一. 什么是Lambda
VsmL#@E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
UQ8x#(`ak 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,
|HEw~x<= Z\L@5.*ydE q)~qd$yMS
U<t-LF3 class filler
$"i690 {
w*
I+~o- public :
7X|r';"?i
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m7"f6zSo( } ;
VZ,T`8" Z~uKT n w=`z!x![/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
IBqY$K+l 8F*
WT|] "uCQm ' F[u%t34' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`#f=&S?k X\x9CA 2{CSH_"Z7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_E;Y
~I,i E8i:ER $$7 jE#8&P~ 2X*<Fma3C 二. 战前分析
@>]3xHE6#= 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`y1zm 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
@9h#o5y q l:eN u}{& vR$5ItnT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}/spo3,6 /* --------------------------------------------- */
GU3/s&9 vector < int *> vp( 10 );
udFju&!W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\zU5G#LQ /* --------------------------------------------- */
ku?_/-ko] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A232"p_ /* --------------------------------------------- */
[QbXj0en$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8~E)gV+v /* --------------------------------------------- */
S=p u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'I]"=O, /* --------------------------------------------- */
=on!&M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
# &83;uys od1omYsR 1omvE9
%zM /zf>>O` 看了之后,我们可以思考一些问题:
|nN/x<v 1._1, _2是什么?
"5:f{GfO#v 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。
h(Ed% 2._1 = 1是在做什么?
2nkj;x{H$ 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。
X'7S|J6s 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。
|ozoc"' v8bl-9DQ q_y,j& 三. 动工
]A$^ l, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wp.e3l :ZS8Zm" F9P0cGDs Ln2C#Uf template < typename T >
QX.6~*m1 class assignment
5`'=Ko,N {
_SC T value;
6BU0hV public :
C2rj ]t assignment( const T & v) : value(v) {}
KV}U{s+U8 template < typename T2 >
<hZ}34?]i2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?lDcaI>+n } ;
^[}0&_L
w cJ##K/es B9IXa; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
QeeC2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&U$8zn~[k ;%7XU~<a YD46Z~$ zLw h6^?Y class holder
`x$}~rP&)! {
fE%[j?[ public :
Mj
B<\g> template < typename T >
&O6;nJEI assignment < T > operator = ( const T & t) const
TdP{{&'9 {
zz 'dg-F return assignment < T > (t);
Uty(sDtu }
x1:Pj } ;
AO}i@YJth w
<#*O: < [S1_2b.t 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
MeI2i a(ux?V)E. static holder _1;
Jn[q<e" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}^pQbFku _7=pw5[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WE 5"A|
= 而不用手动写一个函数对象。
+(<n |~ n=G>y7b v$)@AE hnsa)@ 四. 问题分析
Fp5NRM*-! 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。
S:p.W=TAB 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。
g]Xzio&w 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
uXQ7eXX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m0I # 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]Z.<c$ D%jD8 p 五. 问题1:一致性
GP{$v:RG 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Y( 1L>4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
' 1P=^ QN5yBa!Wz struct holder
x2j/8]'o {
2vqmsl? //
j8[`~pb template < typename T >
4f4 i1i: T & operator ()( const T & r) const
Yg=E@F
{
O)R7t3t return (T & )r;
C.yY8?| }
qJ{r!NJJ
8 } ;
+A8=R%&b)[ * ?
K4!q' 这样的话assignment也必须相应改动:
,+ns
{ppn 9RG\UbX)^| template < typename Left, typename Right >
Bs+c2R class assignment
H$~M`Y9I~ {
.k# N7[q= Left l;
zW"~YaO%C Right r;
,}9f(` public :
js:C
mnI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
do:QH.q8) template < typename T2 >
CS~=Z>6EjA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
uY&=eQ_Cb } ;
Cz'xGW{ <@u0.-] 同时,holder的operator=也需要改动:
w1wXTt k~0#'I9 template < typename T >
=4frP*H? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PHQ{-b?4t {
$.oOG"u0] return assignment < holder, T > ( * this , t);
0s860Kn }
0zeUP{MQ !(kX~S 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Bz~ -2#l 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6RK ~Dl&g i Td-n9 return l(rhs) = r;
Y3-]+y%l 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+VSZhg,Np8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
wENzlXeOP \Os:6U=X- template < typename Tp >
s{yJ:WncI class constant_t
0-*Z<cu%l {
NNwc!x)* const Tp t;
(N,nux(0k public :
)r ULT$;i@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$GQphXb$ template < typename T >
.W!tveX8- const Tp & operator ()( const T & r) const
E;9Z\?P {
8ou e-:/a return t;
HDyQzCG, }
48wDf_<f5= } ;
{UP'tXah j._G7z/LJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;5<P|:^ 下面就可以修改holder的operator=了
|}Q( F+cL Af`z/:0< template < typename T >
W&<g} N+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$v FrU v {
{5SfE$r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ft{W/ * +_ }
a]`itjL^ /Z:N8e 同时也要修改assignment的operator()
>Cvjs \0D$Mie template < typename T2 >
/^J2B8y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?p(kh^ z 现在代码看起来就很一致了。
=KV@&Y^x4 L*P_vCC 六. 问题2:链式操作
[d}qG#N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,aI,2U91 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。
d;{y`4p)s 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。
~
9=27p 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。
3Q",9(D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h9)RJSF4 F@9Y\. , template < typename T >
pqJ)G;%9 struct result_1
5)mVy?Z {
\[cH/{nt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
26M~<Ic } ;
q&Q/?g>f ^b=XV&{q 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:
sD2
^_w6j (s088O template < typename T >
[G\o+D?2 struct ref
l1}R2lSEO {
jA,|JgN|n typedef T & reference;
)i @1XH"D } ;
&RWM<6JP template < typename T >
KCD5*xH struct ref < T &>
D%A@lMru {
P 4QkY#v typedef T & reference;
lDC}HC } ;
g&bwtEZ |ixGY^3; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}hCaNQ&jH Ss 2$n template < typename T >
Z9xR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mk\i}U>` {
P])L8zK return l(t) = r(t);
dsK/6yu }
QTYYghz 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
m`c#:s'_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SBX|Bcyk* Yc
d3QRB 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
rhIGOk1k _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]/_G-2.R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~6kJ~R4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
M\dO({o 最后的布局是:
Q&gPa]z]} Add
@HvScg*Y / \
d5:tSO Divide 5
a!D*)z Y / \
GQ<Ds{exs> _1 3
Y#`Lcg+r, 似乎一切都解决了?不。
awFhz 6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
?ql2wWsQO 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
\e|U9;Mf OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
izf~w^/
fe';b[q)# template < typename Right >
3%2jwR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
PPj[;(A Right & rt) const
odpUM@OAW {
\6:>{0\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2 h<U }
y@`~ 9$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b_l3+'#ofM 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。
ESIzGaM 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。
5U~OP 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。
HlPG3LD! 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。
>t0%?wj)Y 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?
qOi5WX6F/ 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:
,gmH2. #
kEOKmO template < class Action >
J\{$ot class picker : public Action
ib]vX- {
(Xo SG public :
+0"x|$f~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
+zsZNJ(U // all the operator overloaded
w" JGO } ;
zKxvN3! {5-zyE 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。
[O_^MA,z 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:
UiIF6-ZZ! _f3
WRyN0 template < typename Right >
(Y2mmd picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.T$D^?G!D {
13a(FG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[4XC#OgA }
LwOJ|jA(, k"
YHsn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!| xZ6KV 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。
4LsHs KDD@%E template < typename T > struct picker_maker
@rwU 1T33 {
xGRT"U( typedef picker < constant_t < T > > result;
$KX[Zu% } ;
EZib1g&:R/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7~b!4x|Z {
!)c=1EX]" typedef picker < T > result;
],[)uTZc } ;
-CD\+d " ^i'y6J 下面总的结构就有了:
HabzCH functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*QH[,F`I picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
8bOT*^b$H picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h$ Da&$uyI 至此链式操作完美实现。
>zmzK{A= v"RiPHLT k|FSz#Y 七. 问题3
O!^; mhy" 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。
w^{!U =IHje;s template < typename T1, typename T2 >
7tgFDLA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O-PdM`mqW {
[bjN
f2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
xo Gb }
yN\e{;z` :wipE]~4t 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:
-;pOh;WG ((|IS[ template < typename T1, typename T2 >
#s2B%X struct result_2
y94kX:q {
%>y;zqZIU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QaQ'OrP
} ;
(Z-l/)Q '7tBvVO_ 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?
Y)M8zi>b 这个差事就留给了holder自己。
T'1gy} l}}UFEA^ l>&sIX template < int Order >
.Xd0
Q=1h class holder;
nbmc[!PwG template <>
tZA: class holder < 1 >
-(IC~ {
y
~AmG~ public :
S&?7K-F>_o template < typename T >
i:Y\`J struct result_1
/\E [ {
t1ze-Ht; typedef T & result;
T?npQA07= } ;
/IR#A%U template < typename T1, typename T2 >
."mlSW"Wm struct result_2
Wx]d $_ {
<>=mCZ2 typedef T1 & result;
]V<-J } ;
{/}^D- template < typename T >
B~TN/sd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@6&JR<g*t {
\VN=Ef\E return (T & )r;
$|a;~m> }
ue0s&WF| template < typename T1, typename T2 >
KAc >-c< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T*CME] {
GGnp Pp return (T1 & )r1;
(V?@?25 }
Do*n#= } ;
\##5O7/1 >ttuum12w template <>
?CY1]d class holder < 2 >
K)[8 H~Lm {
G/{
~_&t public :
9%!dNnUk template < typename T >
V'StvU
struct result_1
WY>Knp= {
M"wue*& typedef T & result;
Q~Ea8UT.# } ;
nvyB/ template < typename T1, typename T2 >
8_Z/ o5s struct result_2
g`?:=G:a* {
X9XI;c;b- typedef T2 & result;
[,g~m9 } ;
#jS[ template < typename T >
_H\<[-l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ebM{OI {
{exrwnIZj return (T & )r;
SSmHEy*r) }
JP'=
UZ' template < typename T1, typename T2 >
W`L!N&fB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l\Xd.H" j, {
ycX{NDGs return (T2 & )r2;
ngyY }
%l$W*.j|; } ;
91d },Mq: bQQVj?8jp '6S %9ahE 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> >。
+>YfRqz:KB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vVVPw?Ww- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
BHr|.9g]%% $YM_G=k return l(i, j) = r(i, j);
TlRk*/PlJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NQLiWz-q 'Q|c@t return ( int & )i;
-:`V< return ( int & )j;
n?QZFeI` 最后执行i = j;
FpVV4D 可见,参数被正确的选择了。
pFO^/P' ]~jN^"o_B )bDnbO$s_ 8MF2K6 fN[8N$1- 八. 中期总结
xPC"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:
p538r[f< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
j_Nm87i] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n1J]p#nCa. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&drFQ| lLiQ ;@ ! OE*z $\ IXq(jhm8bL CqoG.1jJS G{lcYP O 九. 简化
N|dD! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
HL 8eD^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;j'Daupt;= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
M_1;$fWq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xRxy|x[
+-*/&|^等
I}.i@d'O 2. 返回引用。
S; /. % =,各种复合赋值等
d3^7ag% 3. 返回固定类型。
5PiOH"!19 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
W{Z^n(f4 4. 原样返回。
;l!`C' :' operator,
yrr)
y
5. 返回解引用的类型。
E*CcV; operator*(单目)
]U_ec*a 6. 返回地址。
^T079=$5 operator&(单目)
\}dyS8 7. 下表访问返回类型。
ZYMw}]#((E operator[]
k<Sl1vK 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xJhU<q~? operator<<和operator>>
`;%Z N .-]R9KjR1J 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。
hIU(P Dl4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R7_VXvm>z D>#l -{d template < typename Left >
~`cwG`
'N struct value_return
S!Jh2tsg`- {
#R5U
template < typename T >
,=PKd& struct result_1
6"QEJ {
K*vU5S typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$8=@R' } ;
!Q%P%P<$ Q{y{rC2P template < typename T1, typename T2 >
0(\+-< struct result_2
?IW_O~Js {
pJ^NA2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}iww:H-1 } ;
%1}6q`:w } ;
"(TkJbwC[ g8pO
Lr' ;JTt2qQKo 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Lp&k3?W D"l+iVbBP 下面我们来剥离functor中的operator()
j^SZnMQf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X.#oEmA,P ;L"!I3dM) return l(t) op r(t)
|:[9O`U)s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Zi
ESlf$ return op l(t)
|a(fejO3 return op l(t1, t2)
~[W#/kd1n return l(t) op
s"~5']8 return l(t1, t2) op
PLR0#).n return l(t)[r(t)]
&|o$=Ad return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*l+Cl%e wpo1
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
^k/i-%k0 单目: return f(l(t), r(t));
Op}ZB: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kfrY1 双目: return f(l(t));
elO<a]hX return f(l(t1, t2));
W>-B [5O&[ 下面就是f的实现,以operator/为例
<"tDAx "@ E3MTW struct meta_divide
?J!3j{4e {
*yaw$oB template < typename T1, typename T2 >
*3+-W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>fs2kha {
iEHh{H( return t1 / t2;
f~h~5 }
Y`ihi,s`H } ;
$dg9z}D c:hK$C)T 这个工作可以让宏来做:
q31>uF M]rO;^ ;6? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_elX<o4 template < typename T1, typename T2 > \
x\\7G^$<h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>lzA]aM$c 以后可以直接用
LR&_2e^[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^twivNB 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
k$7Z^~?Fz (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
-4 Ux,9& *b|NjwmB Te-Amu 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
uofr8oL~ 0!GAk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Jfhk@27T class unary_op : public Rettype
I9
64 {
fg*@<' Left l;
OI/@3"L{ public :
<nHkg<O6Y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w=_Jc8/. 4
J^Q]-Z template < typename T >
k4\UK#ODe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4{na+M {
grom\ return FuncType::execute(l(t));
_M5%V>HO }
R= 5** ^4>k%d template < typename T1, typename T2 >
X9=N%GY[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K 1#ji*Tp {
Tx>K:`oB return FuncType::execute(l(t1, t2));
EtJ8^[u2J }
6[ga$nF? } ;
2W<n5o <z)m%*lvU g.DLfwI| 同样还可以申明一个binary_op
z~oDWANP 4gBp8*2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|\9TvN^$` class binary_op : public Rettype
onei4c>@ {
-*ELLY[ Left l;
#%,RJMv Right r;
G=/k>@Di public :
gwB\<rzG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XEH}4;C'{ rNN
j0zw> template < typename T >
uGH?N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9";sMB}W* {
=?Fkn4t return FuncType::execute(l(t), r(t));
nHOr AD|& }
IQ!Fv/I< :7.Me;RA template < typename T1, typename T2 >
a:rX9-** typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JgfVRqm
{
&)9{HRP return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hlbvt-C?}" }
WrGK \Vw[ } ;
jA(vTR.` gBw^,)Q{0Y .T B"eUy 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\_]En43mg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H=c`&N7E DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mLbN/M 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
z!wDpG7b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j]4,<ppWSH 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
vDj;>VE2b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^_5|BT@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ii|?; 下面是修改过的unary_op
s95F#>dr {,$rkwW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P
}7zE3V class unary_op
vsyWm.E {
|F$BvCg Left l;
,_v|#g@{ m\u26`M public :
Xz{~3ih 7:=k`yS, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R[[ ,q:4
m]Y;c_DO: template < typename T >
M!m?#xz'c struct result_1
t;qP']2
{
U]6&b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7
h=QW5 } ;
#(;<-7M2 v1G"3fy9 template < typename T1, typename T2 >
$9!D\N,}]C struct result_2
XVVD 0^ Q {
"E*e2W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"9y(
} } ;
</zXA$m #&.]"
d template < typename T1, typename T2 >
&p(0K4: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wVl+]zB {
GC@+V|u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=6 r:A<F!n }
>7Jr^o#|_x EM j;2! template < typename T >
`{K_/Cit typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T/r#H__` {
p]G3)s@> return OpClass::execute(lt(t));
w!^~<{Kz }
G 7LIdn= |pZUlQbb } ;
m"2d$vro" k\)Cw 0Rn+`UnwB 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
;\;M =&{} 好啦,现在才真正完美了。
,yMU@Vg 现在在picker里面就可以这么添加了:
Of}|ib^t yx{3J
template < typename Right >
dR^"X3$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V\5 L?} {
1QqHF$S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
cW8\d }
F'm(8/A$ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
b-5y9 K zDOKShG \6I+K" l{c]p- ?Ke
eHMu 十. bind
X"MU3] 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。
->{d`-}m' 先来分析一下一段例子
<W)u{KS#TY ShOX<Fb& H6TD@kL9Wr int foo( int x, int y) { return x - y;}
W;6vpPhg#! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
c:!z O\P# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cu!W4Ub< 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。
)~)*=u/ 我们来写个简单的。
G[Lpe 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
N5zlT 对于函数对象类的版本:
Y]|:?G7l] o(kM9G| template < typename Func >
arK_oh0B struct functor_trait
{No L {
a`Qot typedef typename Func::result_type result_type;
d@C&+#QDF } ;
)v4b 对于无参数函数的版本:
0C%W&;r0 AV8T template < typename Ret >
{LzH&qu struct functor_trait < Ret ( * )() >
g| <wyt[ {
}G <T :(a typedef Ret result_type;
/$N~O1"0) } ;
n.oUVr=nX 对于单参数函数的版本:
Q^Ql\ d)o!5L template < typename Ret, typename V1 >
*u6Y8IL1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'\#EIG {
?L)
!pP] typedef Ret result_type;
"t=hzn"~% } ;
G2{O9 对于双参数函数的版本:
R8ONcG lK'Rn~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
MTGiAFE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-5l6&Y {
Uh1NO&i.W typedef Ret result_type;
?']h%'Q
} ;
F1%vtk;2? 等等。。。
2Se?J)MN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7IlOG~DC T^<>Xiam template < typename Func >
r\6"5cQ= struct func_return
abNV4 ,M {
FXdD4 X) template < typename T >
o\otgyoh struct result_1
2L_6x<u' {
<Peebv&v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s pLZ2]A } ;
|WryBzZ>on -~" :f8 template < typename T1, typename T2 >
nR>r2wMk@ struct result_2
RF!a// {
`i
+g{kE2M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ysIh[1E~%: } ;
s^OO^%b } ;
n(nBRCG)o :q<Z'EnW sd#|3 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3ss6_xd+ ^\:8w0Y^ template < typename Func, typename aPicker >
4F3x@H' class binder_1
'uDjFQX {
J~B
7PW Func fn;
RE$`YCs5 aPicker pk;
. v@>JZC public :
OX:O^ (-r, l%R50aL template < typename T >
x_!0.SU struct result_1
Il@Y|hK {
z\ss4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7r+g8+4 } ;
+|Hioq*,t U!%!m' template < typename T1, typename T2 >
5Ky#GuC struct result_2
jeyLL< {
$eV$2p3H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z4$cyL'$P } ;
[
=x s4= Rv,JU6>i binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/y7M lU9 8n BL\{'B[ template < typename T >
e^YHJ>@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U'UQ|%5f {
Ch()P.n? return fn(pk(t));
t%zpNd2lk }
,B&fFis template < typename T1, typename T2 >
I\?9+3 XnQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
. #Z+Z {
R:JX<Ba return fn(pk(t1, t2));
@pI5lh }
f=!PllxL: } ;
CxhY$%C (L Mr--4D0Hk pu!d qF< 一目了然不是么?
e7fiGl 最后实现bind
3($"q]Y %u^JpC{E 0qjXQs} template < typename Func, typename aPicker >
{*ZY(6^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7J28JK {
n26Y]7N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Kz<@x`0 }
g>d;|sK HBys 2个以上参数的bind可以同理实现。
LIU}a5 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ki0V8]HP MF60-VE 十一. phoenix
0c.s
- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}),w1/#5u8 9%ii '{ for_each(v.begin(), v.end(),
FEPXuCb (
Glq85S do_
]nQt>R p_ [
r!P}u cout << _1 << " , "
xt'tL:d ]
.,~(%#Wl$ .while_( -- _1),
A`}yBSb cout << var( " \n " )
m|=Ecu )
cw&Hgjj2
);
.*$OQA ;n=. {[, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
~'5 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
z|?R/Gf8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q1y/x@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3'c\;1lhT M@P1, Y gx03xPeu template < typename Cond, typename Actor >
Z=4{Vv* class do_while
-IlJ^Al4 {
;TcvA Cond cd;
/sR%]q
|L Actor act;
j`
E +qk public :
sC00un% template < typename T >
S~qZr struct result_1
7@.cOB`y@3 {
1[*UYcD typedef int result_type;
*'"T$ib } ;
H4OhIxK ky>wOaTmN6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NVIK>cT6 o ]Jv;Iy@? template < typename T >
[md u!!* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]maYUKqv}' {
5#3W5z do
I~,G {
Vh3Ijn act(t);
&Gm$:T'~ }
+,:^5{9{ while (cd(t));
y5= `ap return 0 ;
Ae^X35 }
p
<eC<dtu } ;
@ZN^1?][ 3$vRW.c\q Md)zEj`\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@4%L36k 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。
ULc`~] 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。
x?x`oirh 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 >:]lpRK 下面就是产生这个functor的类:
S1n3(U:m j4FeSGa Lf:uNl*D template < typename Actor >
` b !5^W class do_while_actor
O 2{)WWOT {
lcON+j Actor act;
9 7%0;a8 public :
WWwUwUi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a/~aFmu6b rzrl>9
h template < typename Cond >
E'1+ Yq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7;.xc{ } ;
-Z4{;I[Q@ _a_xzv' @L84>3O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%I!:ITa 最后,是那个do_
<
`qRA] 2)?(R;$, 71#I5*8 class do_while_invoker
"HD+rmUEH {
sDqe(x}a public :
{qKxz9.y template < typename Actor >
/Y[~-Y+!, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
PIA)d-Z {
4vK8kkW1 return do_while_actor < Actor > (act);
STfyCtS }
[~W`E1, } do_;
fsO9EEn7X *IlaM'[* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>idBS 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ezhDcI_T 最后来说说怎么处理break和continue
[MX;,%;; 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。
^/wfXm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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