一. 什么是Lambda
3Cw}y55_y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
x:K~?c3 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,
$*Kr4vh yT~rql jNvDE}' \(A A|; class filler
Kr5(fU {
QR2S67- public :
\$4 [qG= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5%%e$o+ } ;
VIHuo, ,v%'2[} )dd1B>ej] 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
^)y8X.iO O 9C&1A|lA =%B5TBG \%|Xf[AX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3K=%I+G(4 p|C[T]J\@ oY4^CGk= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Vu,e]@ 5a-x$Qb9 f"*k>=ETI rz0)S
py6 二. 战前分析
`a%MD>R_Lg 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。
:h(`eC 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
T]JmnCX>: nwp(% fBo 1<Sg@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P(3k1SM /* --------------------------------------------- */
* bd3^mP vector < int *> vp( 10 );
En:>c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jU $G<G /* --------------------------------------------- */
9QaE)wt sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
au04F]-|j8 /* --------------------------------------------- */
W6Mq:?+ D int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pI:,Lt1B /* --------------------------------------------- */
S=0DQ19 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/)T~(o|i /* --------------------------------------------- */
,3!$mQL= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vQ
L$.A3> @ 5^nrB qiB~ 0$]iRE;O] 看了之后,我们可以思考一些问题:
c:.~%AJx 1._1, _2是什么?
FJDE48Vi 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。
F#>00b{Q 2._1 = 1是在做什么?
{O9(<g 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。
~ney~Pz_ 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。
T8|5%Y p]%di8&;N WFiX=@SS 三. 动工
:{2~s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mUbm3JIjJ +rJ6DZ At"$Cu!k m/1FVC@* template < typename T >
`XhH{*Q"X class assignment
0muC4 {
>;^/B R= T value;
Lxwi"ndP public :
)-26(aNGT assignment( const T & v) : value(v) {}
~PI2G9 template < typename T2 >
HMCLJ/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
V2ih/mh } ;
Wk<fNHg .P$m?p# RbX9PF"|+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
HbegdbTJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uhh7Ft#H J(l\VvK cry1gnWG hhze5_$_ class holder
r*+~(83k {
>UvP/rp public :
z.Ic?Wz7 template < typename T >
<NMJkl-r8r assignment < T > operator = ( const T & t) const
/)6T>/ {
E.h return assignment < T > (t);
nbF<K? }
V
9Qt;]mQ } ;
6u0>3-[6OD 8YFG*HSa sfyLG3$/ 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:
6sBt6?_T >$JE!.p%o static holder _1;
A?H#bRAs Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kk /#&b2 ]SCHni_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gz~oQ
l)zJ 而不用手动写一个函数对象。
J'}+0mln :)~l3:O E`o_R=% SBreA-2 四. 问题分析
R iLl\S# 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。
@3.Z>KONx 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。
k|/VNV( =0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VcrMlcnO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:1A:g^n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
uO]D=Z\S( gAD f9x"b 五. 问题1:一致性
,`bW(V 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?|
98Vv K? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wH ,PA: G'\[dwD,u struct holder
!-lI<$S: {
1eD#-tzV //
K,g6y#1" template < typename T >
dHDtY$/_ T & operator ()( const T & r) const
h-96 2(LG {
^*}D*=>\ return (T & )r;
$5i\D
rs }
peVY2\1>R } ;
3N_KNW 1Vy8eI`4 这样的话assignment也必须相应改动:
GrLxERf D`p2a eI template < typename Left, typename Right >
ArtY;.cg% class assignment
Xex7Lr& {
!V.]mI Left l;
6>WkisxG Right r;
(2;Aqx5i public :
^UvL1+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c,r6+oX template < typename T2 >
>V^8<^?G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<9]"p2 } ;
JP Dxzp _/:- -Z 同时,holder的operator=也需要改动:
(]q
([e 96\FJHtZ template < typename T >
:rr<#F assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fQ 9af)d {
I%4eX0QY=z return assignment < holder, T > ( * this , t);
TIp\- }
NN7KwVg >J9Qr#=H2 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
r.?dT |A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C/!P&`<6 UT@Qo}: return l(rhs) = r;
vVB WhY] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t 9(,JC0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!S<p"
CRo@+p10 template < typename Tp >
bD
v&;Z class constant_t
^h_rE
|c {
!"hlG^*9 const Tp t;
e[fld,s public :
):Fg {7b]n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P=}l.R*1G template < typename T >
_&HFKpHQ const Tp & operator ()( const T & r) const
bSTori5 {
9uxoMjR- return t;
=&g:dX|q8 }
XyB_8(/E } ;
ZW))Mx#K=T G$)q% b;Lz 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
tG]W!\C'h 下面就可以修改holder的operator=了
c
CjN8< ^d>m`*px template < typename T >
fm#7}Y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+^J&x>5 {
aAcQmq TT return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nVpDjUpN }
*r4FOA%P HZ(giAyjq 同时也要修改assignment的operator()
7yG%E Wu,=jL3?$A template < typename T2 >
ybf,pDY#f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ht\_YiDg3 现在代码看起来就很一致了。
<}^p5| "Ml#,kU<T 六. 问题2:链式操作
<&+0[9x 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u$qasII 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。
0 Swu]OE 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。
./tZ*sP: 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。
#m{F*(% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zW ?=^bE akj#.aYk template < typename T >
uKY1AC__ struct result_1
iQ;lvOja {
>z3l@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6d5q<C_3t } ;
^Ux.s Q P(\x. d: 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:
A{3nz DLI e[Z-&' template < typename T >
<UIE-# struct ref
IUWJi\, {
6 {`J I typedef T & reference;
B0g?!.#23 } ;
B_@p@6z template < typename T >
,7d#t4 struct ref < T &>
oh:.iL}j {
xNJ*TA[+ typedef T & reference;
f DXTedrG/ } ;
xgsEe3| OSJL,F, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zo
]-,u qus%?B{b} template < typename T >
'^Q$:P{G? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bvl!^xO] {
A0ZU #"'/ return l(t) = r(t);
(76tYt~I= }
6ZXRb 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。
K,bX<~e5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pCeCR T0o0_R 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
}?CKE<#% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7 $Cv=8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]<;y_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WQ{^+C9g'1 最后的布局是:
02[*b Add
gP ^A / \
|lIgvHgg Divide 5
(F*y27_u / \
$GD
Q1&Z _1 3
0,cU^HMA 似乎一切都解决了?不。
k]c$SzJ> / 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。
wEl/s P 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。
CE4Kc33OU| 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:
S O`b+B )'/xNR template < typename Right >
i2)$%M& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2\"T& Right & rt) const
F~GIfJU {
S;u2B_/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0|mCk }
)SaMfP1=v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=>e>
r~cW XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3[R[`l]v? 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
MZ^(BOe_ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
q^}iXE~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@f#6Nu 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
X|Nb81M 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=_$Hn>vO AD7&-=p&w template < class Action >
DNRWE1P2bg class picker : public Action
p-6T,') {
2}9M7Z",2 public :
A ?[Wfq| picker( const Action & act) : Action(act) {}
(I#3![q // all the operator overloaded
QRdh2YH` } ;
CeUC[cUQU PSU}fo 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。
4=l$wg~; 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
B*}:YV `dgZ `# template < typename Right >
NqN}] nu6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
XrGP]k6.^ {
j
HEt
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D0X!j,Kc }
oUL4l=dj. @lCyH(c% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_rW75n=3b7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
=DXN`]uN wu0q.] template < typename T > struct picker_maker
Wfsd$kN6{ {
T:*l+<? typedef picker < constant_t < T > > result;
[`!%u3 } ;
G54`{V4&s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ed1y%mR> {
lPg?Fk7AP typedef picker < T > result;
}`+9ie7]/ } ;
?DKY;:dZF %0%Tp 下面总的结构就有了:
]3L/8]: 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。
2~%^y6lR 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。
n]jw!; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o`Q.;1(Y' 至此链式操作完美实现。
vywpX^KPv [-VIojs+u a:F\4x= 七. 问题3
rXq{WS` 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。
BCh|^Pk )Cd.1X8 template < typename T1, typename T2 >
No*[@D]g
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N{uVh;_ {
EKEJ9Y+47H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0x fF }
bP&1tE &"^U=f@v 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:
==EB\>g| x7/";L> template < typename T1, typename T2 >
Cl!9/l?z struct result_2
#Sg"/Cc {
#gXxBM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6i%Xf i } ;
7 4]qz, od^ylg>K 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?
BO.Db`` 这个差事就留给了holder自己。
\} _,g ~EU\\;1Rmq Q"H/RMo- template < int Order >
-_XTy!I class holder;
c7RQ7\ template <>
)W&{OMr class holder < 1 >
}
| {
gyuBmY public :
lX"6m}~D template < typename T >
qQ8+gZG$R struct result_1
"uFwsjz&B {
',/2J0_ typedef T & result;
[v`kqL~ } ;
{(I":rt# template < typename T1, typename T2 >
tHK>w%|\R struct result_2
PbsxjP {
lnRL^ } typedef T1 & result;
=}.gU WV } ;
;%;||?'v template < typename T >
n~.$iN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SmIcqM {
r-.>3J return (T & )r;
Je}0KW3G9L }
nv\K!wZI=b template < typename T1, typename T2 >
\`E^>6!]q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CP0'pL=; {
_W^;a return (T1 & )r1;
5JHEBw5W% }
EX#AJ>?V( } ;
Gr#3GvL !F.h+&^D; template <>
{Wu[e,p class holder < 2 >
5{Q9n{dOh {
[c;#>UQMf public :
%"eR0Lj+zq template < typename T >
3&nN;4~Zx6 struct result_1
9bspf { {
Eku9u typedef T & result;
G? XS-oSv } ;
;lvcg)}l template < typename T1, typename T2 >
~?FhQd\Q struct result_2
P=_fYA3 {
E&eY79 typedef T2 & result;
,Aai-AGG@ } ;
I]E 3&gnC template < typename T >
Fm,` ]CO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EO~L.E%W {
}YVF
fi~ return (T & )r;
X%3?sH }
Ikw@B)0} template < typename T1, typename T2 >
Fxc_s/^=t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_DH^ K9,9 {
sRA2O/yKCE return (T2 & )r2;
-0x Q'1I }
oLh ,F"nB } ;
G}9f/$'3 .7
0 b^Re947{g 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/s}
"0/Y\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<|jh3Hlp 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w.a9}GC IEMa/[n/ return l(i, j) = r(i, j);
(D) KU9B> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FK593z | @$I< return ( int & )i;
9$HBKcO return ( int & )j;
7XK0vKmW3 最后执行i = j;
66,(yxg 可见,参数被正确的选择了。
uVCH<6Cp DZtpY{=Z (8)9S6 f|FS%]fCxk LwK]fFtu 八. 中期总结
{0Y6jk>I 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
vxj:Y'} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wlJi_)! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_ERtL5^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A5TSbW']+5 q.`<q CqlxE/| m^}|LB:5 "TZY)\{L hm! J@ 九. 简化
?$ e]K/* 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。
r|u[36NmA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t{jY@JT| 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:
$|- Lw!)D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mi7?t/D1Z +-*/&|^等
B_Q{B|eEt& 2. 返回引用。
\ +%~7Bi]z =,各种复合赋值等
FL^ _)` 3. 返回固定类型。
eTvWkpK+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j'z#V_S 4. 原样返回。
# dUKG8-HJ operator,
p{^:b6 5. 返回解引用的类型。
N7_eLhPt*8 operator*(单目)
kk-<+R2 6. 返回地址。
E(4c& operator&(单目)
6+IhI?lI= 7. 下表访问返回类型。
>nghFm operator[]
=#Sw.N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z_$c_J operator<<和operator>>
UJI2L-;Ul f47]gtB- 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。
U.Mfu9}#: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O D}RnKL q>2bkc GY# template < typename Left >
P[
:_"4U struct value_return
(w hl1 {
1RYrUg"s" template < typename T >
<b zzbR[F struct result_1
>o?v[:u* {
[P`e@$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\9VF)Y.ke } ;
kP
]Up&' W\~^*ny
P6 template < typename T1, typename T2 >
q,, struct result_2
Qu61$! {
O:wG/et typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o6[.$C } ;
~(^P( } ;
UucI>E3?P{ F}nwTras 7&ED>Bk 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9=>fx LORcf 1X/ 下面我们来剥离functor中的operator()
k8w\d+!v 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|"gL{De +-!E%$ return l(t) op r(t)
|3' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R@o&c%K" return op l(t)
Y$=jAN return op l(t1, t2)
D<S C
` return l(t) op
g_Z
tDxz return l(t1, t2) op
l[/`kK return l(t)[r(t)]
jW'YQrj{<Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u.GnXuax UHZuH?|@ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Xqf,_I=V 单目: return f(l(t), r(t));
;77K1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3Z
b]@n 双目: return f(l(t));
9ddrtJ] return f(l(t1, t2));
6zi>Q?] 1 下面就是f的实现,以operator/为例
MR#*/Iw~ ;]dD\4_hK struct meta_divide
mJSfn"b}K {
^jL '*&l template < typename T1, typename T2 >
'UX.Q7W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@Vm*b@ {
%O"8|ZG9{ return t1 / t2;
VXeO}>2S }
BQ-x#[%s } ;
23}` e Cr.YSWg)4 这个工作可以让宏来做:
QZzamT)" G|wtl(}3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aB,-E>+ template < typename T1, typename T2 > \
\Vyys[MMY8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/LD3Bb)O 以后可以直接用
[9; @1I<x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XiW1X6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
WXQ@kQD (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,d#*i M>AxVL }HgG<.H> 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q/i2o[f'n 6D;N.wDZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4 PK}lc class unary_op : public Rettype
qRt! kWW {
={BD*=i Left l;
y4^u&0}0$ public :
D-gH_ff<]9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4#$#x=: o<G 9t6~ template < typename T >
K`4lL5oH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a|ufm^F {
wI%M3XaBws return FuncType::execute(l(t));
1dH|/9 }
]eL# bJ o@:"3s template < typename T1, typename T2 >
fQ<sq0'e\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3lP;=*m. {
Blpk
n1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
KWJVc
` }
].d2C J' } ;
pjeNBSu6 "5hk%T' 8D*7{Q 同样还可以申明一个binary_op
&jqaW2 zoq;3a5cqB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ho\1[xS class binary_op : public Rettype
\""^'pP@ {
u$nzpw0=H Left l;
NRRJlY
S Right r;
[&lK.?V) public :
=ZgueUz, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!cW rB9 :qzg?\( template < typename T >
Xoj"rR9| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RY-iFydPc {
N`8K1{>BH return FuncType::execute(l(t), r(t));
QPlU+5Cx }
6= ?0&Bx& T4eJ:u* ; template < typename T1, typename T2 >
)%(ZFn} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E_,/)U8 {
'E|%l!xO return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
te@m#`p9 }
QoD_`d } ;
-^p{J
TB+ CK_dEh2c z/7q#~J, 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
<A3%182 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g"-j/ c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{oQs*`=l> 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。
@|gG3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
l}nV WuD 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。。。
%4~"$kE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&;PxDlY5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-E-#@s 下面是修改过的unary_op
dX[I
:,z* vs@d)$N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
, ZsZzZ# class unary_op
`z!AjAT-G {
h:Pfiw] Left l;
K+3-XhG y0%@^^-Ru public :
}k-V( mWviWHK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-]3 K#M)s /@LkH$ template < typename T >
*yZ6" struct result_1
91R#/i {
d`sZ"8}j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}?[];FB } ;
]E9iaq6Z d)
-(C1f template < typename T1, typename T2 >
lm`*x=x struct result_2
Y9.3`VX {
PT>b%7Of typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1RAkqw<E } ;
r8:r}Qj2w[ /k.0gYD template < typename T1, typename T2 >
\h
~_<) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!vz'zy)7 {
6,t6~Uo/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'm<Lx _i }
c=sV"r? .n\JY;" template < typename T >
BJ
UG<k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&8IBf8 {
fU6YJs.H^8 return OpClass::execute(lt(t));
45~x
#Q }
q1ysT.{p, +\=g&G, } ;
(T1< (YZ tLzLO#/n x?AG*'
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
93*csO?Db 好啦,现在才真正完美了。
GvVkb==" 现在在picker里面就可以这么添加了:
5]O{tSj f-~Y template < typename Right >
"#C2+SKM1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\%7*@& {
qO{z{@jo55 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+tPBm{| }
217G[YE- 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。
'jt7H{M |))NjM'ZBl 'i+L sVyV|!K W9SU1{*9 十. bind
xmg3,bO 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。
wfo, r 7 先来分析一下一段例子
7)2K6<q FL{Uz+Q o[>d"Kp int foo( int x, int y) { return x - y;}
&%OY"Y~bI! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
YTTyMn bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ggDT5hb 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。
J&8KIOz14Z 我们来写个简单的。
7d;|?R-8D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_a$qsY 对于函数对象类的版本:
s%:fZ7y 9KVJk</:n template < typename Func >
t/;2rIx> struct functor_trait
3;>ls~4 {
nCY kUDnZ typedef typename Func::result_type result_type;
}n^Rcz6HeO } ;
d{YvdN9d 对于无参数函数的版本:
Im;%.J k8D_ template < typename Ret >
NzgG77> struct functor_trait < Ret ( * )() >
NW1 Jr/ {
wQSan&81Q typedef Ret result_type;
"D'e } ;
l*l*5hA 对于单参数函数的版本:
{s8c@-' #8Bh5L!SJ1 template < typename Ret, typename V1 >
}zGx0Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
i<Z% {
}Ulxt:} typedef Ret result_type;
%jL^sA2;c+ } ;
u`'"=Y_E 对于双参数函数的版本:
LdZVXp^ ,iV%{*p] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$7q3[skH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
OHndZ$'fI {
Cx TAd[az typedef Ret result_type;
b6-N2F1Fs } ;
YY;<y%:8Z 等等。。。
eIvZhi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ji ?Hw M`Q$-#E: template < typename Func >
2 5 \S> struct func_return
YYQvt {
P<vl+&* template < typename T >
=mYf]
PIX struct result_1
!+SL=xy!{ {
Lap?L/NS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C~2!@<y } ;
0q5J)l: JVoC2Z< template < typename T1, typename T2 >
7eCjp struct result_2
}PI:O%N; {
ZVXPp-M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_*AI1/>` } ;
27!FB@k- } ;
%RD\Sb4YV Cfi4~ & ~:Rbd9IB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%6[,a p)SW(pS template < typename Func, typename aPicker >
.?u<|4jE6 class binder_1
wa[L[mw {
j-9)Sijj{ Func fn;
h~#iGs aPicker pk;
wh(_<VZ public :
>J;TtNE: [KA^+n template < typename T >
v-#,@&Uwq struct result_1
#zP-,2!r {
tl_3 %$s typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^0zfQu+! } ;
Ts.2\-+3 :aOR@])>o template < typename T1, typename T2 >
6) i-S<( struct result_2
{<{VJGY7T {
ovp/DM typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~R;/u")@e } ;
2q[pOT'k J?V$V
>d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;Ci:d* x{;{fMN1 template < typename T >
Mst%]@TG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gs1yWnSv5 {
V<
F&\ return fn(pk(t));
z6w'XA1_+t }
~B[e*|d template < typename T1, typename T2 >
(wL$h5SG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F`4W5~` {
~g!!#ad return fn(pk(t1, t2));
^1 ){
@( }
y CHOg } ;
(EcP'F*;;y ,esEh5=Ir "&H'?N%9Up 一目了然不是么?
qoZi1,i' 最后实现bind
s O#cJAfuu d3z nb@7 mo<*h&;& template < typename Func, typename aPicker >
2D%2k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
oU)(/ {
7l7VT?<: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gE #|eiu }
9X*Z\- vFL$wr 2个以上参数的bind可以同理实现。
l1]N&jN{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
D`QMlRzXy c9c]1XJ 十一. phoenix
.=YV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|-6`S1. K3vZ42n for_each(v.begin(), v.end(),
[GbrKq( (
/
xv5we~ do_
1
K}gX>F [
Zsapu1HoL\ cout << _1 << " , "
lrc%GU): ]
k% \;$u=% .while_( -- _1),
:sw5@JdJ cout << var( " \n " )
D?y-Y
)
8/p ]'BLf );
->pU!f)\X _f2rz+ 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:
jy0aKSn8 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
&M5v EPR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GTB\95j] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}],l m &wU"6E (!@gm)#h template < typename Cond, typename Actor >
^}2!fRKAmo class do_while
Up%XBA {
_t,aPowX Cond cd;
zW\a)~E Actor act;
%H?B5y public :
f'ld6jt|% template < typename T >
*[cCY!+Qy struct result_1
$|Ol?s {
R/1e/ t typedef int result_type;
ri-&3%%z< } ;
[[_>DM Z[[*:9rY| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'9]?jkl DCa[?|Y template < typename T >
i5(qJ/u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n]vCvmt {
[3=Y 9P: do
,l!>+@ {
An>ai N] act(t);
+D
@B eQu }
w)J-e gc while (cd(t));
5.-:)= return 0 ;
r=.@APZB }
G "+[@| } ;
f\?Rhyz :!Z |_y{b 7`~0j6FY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_LgP 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。
v@G&";| 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。
"&XhMw4 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。
Gfx!.[Y
下面就是产生这个functor的类:
\$Ky AWrZi DMA7eZf'Hv %npLgCF template < typename Actor >
({Yfsf, class do_while_actor
OS%[SHs {
5fs,UH Actor act;
k2loGvBJ public :
Y\<w|LkD8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
DNDzK
iMk C!547(l[ template < typename Cond >
29 !QE>Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&!;o[joG } ;
>~7XBb08 3;b)pQ~6CJ C &@'oLr 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1LFad>` 最后,是那个do_
'H`:c+KDG` w9u|E46 ,c&t#mu*0 class do_while_invoker
K_t >T)K {
:xmj42w>^ public :
V4u4{wU] template < typename Actor >
~%tVb c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g_PP9S_? {
o
S{hv:)> return do_while_actor < Actor > (act);
b!MN QGs }
<Ed; tq } do_;
9pi{)PDJ Q7`)&^
Hx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@)MG&X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
jB9~'>JY 最后来说说怎么处理break和continue
M-;MwLx 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。
Xa-TNnws? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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