一. 什么是Lambda
w#Y<~W& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
J?XEF@?'G 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,
!8"516!d|p
H}NW? C7(kV{h$d Jy'ge4]3 class filler
H!Y`?Rc {
*'+OA6 public :
%d+:0.+`n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IBx?MU#. } ;
+igFIoHTM V8>%$O
sw =nEl m*E 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:
_wWh7'u~G b;&J2:` <^&NA<2 (9h{7<wD` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fW Vd[zuD4 VT1W#@`e- Ox"4 y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?aInn:FE +]Oq{v:e Q)}sX6TB W'\{8&:! 二. 战前分析
"v-\nAu 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。
Bv$;yR 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
tw8@&8" yV:DR <CL0@?*i9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D"F5-s7 /* --------------------------------------------- */
jxL5L[ vector < int *> vp( 10 );
Ys10r-kDS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\oPW /* --------------------------------------------- */
s>
JmLtT sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
WlVC0& /* --------------------------------------------- */
>9D=PnHnD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1Y410-.3w{ /* --------------------------------------------- */
S%b7NK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ZoB?F /* --------------------------------------------- */
"sz)~Q'W5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8#S|jBV rr2'bf<] H~+D2A !`vm7FN"u 看了之后,我们可以思考一些问题:
__""!Yz 1._1, _2是什么?
3ug{1M3 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。
TuphCu+Oh 2._1 = 1是在做什么?
4YkH;!M>ji 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。
o@_pV 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。
U]dz_%CRP "])X0z yM $=n|MbFl 三. 动工
/Cr0jWu
_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\LRno3 A>^\jIB> ]%(hZZ :|oH11y template < typename T >
>`8r 52 class assignment
)Y@ {
^;GJ7y&,d T value;
\;p5Pagx0- public :
FsZF>vaV assignment( const T & v) : value(v) {}
^r^cMksB* template < typename T2 >
`9eE139V=' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\1f$]oS } ;
.l5y!? Zb`}/%\7 w:Fes 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RX:\@c& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kRnh20I $lci{D32, fk`y}#7M [V()7 class holder
Z~$=V:EA? {
F<X)eO]tk public :
nJ.pPzH2g template < typename T >
5bGV91 assignment < T > operator = ( const T & t) const
V@<tIui$ {
5KU}dw>*g return assignment < T > (t);
D M{7x77 }
AV AF!Z } ;
q~.\NKc Q4-d2I>0 ,JRYG<O_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:
-]\%a=] URmx8=q static holder _1;
R3wK@D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X!,P] G 0U ?1Yh7
m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}S3m
wp<Y 而不用手动写一个函数对象。
^-P lTmT (w?@qs!
=w0Rq~ gSK
(BP| 四. 问题分析
+60zJ4 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。
}Gr5TDiV0\ 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。
!)ey~Suh 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ow]S 3[07 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B+eB=KL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
g=Q#2/UQ< x$I~y D 五. 问题1:一致性
GIsXv 2 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
e`'O! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
XCoN!~ R>BI;IcX struct holder
-MJ6~4k2 {
^%|{>Mz;c //
c, \TL
] template < typename T >
f8_5.vlw T & operator ()( const T & r) const
YMad]_XOP {
)!hDF9O return (T & )r;
d4/snvq }
yC4JYF]JN } ;
TLl*gED )-#% 这样的话assignment也必须相应改动:
R*/%+ 3\|e8(bc template < typename Left, typename Right >
oHB51< } class assignment
`;*%5WD% {
yPn5l/pDDr Left l;
%#2[3N{ Right r;
J:)Q)MT24: public :
x "]%q^x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6cVaO@/( template < typename T2 >
fyYT #r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
c^}gJ } ;
yAG4W[ h"Yi' 同时,holder的operator=也需要改动:
DY^q_+[V ypwVzCUG template < typename T >
Duj9PV`2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K=M5d^K<E {
NtkEb : return assignment < holder, T > ( * this , t);
.<^dv?@ }
G<9MbMG FgrOZI;_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
7&/iuP$. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9yajtR DoX#+
07u4 return l(rhs) = r;
i>_V?OT#5 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。
+*a:\b"fx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
z(iB$;M X8<<;?L template < typename Tp >
b)(#/}jMkD class constant_t
@G^]kDFM{ {
;S"^O
AM const Tp t;
\A*#a9" public :
c_x6FoE;L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
POfvs] template < typename T >
;gTdiwfgZ= const Tp & operator ()( const T & r) const
4Wk/^*? {
#q9jFW8 return t;
zPWG^ }
K SDo)7` } ;
bk}.^m! aRdk^|} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D&0*+6j(( 下面就可以修改holder的operator=了
<`9Q{~*=t )i0\U template < typename T >
Ra&HzK? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WM*[+8h {
|0ACapp! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c>:}~.~T }
o>311(: L0qo/6|C 同时也要修改assignment的operator()
Z9cch-u~ @ T'!;) template < typename T2 >
Dh BUMDoB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.8uJ%'$) 现在代码看起来就很一致了。
ce.'STm= (\e,,C%; 六. 问题2:链式操作
D0v!fF~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0rxlN
[Yp 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。
pjvChl5 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。
P7&a~N$T6W 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。
Ms=x~o' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$L)9'X ]$KyZHj{ template < typename T >
I?lQN$A.E struct result_1
320Wm)u>: {
,jQkR^]j- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-1Yt3M& } ;
j0>S)Q 15x~[?! 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:
d2&sl(O A 7'dD$9 template < typename T >
J)oa:Q struct ref
cT`x,2 {
Yl% Ra1 typedef T & reference;
O`g44LW2n } ;
xqmP/1=NO template < typename T >
Xnt`7L<L struct ref < T &>
AH;0=<n {
rOm)s' typedef T & reference;
7h<B:~(K } ;
;VSHXU'H z|=l^u6uS 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>7!4o9)c Q[;!z1ur template < typename T >
T-xcd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%E3|b6k\ {
<,(6*b return l(t) = r(t);
X<Rh-1$8F }
4};iL) 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。
Y\(Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
q{n~v>wU 0\qbJ 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
QxwZ$?w% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z2i?7)(?;A _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Mc>]ZAz r +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8c3`IIzAS 最后的布局是:
Q%o ]&Hdn Add
I;qeDCM / \
R44JK Divide 5
]7^OTrZ N / \
%0YwaxXPn7 _1 3
YC - -&66 似乎一切都解决了?不。
4xk'R[v 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
_&FcHwRy 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
C8}ujC OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
=O?<WJoK INby0S template < typename Right >
G5|xWeNgA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N8m|Y]^H# Right & rt) const
ld-c? {
5u'"m<4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^Jcs0c
@\ }
y&-wb'==p 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n,hHh=.Fu XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
{xi$'r 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。
t/yGMR= 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。
1Cki}$k@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]sE~gro 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
(NyS2` 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
H2 5Mx>|d / *Z(;- template < class Action >
@QV|<NeH class picker : public Action
51;V#@CsQ {
o/@.*Rj>Bg public :
mg[=~&J^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
W&q]bi@C // all the operator overloaded
sn
'#]yM } ;
+v2Fr} }_u1' Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
&, hhH_W 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
{(U?)4@ 8`Q8Mct$< template < typename Right >
q]T{g*lT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cx_FtD {
F&<si:}KB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/B.\ 6 }
):;
&~ 8G;
t[9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?DzKqsS' 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。
x* *]@v"g S75wtz)e template < typename T > struct picker_maker
hn{]Q@(I {
9F845M typedef picker < constant_t < T > > result;
m{9m.~d } ;
\< <u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ki(qA(r {
d@#!,P5` typedef picker < T > result;
@G+Hrd6 } ;
<f%JZ4p* xPWzm
hF 下面总的结构就有了:
coT|t
T 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。
w&jyijk( 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。
=hxj B*") picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;XNe:g.CR 至此链式操作完美实现。
0%+S@_| dnTB$8& *&9_+F8ly 七. 问题3
<e-9We." 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Qu,W3d
;)s$Et% template < typename T1, typename T2 >
wkOo8@J\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E;.<'t> {
~KHGh29 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,#hS#?t }
OJPxV~y }-?_c#G3 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:
mnZ/rb ~B;kFdcVXn template < typename T1, typename T2 >
rCR?]1*Z
struct result_2
(Gr8JpV {
_eb:"(m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q4'szDYO2 } ;
fw$/@31AP? /6jt
5N&, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
S1sNVW 这个差事就留给了holder自己。
6Qnerd%Ec ukHSHsR pp@Jndlg template < int Order >
nd*9vxM class holder;
23?\jw3w template <>
T4dLuJl class holder < 1 >
bRT1~) {
Cj"+` C)l public :
@8E mY,{; template < typename T >
8z0j}xY% struct result_1
M]4qS('[ {
,r~pf(nz typedef T & result;
teH.e!S } ;
4Xi
_[
Xf template < typename T1, typename T2 >
S+Z_Qf struct result_2
&
9}L +/, {
(jd)sf6Tj[ typedef T1 & result;
by!1L1[JTt } ;
1"?3l`i template < typename T >
Sm(X/P=z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)'3(=F$+l {
1)yEx1 return (T & )r;
4XpW#> }
BOClMeA4 template < typename T1, typename T2 >
dZcRLLR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\H|tc#::{ {
d/5i4g[q return (T1 & )r1;
/.B7y( }
0t[|3A~Q } ;
2z+Vt_%
kDI(Y=Fg template <>
kx&Xk0F_g class holder < 2 >
t`=TonLb8 {
PDQC^2Z public :
T n.Cj5 template < typename T >
,{==f7|w struct result_1
c-3-,pyM_T {
Ks'msSMC typedef T & result;
reseu*5 } ;
dz@L}b* template < typename T1, typename T2 >
jo-jPYH T struct result_2
#^%HJp^ {
h6J0b_3h4 typedef T2 & result;
:cU6W2EV } ;
I/4:SNha template < typename T >
"2} {lu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j#L"fW^GM {
s|B return (T & )r;
h0}r#L }
y"zgpqJ template < typename T1, typename T2 >
K;kaWV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&/QdG= r + {
7|Z=#3INw return (T2 & )r2;
7Nx5n< }
u&{}hv&FY } ;
\AFoxi2h kS_oj Su.imM! 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> >。
N3/G6wn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Mbbgsy3W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`! ~~Wf' v:/+OzY return l(i, j) = r(i, j);
JxI\ss?O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3j<:g%5 {l/j?1Dxq return ( int & )i;
ab"6]%_ return ( int & )j;
u@QP<[f
最后执行i = j;
aY`qb Jy 可见,参数被正确的选择了。
PP/EZ ^]b PF=BXY1<UL qyi5j0)W B=)&43)\ >f)/z$
qn 八. 中期总结
DD 8uG`< 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:
Cg{V"B: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9vIqGz-o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
WRa1VU&f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
y[QQopy4: NQBa+N
W)F<<B, <zd_-Ysn abog\0 %#5\^4$z|N 九. 简化
Dsq_}6l{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
`N<6)MX3>g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
J-iFAKN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y:o\qr!Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%DyukUJ +-*/&|^等
>fZ N?>` 2. 返回引用。
Ek' ~i =,各种复合赋值等
|5J'`1W 3. 返回固定类型。
GxH] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o8<0#W@S 4. 原样返回。
b!(ew`Y; operator,
)9F o 5. 返回解引用的类型。
u7PtGN0r% operator*(单目)
4I"%GN[tA 6. 返回地址。
z"7I5N operator&(单目)
BhAWIH8@C 7. 下表访问返回类型。
M$Sq3m`{! operator[]
x?10^~R 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%63zQFk operator<<和operator>>
h"C7l#u U&F1}P$fb 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。
9)c{L<o}T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j:|um&`) d7,ZpHt template < typename Left >
Hlh`d N struct value_return
(RXOv"''= {
~7CQw^"R@ template < typename T >
\!-IY struct result_1
_LVwjZX[ {
5hxG\f#}? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_xKu EU} } ;
^Om0~)"q g5",jTn# template < typename T1, typename T2 >
Z<_"Tk;!', struct result_2
,K/l;M5I {
8x)&4o@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$] ])FM"b } ;
=w&bS,a"y } ;
RSv?imi= 4lM)ZDg .qd/ft2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
seQSDCsvw* 5OJ8o>BF 下面我们来剥离functor中的operator()
ot%^FvQ[c 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hB?a{#JL W|2o^ V return l(t) op r(t)
Gy;>.:n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?"hrCEHV{9 return op l(t)
Z--A:D> return op l(t1, t2)
d+caGpaR return l(t) op
9\dpJ\ return l(t1, t2) op
0f_+h %%= return l(t)[r(t)]
]n \Qa return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9N+3S2sBx& YLXLaC[ 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:
Gt4/ax:A@ 单目: return f(l(t), r(t));
|_6V+/?"?` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kT-dQ32 双目: return f(l(t));
z`}<mY
E return f(l(t1, t2));
%>];F~z 下面就是f的实现,以operator/为例
0 _n
Pq (7X|W<xT struct meta_divide
zh.^>
` {
(&Kv]-- template < typename T1, typename T2 >
?IN'Dc9&%- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@V\u<n {
:CeK
'A\ return t1 / t2;
&b__/o }
nE&`~ } ;
i]cD{hv 4Eri]O Ri 这个工作可以让宏来做:
^
gMkQYo(# WX-J4ieL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f]_{4Olk template < typename T1, typename T2 > \
=%)Y,
)" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~|:U"w\[= 以后可以直接用
7:M`k #oDP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x>]14bLz 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
icrcP ~$A (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
MQ#nP_i _\2Ae\&c xS'Kr.S
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
h&|S* ShIJ6LZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?5IF;vk class unary_op : public Rettype
]Pp}=hcD {
p{vGc-zP. Left l;
_Xqa_6+/ public :
'5)PYjMnH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m{w'&\T sk%Xf, template < typename T >
69"4/n7B? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u\y$< {
GXnrVI return FuncType::execute(l(t));
;],Js1m }
gX%"Ki7. 6(1S_b=a template < typename T1, typename T2 >
?Tlt(%f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u\AL`'v {
3a\De(; return FuncType::execute(l(t1, t2));
Oxp!G7qfo }
"-
?uB Mz } ;
n1Wo<$# sd5)We +^ cjdH* 同样还可以申明一个binary_op
j[RY h(/& ;\Cr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^$AJV%3wI class binary_op : public Rettype
%TeH#%[g>\ {
h}U>K4BJ Left l;
vf@toYc[E Right r;
B'v~0Kau public :
1\X_B`xwD binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.
#FJM2Xk
Y2TXWl,Jk template < typename T >
m S4N%Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/8? u2
q {
lD#S:HX return FuncType::execute(l(t), r(t));
g7;OZ#\ }
b{Bef*`/ Djr/!j template < typename T1, typename T2 >
Vo;0i$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tuslkOE# {
O>LqpZ
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
KIGMWS^^ }
<'N~|B/yZ } ;
N[zR%(YS [OYSNAs*y 8xb({e4 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
IcA]B?+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3(,c^F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6n:oEXM> 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。
ILIv43QKM( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A
D%9;KQ8 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。。。
!DkIM}. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}a"koL 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)
-7IRlP& 下面是修改过的unary_op
HLX#RQ &U_T1-UR2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
mM2DZ^"j( class unary_op
1l s 8 h {
jpkKdQX) Left l;
jSQM3+`b &e3pmHp' public :
T`2a) v@,`(\Ca' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8K9RA< Ww0dU _ template < typename T >
AbL(F#{ struct result_1
}p>l,HD {
s[;1?+EI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"9IR| } ;
X2mZ~RB(p gbu*6&j9 template < typename T1, typename T2 >
q\/xx`L struct result_2
AHzm9U @ {
mYFc53B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$wcTUl } ;
G6bvV*TRi .\+c{ template < typename T1, typename T2 >
p{x6BVw?> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gce[RB: {
`0`#Uf_/$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
iSNbbu# }
0E7h+]bh| a5/r|BiBK template < typename T >
r2\}_pIj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z~ K} @ {
EY@KWs3"H return OpClass::execute(lt(t));
Q2'`K|T }
sWKv>bx kbSl.V%) } ;
n]8*yoge jfYM*% 5`QfysR5 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
kyf(V)APPu 好啦,现在才真正完美了。
x@*?~1ai 现在在picker里面就可以这么添加了:
y*E{X G_}oI|B template < typename Right >
44pVZ5c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JyePI:B&)j {
L7"<a2J return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X([@}ren }
75iudki 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。
{<zE}7/2- wj8\eK)]L BkB9u&s^ X=? \A{Y | Pqs)Mb] 十. bind
OI:T#uk5 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。
On}b|ev 先来分析一下一段例子
93/`e}P"o @h\i<sh!^ E)]emeGd int foo( int x, int y) { return x - y;}
_8 l=65GW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q6n8 ,2* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~ujg250.L 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。
X{iidTW`xv 我们来写个简单的。
EcPvE=^c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+&*>FeJY 对于函数对象类的版本:
a
YY1*^ u4xJ-Vu template < typename Func >
lUiO | struct functor_trait
nyZ?m {
'i;ofJ[.c typedef typename Func::result_type result_type;
o3`0x9{ } ;
d>/4z#R}- 对于无参数函数的版本:
z'zC r#d]"3tH template < typename Ret >
Xy9'JVV6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
7'5/T]Z {
U+uIuhz typedef Ret result_type;
OA7=kH@3c } ;
%5;kNeD\Fq 对于单参数函数的版本:
)+.AgqxI "WqM<kLa template < typename Ret, typename V1 >
qz 29f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hDbZ62DDN {
1?r$Rx<R typedef Ret result_type;
|[!0ry*N% } ;
xRF_'|e 对于双参数函数的版本:
?h8/\~Dw P.~sNd oJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FWo`oJeN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&A^2hPe} {
7>gW2m typedef Ret result_type;
Si|8xq$E; } ;
7A 等等。。。
AI .2os* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ve4QS P <4;f?eu template < typename Func >
mHc2v==X\- struct func_return
7VJf~\%1j {
6,]2;' template < typename T >
?#__# struct result_1
#|lVQ@= {
QYWl`Yqf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l> >BeZ } ;
5a* Awv} .\)p3pC) template < typename T1, typename T2 >
FFH{#|_1 struct result_2
E
eCgV{9B {
CzT_$v_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!" : arK } ;
*c@]c~hY, } ;
&J=x[{R Sq2yQSd I3?:KVa 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l1RFn,Tzr {K2F(kz?T template < typename Func, typename aPicker >
" 2@Ys*e class binder_1
ix}*whW=U {
K9Pw10g' Func fn;
t{/
EN)J aPicker pk;
14\!FCe)! public :
i)e)FhEY6 O11.wLNH template < typename T >
v aaZ struct result_1
upH%-)%' {
/XW,H0pR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lc0Z fC } ;
dnTXx*I: ?rV c} template < typename T1, typename T2 >
7h/{F({r= struct result_2
o=(>#iVM {
[ \Aor[( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0 .p $q } ;
; d
> kC[nY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|zL .PS Xq%!(YD| template < typename T >
?)5M3lV3k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RbNRBK!{ {
d_Vwjv&@/" return fn(pk(t));
,K[B/tD{j }
}~5xlg$B<< template < typename T1, typename T2 >
K#{E87G( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]H<C Rw {
oApI/o return fn(pk(t1, t2));
l@YpgyqaL }
#$%gs] } ;
9/|i.2& #Ryu`b k07) g:_ 一目了然不是么?
VbX$i!>8 最后实现bind
`o*g2fW! |wj/lX7y Lp*T=]C] template < typename Func, typename aPicker >
Cj):g,[a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o[ %Q&u {
ss3fq} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
wh:`4Yw }
jW",'1h<n ^ihXM]1{G 2个以上参数的bind可以同理实现。
9tC8|~Q 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。
UwQ3q Vt4}!b(O 十一. phoenix
3B"rI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Q<``}:y|> |,&!Q$<un for_each(v.begin(), v.end(),
7"JU)@ U] (
U>x2'B v do_
.]H]H *wC [
hOMFDfhU cout << _1 << " , "
(*fsv
g~ ]
y$V{yh[: .while_( -- _1),
NI s4v(! cout << var( " \n " )
@4B2O"z` )
U w`LWG3T );
y!!+IeReS Da-(D<[0 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:
*Ucyxpu~$ 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
;+b}@e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]:E]5&VwV} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
v
V^ GIWK c[y=K)<Z o>`/,-! template < typename Cond, typename Actor >
Sc~kO4 class do_while
sqZHk+<% {
A# M Cond cd;
q=1SP@;\6 Actor act;
e<^4F%jSK public :
A^p $~e\) template < typename T >
<7]
z'
struct result_1
nG%j4r ; {
VD#^Xy4% r typedef int result_type;
!d0@^JbM" } ;
Xp?Z;$r$ a@jP^VVk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
49zp@a T&23Pf 1 template < typename T >
rzBWk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!3&vgvr {
"&+0jfLY+ do
(P>vI' {
d<3"$%C act(t);
z"O-d<U5 }
e #OU {2X while (cd(t));
[1UqMkXtf return 0 ;
6kuSkd$. }
x+TNF>%'D } ;
!aEp88u u ?Xku8 1l zn~m;0Xi 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
v1lj /A 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。
P%lLKSA 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?ZMmUE 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。
6e*b;{d 下面就是产生这个functor的类:
/(0d{ _/=ZkI5 N_DgnZ7* template < typename Actor >
7f$Lb,\y class do_while_actor
=%
JDo {
)yK!qu Actor act;
I^|bQ3sor public :
09?<K)_G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?hu 9c yN o8R[M template < typename Cond >
UiEB?X]-l' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IyuT=A~Ki } ;
7A|jnm 4>E2G: t;1NzI$^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~GeYB6F 最后,是那个do_
~<U3KB t}FMBGo[ +J4t0x class do_while_invoker
%dU}GYL_ {
/YbL{G
)j} public :
N9ufTlq
s template < typename Actor >
ybG)=0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i=a LC*@ {
@6!JW(,]\ return do_while_actor < Actor > (act);
`+o.w#cl }
=KZ4:d5 } do_;
Vel;t<1 u@EM,o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{EUH#': 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D.6dPzu` 最后来说说怎么处理break和continue
xVyUUzXs 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。
|<*(`\'w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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