZp{ } ;
OnTe_JML bZ*=fdh 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?
u99a"+ 这个差事就留给了holder自己。
_xKn2 ?d8g
7)2K6<q V 20h\(\\ template < int Order >
tSHW"R class holder;
=MNp; template <>
yGR{-YwU! class holder < 1 >
wR%Ta - {
3aW<FSgP public :
&y!?R$?b template < typename T >
FGDVBUY@
struct result_1
aAjl
58 {
;UQza ]i typedef T & result;
`Gio
2gl9 } ;
D4VDWv template < typename T1, typename T2 >
y_m+&Oe struct result_2
HzTmNm) {
,AnD%#o typedef T1 & result;
6b|<$Je9 } ;
K6DN>0sY template < typename T >
5Zq
hyv= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l<6GZ {
>.meecE?Q return (T & )r;
fZiAl7b! }
J?O0ixU template < typename T1, typename T2 >
01r%K@ xX\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(p>|e\(]0 {
R XCn;nM4 return (T1 & )r1;
Znb={hh }
$d*9]M4 } ;
"\wMs kY)Vr3uGA template <>
i$NlS}W class holder < 2 >
( d_z\U7l {
/l$enexSt public :
/DAR'9@h template < typename T >
,@ '^3u struct result_1
G*9(O: {
2+9VDf2 typedef T & result;
jR%*,IeB } ;
gG?@_ie template < typename T1, typename T2 >
7P1Pk?pxy struct result_2
4)gG_k {
x7S\-<8 typedef T2 & result;
!Gmnck&+ } ;
V,-we|" template < typename T >
x3y+=aj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Tz1^"tx9 {
i(4<MB1a return (T & )r;
@j\:K<sk }
:+\0.\K0! template < typename T1, typename T2 >
.OdtM
Xy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,ua1sTgQ {
B0Df7jr%`> return (T2 & )r2;
LdZVXp^ }
SA TX_ } ;
~P|;Y<?3 ?~o`mg #*g=F4>t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
OHndZ$'fI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^MpMqm1?8; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0GUJc}fgvN Da-Lf2qT9 return l(i, j) = r(i, j);
x?L[*N_ml 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FJ3S
@1*^ttC return ( int & )i;
WFF?VBT'^ return ( int & )j;
JV~
Dly> 最后执行i = j;
)Q1>j 2& 可见,参数被正确的选择了。
<Z^by;d|z |0[Buh[_:c ~$y"Ldrp >eTbg"\ P<vl+&* 八. 中期总结
WZ-~F/:c% 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:
.I^4Fc}&4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q;68tEupR 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
B<d=;V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LhL |ETrJ owIpn=8|Q ^*AI19w!Ys U<'N=#A
J {T8;-H0H SW9
C
8Q 九. 简化
{b!{~q 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。
M+%Xq0`T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6 - 3?&+ 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:
'C5id7O& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h7#\]2U$[5 +-*/&|^等
<q7o"NI6FZ 2. 返回引用。
_*AI1/>` =,各种复合赋值等
%Xh}{ o$G 3. 返回固定类型。
j:%,lcF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$M}"u[Qq 4. 原样返回。
-_ 9k+AV operator,
Cfi4~ & 5. 返回解引用的类型。
BdD]HXB|_ operator*(单目)
%r|sb=(yT 6. 返回地址。
YYT;a$GTo operator&(单目)
M86"J:\u] 7. 下表访问返回类型。
p)SW(pS operator[]
mOJdx-q?r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3H,x4L5j operator<<和operator>>
`Abd=1nH LGhK)]: 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。
x'L=p01 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5len}){ )^(gwE template < typename Left >
m.+h@ struct value_return
jG1(Oe;# {
hNXZL>6 template < typename T >
*J4!+GD struct result_1
KtaoOe {
af|h4.A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ur+U#} } ;
Ae7FtJO ^Q#_ template < typename T1, typename T2 >
%2:UsI struct result_2
^0zfQu+! {
5'set? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$z_yx
`5 } ;
:aOR@])>o } ;
^=x /:0 ;n't:yQW )5@P|{FF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ykC3Z<pI. E+Bc>xl@m 下面我们来剥离functor中的operator()
~R;/u")@e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)1
-<v); XHA|v^ return l(t) op r(t)
r:sa|+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8oE`>Y return op l(t)
J!om"h return op l(t1, t2)
5$ik|e^:y return l(t) op
Nk@-yZ@,8 return l(t1, t2) op
_|\X8o_ return l(t)[r(t)]
W/UA%We3+L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0m3hL~0(a Zv}F?4T~: 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:
brTNwRze 单目: return f(l(t), r(t));
N7s0Ua'-v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Gbhw7
(& 双目: return f(l(t));
- ;gQy[U return f(l(t1, t2));
'=;e#
C`<{ 下面就是f的实现,以operator/为例
LZ)g&A(j? d*tWFr|J- struct meta_divide
t0f7dU3e;L {
n1;a~0P template < typename T1, typename T2 >
T8m]f< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&vmk!wAs {
:? )!yI return t1 / t2;
Un8' P8C }
i1x4$} } ;
*w;?&)8% S
}`f& 这个工作可以让宏来做:
f2c<-}wR .QP`Qn6 (P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fBh" template < typename T1, typename T2 > \
h
8$.mQr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~2>A dp 以后可以直接用
"81'{\(I_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
At@0G\^ 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
rd&d~R6 (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。。。)
$W|JQ h ,~cK]!:>s 7l7VT?<: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
&/[MWQ T"P}` mT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~U w<e~ class unary_op : public Rettype
R'Ue>k {
KAZ<w~55c Left l;
:uAL(3pQ public :
D`QMlRzXy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_b8KK4UR k(G6` dY template < typename T >
@Nb/n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/$%&fo\[ {
`.;U)}Tn return FuncType::execute(l(t));
<SJ6<' }
7[=G;2< 8qkQ*uJP template < typename T1, typename T2 >
eTjPztdJbx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z(c8] Wu# {
9wCgJ$te return FuncType::execute(l(t1, t2));
(P?|Bk[ }
\X\< +KU } ;
a)W|gx6Y Y
22Ai ~hq\XQX 同样还可以申明一个binary_op
*
4J!@w "tl{HM5u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JjZB!Lg= class binary_op : public Rettype
Otu?J_ d3 {
|};d:LwX Left l;
r]LP=K1 Right r;
U{dK8~ public :
.pZYPKMaE binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.}F
39TS2 ]N}/L
lq template < typename T >
W\j'8^kI9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gm5%X'XL {
L[44D6Vg return FuncType::execute(l(t), r(t));
E[t[R<v,P! }
.feB
VRg [pms>TQ2 template < typename T1, typename T2 >
nv0D4 t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Ls T {
w8S
pt return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,y"vf^BE. }
msw'n } ;
8=bn
TJf P;(@"gD8z5 O_s/BoB@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Q7pCF,; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
noaR3) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MYV3</Xj* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~:,}?9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_Cf:\Xs
m 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
nGTGX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
vC&0UNe$ 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)
1r4NP 下面是修改过的unary_op
**-rPonM[ 5o{U$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
dVq9'{[3 class unary_op
Jo qhmn$j {
)Dms9: Left l;
KiMlbF.~V *eD[[HbKX public :
6qQ_I0f VPYcA>-%u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2OI 0B\ 0 -M i
q template < typename T >
xc'uCbH struct result_1
VWd`06'BN' {
|j/Y#.k;{0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#N`MzmwS } ;
zGme}z;1@ KN@ [hb7% template < typename T1, typename T2 >
s hq
+ struct result_2
^^k9Acd~p {
2T%sHp~qt typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e6J>qwD? } ;
kDJqT |61ns6i! template < typename T1, typename T2 >
4TQmEM, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N DI4EA~z {
2N(Z^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3J8>r|u;1' }
ADxje%!1O 08AD~^^ template < typename T >
3XUVUd~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xsn M} {
sJQ~:p0e return OpClass::execute(lt(t));
bFG?mG: }
>sAaLR4 YVHf-uP } ;
kwww5p [" 8)s0$64Ra Pdh`Gu1:3 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
$B9?>a|{A 好啦,现在才真正完美了。
usK P9[T$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
9%R"(X) nT~XctwF template < typename Right >
MdEds|D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S^i8VYK,C5 {
K5<2jl3S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
it>Bf; }
s LD Ea 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。
u46Z}~xf b -d2) 7Kj7or| }U9dzU14 <AJRU
l 十. bind
4S+E%b|) 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。
pP# _B 先来分析一下一段例子
oFt_ yU- h1B_*L xe.f]a int foo( int x, int y) { return x - y;}
1NTx?JJfW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
rHybP6C< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
xU{0rM" 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。
dB&<P[$+8 我们来写个简单的。
U0|bKU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#PC*l\
) 对于函数对象类的版本:
())_4 < L*p7|rq$" template < typename Func >
x~IrqdmW struct functor_trait
.4w"3> {
p_zVrlVb typedef typename Func::result_type result_type;
V%t_,AT } ;
'F*OlZ!BWy 对于无参数函数的版本:
n Jz* }= uHZjpMoM template < typename Ret >
~U ]%>Zf struct functor_trait < Ret ( * )() >
]A+t@/k {
EronNtu8i typedef Ret result_type;
X=Y(,ZR(& } ;
o8A8fHl 对于单参数函数的版本:
1n*"C!q bz,"TG[ template < typename Ret, typename V1 >
=_6 Q26 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yk^2<?z>2 {
64y9.PY typedef Ret result_type;
gC%$)4-: } ;
cdI"=B+C\ 对于双参数函数的版本:
c>r~pY~$ b;vVlIG template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z0Y L, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
q{[y4c1bG{ {
6Y.k<oem typedef Ret result_type;
\|4F?Y } ;
p2O [r 等等。。。
kA2)T,s74 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
HFYe@ 2r RN&8dsreZp template < typename Func >
`USze0"t0: struct func_return
Q2m 5&yy@s {
.G<Or`K^i template < typename T >
iHdX struct result_1
<P*7u\9& {
tqt~F2u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<I?f=[ } ;
=8]Ru(#Ig ne[H `7c template < typename T1, typename T2 >
PKGqu,J, struct result_2
)1YGWr;ykS {
p lzwk>b_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a@? Bv } ;
4VA]S } ;
?H{?jJj$H ds2xl7jg :efDPNm5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
e9CvdR qr*e9Uk^ template < typename Func, typename aPicker >
_jVJkg)] class binder_1
,[_)BM {
Kr4%D* Func fn;
daf-B- aPicker pk;
-O@/S9]S) public :
6hFs{P7 Idj Z2)$
template < typename T >
OaByfo<S struct result_1
mndEB!b {
,yfJjV*I typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g ZES}]N } ;
xKT;1(Mk
ILHn~d IC template < typename T1, typename T2 >
g,RhUt9 struct result_2
vMJC {
Aq$o&t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[2
Rz8e^ } ;
"/hLZl
sBE@{w% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
R^K:hKQ UyMlk template < typename T >
I
wu^@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LsK
fCB} {
m
.En!~t return fn(pk(t));
tU8aPiUl }
0.wN&:I8t template < typename T1, typename T2 >
L_=3`xE
_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^<aj~0v {
a
uve&y"R return fn(pk(t1, t2));
s21)*d }
2%pe.stQ } ;
`ih#>i_& '?E@H."" *m6*sIR 一目了然不是么?
n8&x=Z}Xs 最后实现bind
~ }G#ys\1 368H6 Jj s%N6^}N template < typename Func, typename aPicker >
z2dW)_fU$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!:D,|k\m {
NE@P8pQ> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%1i *Y*wg }
.n}k,da@( I=8MLv 2个以上参数的bind可以同理实现。
"N=q>jaX 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。
tqU8>d0^ d^|r#"o[ 十一. phoenix
L%.=SbmS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
XfwH1n/o# A+hT2Ew@t} for_each(v.begin(), v.end(),
fp"GdkO#}i (
R1:7]z0B do_
DEenvS`,P [
>LFj@YW_) cout << _1 << " , "
;:Y/"5h ]
:*Z@UY .while_( -- _1),
8WG_4e cout << var( " \n " )
1[".
z{V3* )
4 ..V );
e/IVZmUn^ M[&p[P@ 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:
2AjP2 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
PE+{<[n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
U9//m=_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
A~wyn5:_ /<IXCM. Mwd.S template < typename Cond, typename Actor >
71HrpTl1fw class do_while
WQY\R!+ {
z`|E0~{- Cond cd;
o@|kq1m8 Actor act;
[i]%PVGW public :
]Ai!G7s8P template < typename T >
YZ5[# E@l struct result_1
6IL-S%EGK1 {
I8:G:s: typedef int result_type;
'i8?]`
T } ;
4"V6k4i5 S)A;!}RK6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ns[.guWu- %VgK::)r template < typename T >
d#HN'(2t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JU-eoB}m {
bg,VK1 do
$/P\@|MqYQ {
8EZ,hY^ act(t);
9CHn6 v ~) }
P6 mDwR while (cd(t));
1);E!D[ return 0 ;
G)7J$4R }
hmtDw,j } ;
!9=Y(rb Z
,98 C3 (PI,, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RS
Vt 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
sQa9M 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
)Z@hk]@?_[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Th 5}?j7 下面就是产生这个functor的类:
]\J( E&|EokSyN @|Hx>|p template < typename Actor >
8BM[c;-{g` class do_while_actor
o%73M!- {
<+;
cgF!+ Actor act;
VI^~I;M^ public :
-<q@0IYyi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=&;}#A%m {Gr"oO`&" template < typename Cond >
V?z-Dt C picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)yv~wi } ;
>4AwjS}H coc:$Sr% ^p #bxN") 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1O@cev; 最后,是那个do_
hHqsI`7c ~=pyA#VVJ" Bd*\|M class do_while_invoker
Fk&A2C}$b {
L"V~MF public :
wHhIa3_v template < typename Actor >
DBzF\- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ZZ F\; {
0Ewt
>~n return do_while_actor < Actor > (act);
[r=U- }
|#(g8ua7 } do_;
L~L]MC& M%FKg/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m}fY5r<<;/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t)*A# 最后来说说怎么处理break和continue
{]:B80I;2 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。
^]?Yd )v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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