一. 什么是Lambda
P>cJ~FM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]-]@=qYu 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,
1>*<K/\qg -CNv=vj 3 2QD
B'xs3 ;5S7_p2]j class filler
y")>"8H {
'r3}= z4Y public :
tg4&j$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&l)v' } ;
w'j]Y% sm <kb@g Ji:@z%osr 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:
0L-g'^nn ~|jy$*m4A {:+^[rerj
-Q8`p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0pG(+fN_9 =I3U.^: u01^ABn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h(K4AiGE yr DYw T PhdL@Mr T+( A7Qrx% 二. 战前分析
rkXSygb 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。
%-1-J<<J
q 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
TUCpmj )^xmy6k IKj1{nZvDc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K~N[^pF /* --------------------------------------------- */
~UFsi VpL vector < int *> vp( 10 );
mSp7H! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
LLN^^>5|l /* --------------------------------------------- */
N_}Im>;! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jt*@,+e| /* --------------------------------------------- */
uQ)]g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$^GnY7$!> /* --------------------------------------------- */
x$4'a~E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
D]y.!D{l2 /* --------------------------------------------- */
A>S2BL#= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l;i
u` cE?J]5#^ *GnO&&m'B WVFy Zp B 看了之后,我们可以思考一些问题:
]C^*C| 1._1, _2是什么?
QJ'C?hn 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Nzt1JHRS 2._1 = 1是在做什么?
)`0 j\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}3e+D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6jA Q m\Nc}P_"p -JkO[IF 三. 动工
^|z>NV5> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Gd 9B =0|evC tc Z~T
C5?M/xj template < typename T >
6= D;K.! class assignment
(6b%;2k
{
L"0L_G T value;
j/\XeG> public :
-0Ek&"=Z^ assignment( const T & v) : value(v) {}
4v7RX template < typename T2 >
HF:PF"|3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d)HK9T|B } ;
7v_e"[s~ ?*0kQo' TUt)]"h< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YXEZ&$e' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{DR+sE |ouk;r24V ?aui q !ywc). ]e class holder
_!ed.h.r: {
r` @Dgo} public :
qZ.\GHS template < typename T >
L.'N'-BV assignment < T > operator = ( const T & t) const
YDwns {
Q2o:wXvj return assignment < T > (t);
Syb:i(Y }
=/;(qy9.-R } ;
m,b<b91 *SZ<ori ORO~(%-(e 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:
U+z&jdnhDR //(c 1/s static holder _1;
4^r}&9C~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~H.;pJ{ 8 0;9LIL5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R?(j#bk 而不用手动写一个函数对象。
sQkP@Y N78Ev7PN /i<g>*82 bF.Aj8ZQ 四. 问题分析
'"&?u8u) 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。
KK?}`o 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。
Z7Kc`9.0| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*QLbrR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vc<8ApK3V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
nsPM`dz/ $I'ES#8P6 五. 问题1:一致性
v{9eEk1 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
#KIHq2:.4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
JkKI/5h hE; struct holder
QxK%ZaFZA {
#>0nNR[$Y //
w/UsEIr template < typename T >
J-U}iU| T & operator ()( const T & r) const
NH{0KZ
R {
uW]n3)7<I return (T & )r;
gG}<l ': }
oyUf/Sl } ;
@'S-nn,sO Mqq7;w@(J 这样的话assignment也必须相应改动:
M8h9i2 wDsEx!\# template < typename Left, typename Right >
wm}i+ApK class assignment
yEH30zSt {
EfOJ%Xr[,l Left l;
"G<^@v9 Right r;
aJub(" public :
|2mEowAd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yPL@uCzA@ template < typename T2 >
4FYws5]$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?g!)[p`v } ;
!nTq"d%(W @Fo0uy\G 同时,holder的operator=也需要改动:
V< J~:b1V FsD}Nk=m~ template < typename T >
4YKb~1qkk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rwU[dqBRhc {
.7oz return assignment < holder, T > ( * this , t);
8tsW^y;S }
rt f}4. f@Db._E 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。
z7NaW e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5{{u #W%= 0%v
p'v return l(rhs) = r;
O<fbO7.- 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。
m#Rll[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
CT/`Kg_ sI#K01;" template < typename Tp >
Jcm"i~ class constant_t
z55P~p {
gQ&FO~cr const Tp t;
|ONkRxr@! public :
SFTThM]8M1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
PX+$Us template < typename T >
>*EcX 3 const Tp & operator ()( const T & r) const
B+,Z 3* {
^lf)9 `^U return t;
mim]nRd2v }
H"m^u6Cmy- } ;
hV_0f_Og 7u0!Q\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EFhe`` 下面就可以修改holder的operator=了
{~ VgXkjsC (C1]R41' template < typename T >
bq]af.o* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VDBP]LRF {
jrG@
+" } return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>{V]q*[/;Q }
/&a[D2 5yuR[VU 同时也要修改assignment的operator()
1jO/"d.8n v:eVK!O template < typename T2 >
c1Xt$[_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&*r YY\I 现在代码看起来就很一致了。
*o`bBdZ ]=7}Y%6 六. 问题2:链式操作
S+7>Y? B! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zN0^FXGD 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。
v~9PS2 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。
?FxxH*>" 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。
>^{}Hjt 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xbSix:R=Z *q\Ve)E} template < typename T >
gM '_1zs
U struct result_1
)L<NW{ {
<%Bsb}h, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zvL;.U } ;
A7C+-N ?v\A&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:
ML9ZS
@ KQ9~\No] template < typename T >
1.6yi];6 struct ref
_Y?p =; {
Mpzt9*7R typedef T & reference;
<j+DY@* } ;
N`h, 2!(j template < typename T >
*VG#SK struct ref < T &>
!?,7Cu.5#6 {
?Id3#+-O typedef T & reference;
GWsvN&nr } ;
4V@raI- c|.~f+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@GNNi?EY .B_LQ;0:
template < typename T >
O/Ub{=g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'[Ap/:/UY {
N_Q)AXr) return l(t) = r(t);
|`B*\\ 1 }
bFD
vCF 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。
hLK5s1#K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lI~T>Lel2 094~ s 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
33IJbg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/
VypN, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,j E'd'$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-5B>2K F 最后的布局是:
s\O4D*8 Add
s&&8~
)H / \
.
7*k}@k Divide 5
&B?TX. / \
w*#B_6bG _1 3
p)2
!_0 似乎一切都解决了?不。
goBl~fqy0 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。
r{2V`h1/| 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。
eYNu78u 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:
l Oxz&m T6mbGE*IeE template < typename Right >
@N+ }cej assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^#i3JMq Right & rt) const
y#tuwzE {
u*}[fQ`aF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0APh=Alq }
$mgamWNE8w 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(B+CI%=
D XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
w8veh[%3n 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
WX~:Y,l+u 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
nUb0R~wr$G 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。
0SS,fs<w3 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?
a9LK}xc={ 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:
2:[
- lQ&"p+n template < class Action >
\iL{q^Im class picker : public Action
D@W[Nd5MJ {
IhR;YM[K public :
n <,:;0{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
mH`K~8pRg // all the operator overloaded
9f=L'{ } ;
Budo9z_w fI<|]c}P&J 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。
[d dKC)tA 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:
o,NTIh YzA6*2 template < typename Right >
P55QE+B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
RKi11z {
s2f6;Yc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)t#>fnN }
e};\"^HH s2Rg-:7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&0`[R*S 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。
=# /BCL7 ^QG;:.3v template < typename T > struct picker_maker
Uf,fd {
}+@GgipyO. typedef picker < constant_t < T > > result;
b}APD))*H! } ;
&"gQrBa template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Z>l%:;H {
5mqwNAv typedef picker < T > result;
/gH[|d } ;
xfzGixA zNo>V8B( 下面总的结构就有了:
uN;]Fv@Z 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。
H13kNhV9 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。
;h~v,h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\+#>XDD 至此链式操作完美实现。
Bj`ZH~T VN/v] ^yFtL(x, 七. 问题3
^'G,sZ6'Nh 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。
z)_h"y?H{% ~PZIYG"D template < typename T1, typename T2 >
^[g7B"`K5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c'}dsq\ {
ExxD
w_VGT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&:?2IAe }
yx\I&\i `^mY*Cb e 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:
o6ag{Yp .|g|X8X template < typename T1, typename T2 >
FoKAF
&h7 struct result_2
/H'F4-> {
cii!
WCu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U9t-(`[j? } ;
g4f:K=5: ;^DG P 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?
!mIr_d2" 这个差事就留给了holder自己。
?,z/+/: h%PbM`:}6 0[In5I I template < int Order >
vrX@T?> class holder;
> }fw7 X template <>
= P@j*ix class holder < 1 >
1+ib(MJ<:# {
RlUX][) public :
TfnBPO template < typename T >
"n%0L4J struct result_1
[BZA1, {
BI|YaZa+p typedef T & result;
Vk:] aveW } ;
sL!+&Id| template < typename T1, typename T2 >
(RU\a]Ry struct result_2
13aj fH {
SUN!8
qFA typedef T1 & result;
YmPNaL } ;
w#^z:7fI template < typename T >
_%]x-yH!@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C8W4~~1S {
T*{nf return (T & )r;
g>pvcf( }
(~N[j;W,_W template < typename T1, typename T2 >
><wYk)0E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>m+Fm= {
TGH"OXV*@ return (T1 & )r1;
DIBoIWSuR }
n^iq?u } ;
!g7lJ\B \'CA:9V} template <>
Bdr'd? u<A class holder < 2 >
<?FkwW\? {
i_f\dkol public :
`e4gneQY template < typename T >
(sqI:a struct result_1
qV5lv-p {
2bu > j1h typedef T & result;
de_%#k1:L } ;
9>k_z&< template < typename T1, typename T2 >
"[dfb#0z` struct result_2
%:}o\ _w {
p(6KJK\ typedef T2 & result;
v3b+Ddp } ;
A/!"+Yfw template < typename T >
a.2Xl}2o5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>
JV$EY, {
} fJLY\ return (T & )r;
x@3"
SiC }
u*$]Bx template < typename T1, typename T2 >
7 T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"A]#KTP {
\l1==,wk return (T2 & )r2;
X]}:WGFM }
+~$pkxD" } ;
6d(D>a b\S~uFq6 +_1sFH` 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
]j0/.pG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h+ <Jv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3X%h?DC SW}?y%~ return l(i, j) = r(i, j);
dh_c`{9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G%ZP` &%`WXe-`R return ( int & )i;
8"}8Nrb0 return ( int & )j;
a"&cm'\lL 最后执行i = j;
H128T8?r[ 可见,参数被正确的选择了。
MK(~ _:]g:F[
# AsI\#wL) x~Dj2F ] wJC F"e 八. 中期总结
bXSAZWf 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
/gn!="J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6Ey@)p..E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y5c[9\'\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5z&>NI ^J;rW3#N8 Sc]G7_ \ CX6~ c:[ZknnCe m(D+!I9 九. 简化
|nfMoUI 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
v[r8-0c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
MdN0 Y@Ll 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
n,d)Wwe_`y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w+wtr[;wwL +-*/&|^等
v-BQ>-& s 2. 返回引用。
IdM~'
Q>\ =,各种复合赋值等
+D2I~hC0' 3. 返回固定类型。
t3h ){jZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\!xCmQ 4. 原样返回。
53 -Owjpx operator,
7MGvw-Tpb7 5. 返回解引用的类型。
9w~SzpJ% operator*(单目)
zez|l 6. 返回地址。
+w-J;GLSy operator&(单目)
yO}5.
7. 下表访问返回类型。
x[0O*ty-*< operator[]
7WwE] ^M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-QwH| operator<<和operator>>
R1*4 |B^Mj57DO OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)XHn.>]nc 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2v2XU\u{t <#RVA{ template < typename Left >
!JyY&D~` struct value_return
x|O^#X(, {
tJybR"NQ template < typename T >
>,E^ R `y struct result_1
Ij$C@hH {
=~k
c7f{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
U`lK'.. } ;
&
+*OV:[; fvcS=nRQv template < typename T1, typename T2 >
wYg!H>5 struct result_2
0y6M;"&~E {
B]@25 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L,[Q{:C S } ;
y)U?.@ } ;
?3p7MjvZ D}q"^"#T nYFrp)DLK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.w;kB}$YC ZZ7qSyBs? 下面我们来剥离functor中的operator()
0/b
_T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,wwO0,"y7 Rd&DH_<+^ return l(t) op r(t)
,/D}a3JD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>WIc"y. return op l(t)
i=cST8!8N return op l(t1, t2)
l6y}>] return l(t) op
%/"n(?$W return l(t1, t2) op
sVK?sBs] return l(t)[r(t)]
u0c}[BAF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8 {V9)U _ i}W1i 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:
1^4:l!0D 单目: return f(l(t), r(t));
D2?H"PH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+yp:douERi 双目: return f(l(t));
.VCY|KZ return f(l(t1, t2));
"FWx;65CR 下面就是f的实现,以operator/为例
\&5V'; I I+y struct meta_divide
UowvkVa {
{ aUnOyX_ template < typename T1, typename T2 >
n4/Wd?#` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MLu!8dgI {
#GE]]7:Na return t1 / t2;
gvA}s/ }
wSN9`" } ;
(Jk&U8y n^Ca?|}
, 这个工作可以让宏来做:
}l|S]m!
^_;'9YD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j#1G?MF template < typename T1, typename T2 > \
6^ wI^`NI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*Jd"3Si/ 以后可以直接用
vR!+ 8sy$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bDkZU 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
"lI-/G (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。。。)
x
b"z%.j 7nek,8b fQJ`&9m*BF 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
YYv0cV{E
s;BMj^x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y%XF64)6 class unary_op : public Rettype
ABN4kM>% {
|O{N_-];. Left l;
_MBhwNBxZ public :
X0G,tl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xB
*b7-a gV2vwe template < typename T >
g2vm]j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IZ=Z=k{ {
D&G6^ME return FuncType::execute(l(t));
^dI;B27E* }
[';o -c"! V eGSr template < typename T1, typename T2 >
2d D"^z{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n<.7tr0f\ {
Qr.{_M return FuncType::execute(l(t1, t2));
jHFjd' }
:_8K8Sa } ;
qyz%9 9 AxH;psj e~]P _53 同样还可以申明一个binary_op
kE&R;T`Gb% -9b=-K.y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.g#}2:3 class binary_op : public Rettype
~H}Z;n]H {
%xkuW]xk Left l;
[V'c Right r;
q" VmuQ public :
`<YMkp[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!db=Iz5) w
<r*& template < typename T >
imM!Me 0TE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#{6VdWZ {
*~PB return FuncType::execute(l(t), r(t));
k79OMf<v }
|
.jWz.c v;(cJ,l template < typename T1, typename T2 >
V IzIl\<aM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C*YQ{Mz(f {
T"g_a|7Tj return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XJ7B?Zg }
7P$*qj~Vh } ;
?NoNg^ Of Otq3nBZ IVxJN(N^ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
VzT*^PFBg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(Y~/9a4X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
59.$;Ip;g 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。
]3v)3Wp 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*d8
%FQ 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。。。
C. .| O 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L1kn="5 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)
5RT#H0/+ 下面是修改过的unary_op
D1RQkAZS |j+JLB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!zK"y[V class unary_op
ui?@:= {
]-wyZ +a Left l;
)u(,.O[cw r*{.|>me public :
\#[DZOI~ [vr"FLM|9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]!ZZRe ! Vl)aL template < typename T >
M(>74(}] struct result_1
zw3I(_d[ {
)a^&7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2m $C;j!D } ;
OdNo2SO Y$OE[nGi%X template < typename T1, typename T2 >
\(??Ytc<B struct result_2
*L<EGFP {
f#c}}>V8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ja1 `S+ } ;
`@y~ JNf! TFHYB9vV template < typename T1, typename T2 >
@kSfF[4H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.nY}_& {
K-'uE) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4l0>['K&{ }
W(62.3d~}? -']Idn6 template < typename T >
3ko
h!q+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5B%KiE&p {
oyiG04H& return OpClass::execute(lt(t));
F*G]Na@6D }
X[/7vSqZ@w @CM5e! } ;
N(i.E5&9 0<V/[$}\D &am<_Tn*3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
rrC\4#H[?? 好啦,现在才真正完美了。
I`+,I`~u 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q)E3)), otaRA template < typename Right >
fNda& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BJ_"FG {
#HP-ne; # return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aY4v'[ }
B3yTN6- 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
,5U[#6^ CY=lN5!J 7`7 M4 Ze/\IBd ZG +FX:v 十. bind
'Jek<
5 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
hKg +A 先来分析一下一段例子
-~RGjx +mft nWc@ufY int foo( int x, int y) { return x - y;}
7z{N} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+P9eE,WR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DBGU:V,85 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Z0M,YSn z 我们来写个简单的。
b{&'r~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8*Fn02 p 对于函数对象类的版本:
Ttl
m&d+C l['p^-I template < typename Func >
mcidA% struct functor_trait
@ G!Ir"Q {
{2Ew^Li typedef typename Func::result_type result_type;
d"E3ypPK } ;
ue?3;BF 5 对于无参数函数的版本:
kVCWyZh4 qnQ". template < typename Ret >
__+8wC struct functor_trait < Ret ( * )() >
:+w6i_\d5 {
@d^DU5ats> typedef Ret result_type;
pUqNB_ } ;
F/1m&1t 对于单参数函数的版本:
CAx
eJ`Q W2v'2qAs template < typename Ret, typename V1 >
d@$bPQQ$, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Dk$<fMS,7c {
ai?N!RX%H typedef Ret result_type;
`'5vkO> } ;
>z/.8!#Q 对于双参数函数的版本:
3b#L*- qQ3pe:n? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oC}
u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k'
Fu&r {
g]N'6La typedef Ret result_type;
VpB)5> } ;
Z]tQmV8e 等等。。。
G9am}qr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5D<ZtsXE =-r); d template < typename Func >
j_h:_D4 struct func_return
$%M]2_W( {
|'P$zMAF template < typename T >
\o72VHG66 struct result_1
@TXLg2 {
B/;'D7i|S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/J!:_Nq } ;
h
7l>(3 }(XKy!G6
template < typename T1, typename T2 >
k.c.7%|~; struct result_2
Fsx<Sa {
);q~TZ[Do typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Px*<-t|R- } ;
P7Qel , } ;
v2:i'j6 QX<x2U *TI?tD 最后一个单参数binder就很容易写出来了
i`+bSg ,=[%#gS template < typename Func, typename aPicker >
:-Py0{s class binder_1
N#-pl:J( {
k 9z9{ Func fn;
g*LD}`X/- aPicker pk;
rcMf1\ public :
~7*2Jp' 3/ } template < typename T >
1 0c.#9$ struct result_1
O&|<2Qr {
kmt1vV.9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iI7ocyUv } ;
C&*1H`n +`{OOp= template < typename T1, typename T2 >
> l0H)W struct result_2
dY~z6bT {
|K-` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qnj'*]ysBC } ;
xz5A[)N w(
XZSE binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
PcU~1m1 ^IIy> template < typename T >
IVxZ.5:L$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+FqE fY4j {
0NC70+4L return fn(pk(t));
Px
\cT }
emnT;kJ> template < typename T1, typename T2 >
*`Vm ncv3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@v#P u_ {
urjf3h[% return fn(pk(t1, t2));
DR:$urU$ }
9_O4yTL } ;
KAFR.h:p9 +?m.uY( Jut&J]{h 一目了然不是么?
VK1B}5 / 最后实现bind
l&qCgw Dpw*m.f ZDR@VYi+~ template < typename Func, typename aPicker >
%60 OS3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Xzf,S;XV~ {
x}?<9(nE c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uy3<2L#. }
yivu|q <c pck 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ls9NQy 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。
{a:05Y AT~, 十一. phoenix
>dt*^}* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}:Z A) mSxn7LG for_each(v.begin(), v.end(),
V<0iYi;4= (
r8Pd}ptPU do_
UlE%\L0GD& [
rXX>I;`& cout << _1 << " , "
!`Rh2g*o9 ]
]zSFX
=~(S .while_( -- _1),
"[|b,fxR cout << var( " \n " )
U+)p'%f; )
[fa4 );
?W'p&(; EE!}$qOR 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1jl!VU6 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Lqj
Qv$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,JV0ib, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s3Vb2C* ;[sW\Ou `um,S template < typename Cond, typename Actor >
5:h[%3'bB class do_while
(8JU!lin {
7w/IHM L Cond cd;
/9w>:i81 Actor act;
0Z9DewwP public :
NXY jb(4: template < typename T >
+J X;T(T struct result_1
Q6@<7E]y {
;<AcW.jx typedef int result_type;
1PkCWRpR } ;
+T+@g8S #@S%?`4, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_>;Wz7 p~qe/ template < typename T >
g>@JGzMLP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0M_oFx {
0mY Y:?v do
K9lgDk"i {
RdTM5ANT act(t);
yGZsNd {a& }
{m.$EoS while (cd(t));
{*ak>Wud return 0 ;
?{{w[U6NE }
X
W)TI } ;
uepyH )h!cOEt }htjT/Nm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
SUncQJJ0S* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~Iu! B
Y 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
*T|B'80 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`2s!%/ 下面就是产生这个functor的类:
1uw#;3<L La26"C"X +L(amq;S template < typename Actor >
4q$~3C[ class do_while_actor
^QB[;g.O {
_FLEz|%~ Actor act;
;?-AFd\i public :
"/#JC}] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ykbg5Z `BPTcL<W template < typename Cond >
(C2 XFg_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yVd^A2
} ;
[m
t.2 . yzA05 npTl OG,P"sv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
h~MV=7
lE 最后,是那个do_
jcH@*c=%e 8sG3<$Z^ 092t6D} class do_while_invoker
THA9OXP {
XZ
rI w public :
(JhX:1 template < typename Actor >
|.IH4
K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I$Nh|eM {
{Z.6\G&q return do_while_actor < Actor > (act);
PJnC }
"q4tvcK. } do_;
"}]`64? 73WSW/^F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&v\F ah U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T X`X5j 最后来说说怎么处理break和continue
r );R/)& 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。
j)1y v. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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