一. 什么是Lambda
C 2f=9n/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^#|Sl D] 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,
Fgx{ s%&- m*Zq3j WpPm|h z%)~s/2Rs class filler
1JRM@ !x {
rq>}]
U public :
}ZQ)]Mr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
YUzx,Y>k } ;
QKW\z aG 5r&bk` }Y}f73-| 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:
}McqoZ%F iyA=d{S;V ~XzT~WxW ;PS V3Zh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$?_/`S13 rr@h9bak;g @U8}K# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I7@|{L1|FB jR1o<]? J0ysZ] lOp7rW]$ 二. 战前分析
Oe)d|6= 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。
&kR*J<)V 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
eD|p1+76 og`rsl &$$o=Y g, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GI se|[p /* --------------------------------------------- */
AiP#wK; vector < int *> vp( 10 );
t5| }0ID- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S/itK3 /* --------------------------------------------- */
W)_|jpd[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Bj=lUn`T: /* --------------------------------------------- */
= 9Ow!(!@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x|b52<dLL& /* --------------------------------------------- */
Udi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}508wwv /* --------------------------------------------- */
\aN*x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
':>u* :17Pc\:DS ~WjK'N4n5 X[ 6#J 看了之后,我们可以思考一些问题:
D-/q-=zd 1._1, _2是什么?
vGCvJ*4! 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。
0P5s'2w 2._1 = 1是在做什么?
Dhe*) 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。
4'+g/i1S
F 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?-|sv* C`@gsF"<7 9\zasa 三. 动工
O
.ESI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%eE0a4^". tD~
nPbbB 2 rFjYx8D! ]
6X;&=H template < typename T >
t/wo
G9N class assignment
tEN8S]X {
0!Vza?9 T value;
aw923wEi public :
~n"?*I` assignment( const T & v) : value(v) {}
UkTq0-N;2 template < typename T2 >
Ke;eI+P[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:MP*Xy\7&J } ;
Ki\\yK VnYcqeCm ELN1F0TneH 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
kSpy-bVn 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g8SVuG<DI\ 9+iz+ !X[P)/?b0+ ,Y4>$:#n/ class holder
UhKd o {
Vb8Qh601 public :
q'Nafa&a) template < typename T >
E!9(6G4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
7>E>`Nc6 {
GGs7]mhA return assignment < T > (t);
Ygbyia| }
h"y~!NWn } ;
l$&dTI<# Y3\EX s&4&\Aq}x# 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:
-q]5@s/ a&Z,~Vp static holder _1;
]6
HR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
p9E/#U8A_ wVq9t|V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8:;]tt 而不用手动写一个函数对象。
;nx.:f bt};Pn{3 SsEpuEn ICEyz|
C 四. 问题分析
D$AvD7_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1u8hnG 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+MqJJuWB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Hz"FGwd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'T|EwrS j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!Ln 'Mi_B hD[r6c 五. 问题1:一致性
@6
a'p 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
jLA)Y
[h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~>H,~</` gN2oUbf8 struct holder
Hr7?#ZX;e {
;Dbx5-t //
H_JE)a:+ template < typename T >
w!pj);jy{ T & operator ()( const T & r) const
o`Af6C;Q {
1cc~UQ return (T & )r;
njZJp|y6 }
\:g\?[ } ;
0CvGpM, B]NcY&A 这样的话assignment也必须相应改动:
9q+W>wt n2~WUK template < typename Left, typename Right >
rvU^W+d class assignment
2rW9ja {
w59q* 2 Left l;
P+Gz' Right r;
764eXh public :
/1p5KVTKv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6<9}>Wkf template < typename T2 >
<5"&]!
. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^We}i } ;
+_{cq@c !RPE-S 同时,holder的operator=也需要改动:
F!phTu j
sD]v)LB template < typename T >
-\USDi( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w?zy/+N~ {
4x<H=CJC return assignment < holder, T > ( * this , t);
teI?.M9r }
xC9{hXg! vS"h`pL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
X- X`Z`o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=1k%T {> [y}h return l(rhs) = r;
j{'_sI{{ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
JS/ChoU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KxD/{0F EP"Z 58&$R template < typename Tp >
+0)M1!gK class constant_t
9Zj3 "v+b {
}& W= const Tp t;
5]up%. public :
4JU 2x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
z]SEPYq: template < typename T >
*>"NUHq const Tp & operator ()( const T & r) const
%6%mf>Guf {
nW*cqM%+ return t;
P(FlU]q }
5|~nX8> } ;
6K )K%a,9 B=;kC#Emtf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Dkb`_HI 下面就可以修改holder的operator=了
kYWnaY ^F zc=G4F01 template < typename T >
{]cr.y]\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:4-,Ru1C" {
';Q8x?BS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x/CM)!U) }
hJ]Oa7r |/H?\]7 同时也要修改assignment的operator()
=4'V}p S[2?,C<2= template < typename T2 >
f^*Yqa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
NtM ?Jh 现在代码看起来就很一致了。
Zj-U^6^L 1x=x,lcL 六. 问题2:链式操作
7V8k = 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZgG~xl\My 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。
9) ,|h 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。
{aq)Y>o5:T 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。
~c<8;,cjYR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)XavhS~Ff ^"D^D`$@ template < typename T >
{Q37a=;, struct result_1
mv #hy {
Z1I.f"XY typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
37kVJQcA1 } ;
^+CWo@. L%(NXSfu7 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Pzq^x] 9Q}g
Vqn template < typename T >
I<CrEL<5}~ struct ref
?T_MP" {
g)^s+Y typedef T & reference;
De^:9<{jc } ;
[520!JhZY template < typename T >
\eNB L[ struct ref < T &>
~
z3J4s {
>W8"Ar typedef T & reference;
1P[x.t# } ;
8U(o@1PT [tof+0Y6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H7.l)' P{UV3ZA% template < typename T >
ZIa,pON typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MTCfs~}m {
tB"9%4]( return l(t) = r(t);
R'`'q1=R }
l*z%Jw 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
|u?VlRt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1s@QsZ3 GJZjQH-#P 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]"HaE-`% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#@OPi6.#!< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*!$Z5Im +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+pme]V|< 最后的布局是:
G\BZ^SwE Add
QEf@wv;T / \
-*4*hHmb Divide 5
3.?be.cq / \
C{pOGc@ _1 3
L?ht^ H 似乎一切都解决了?不。
~`QoBZ.O& 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。
<fG\J 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。
S}VS@KDO 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:
3~tu\TH6d i(;`x template < typename Right >
Lu.+J]Rz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{CI4AT!?W Right & rt) const
$'3xl2T {
GW;%~qH[, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"}qs+ }
$Y6\m` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\H:T)EVy XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
CA0XcLiFt 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
rX?ZUw?u& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
9/{ zS3h3 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
8!Wh`n< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
').)0; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Rv9jLH 9D1WUUa template < class Action >
E3O^Tg?j class picker : public Action
}|=/v(D {
]5S`y{j1 public :
lJ-PW\P picker( const Action & act) : Action(act) {}
XP?jsBE // all the operator overloaded
0?>(H(D^/ } ;
zq{UkoME I_v}}h{ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
&N/t%q 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
?=M?v;8 4)8VmCW template < typename Right >
A)sYde( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{m>ylE {
kaekH*m~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*C5`LgeX }
IB[$~sGe Pn">fWRCx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0dC5
-/+ 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。
(8h4\utA @!f4>iUy template < typename T > struct picker_maker
NgGMsE\C} {
q%dG>! typedef picker < constant_t < T > > result;
< v] } ;
p
4>ThpX template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,<tJ`,0X {
6I@j$edZ typedef picker < T > result;
k(dakFaC^ } ;
6Kpq~o i)z|=
|? 下面总的结构就有了:
Uv
*Aa7M functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
nFEJO&1+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Z*co\ pW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
11yXI[ 至此链式操作完美实现。
1W{N6+u El<*) =9a2+ v0 七. 问题3
A%.mIc. 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
l}z<q Dd5
9xNKm template < typename T1, typename T2 >
4$&l`yWU+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/=/Ki%hh {
nL:&G'd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`]eJF|" }
LOx+?4|y f"5O'QHGQK 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:
LN5LT'CE b]4dmc*N+ template < typename T1, typename T2 >
MJ)lZ!KZ struct result_2
#4'wF4DR@ {
Wgls+<l8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ljNwt } ;
! dzgi: 2@zduL'do_ 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?
Sf, z 这个差事就留给了holder自己。
pD$4nH4KST ':wf%_Iw c
3QgX4vq template < int Order >
VyxYv-$Y class holder;
~:z.Xu5m template <>
Pq omi!1 class holder < 1 >
p,fV .5q {
=*,SD public :
K?^;|m- template < typename T >
'K,\ struct result_1
dM-cQo: {
1(?4*v@B typedef T & result;
.zO2g8(VR } ;
,@ 8+%KqG template < typename T1, typename T2 >
(gBKC]zvz3 struct result_2
iNA3Y {
+NPL.b| typedef T1 & result;
lhN@,q } ;
V*4Z.3/E5 template < typename T >
3^o(\=-JX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k6Kc{kY {
!,Uo{@E)Y return (T & )r;
M5`v^> }
*DF3juf~ template < typename T1, typename T2 >
Y.viOHL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s:U:Dv {
03 @aG return (T1 & )r1;
5CkG^9 }
K|P0nJT } ;
!/is+
xp OM\J4"YV$ template <>
2zBk#c+ class holder < 2 >
J6Z[c*W {
2Xt4Rqk $ public :
u;`]U$Qq9 template < typename T >
OpUfK4U) struct result_1
bWswF<y- {
)/;KxaKt typedef T & result;
p/h\QG1
} ;
7*5B template < typename T1, typename T2 >
*4cuWkQ, struct result_2
^{+ry<rS> {
6R6Ub
0 typedef T2 & result;
$p0nq&4c } ;
AWR :~{ template < typename T >
2}vibDq p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)0"Q
h {
Q]k<Y return (T & )r;
B5lwQp] }
<XdnVe1 template < typename T1, typename T2 >
j_8 Y Fz5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\<LCp;- K {
s.2f'i+ return (T2 & )r2;
:5t4KcQ }
-/Q5?0z } ;
HXLnjXoe ;vH2r~ s6`E.Eevm 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> >。
#"gt&t9Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\]ib%,:YU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2.q Zs8& hY"eGaoF" return l(i, j) = r(i, j);
6V;Dcfvi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_Id'56N]J! /UCBoQ$/] return ( int & )i;
?JrUZXY return ( int & )j;
~MG6evm & 最后执行i = j;
42Z:J 0 可见,参数被正确的选择了。
|9E:S 8em'7hR9 L AQ@y-K3 7+jxf[(XQ q)q3p 八. 中期总结
d<m;Q}/l&h 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:
uzd7v, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PucNu8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QK-aH1r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W5|{A])N a"#t'\ ;d?BVe? Xb_
V\b0 S:xXD^n#H L!Jx`zM^ 九. 简化
c1H.v^Y5 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。
e={O&9Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
aHhLz>H' 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:
?8>a;0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=E-x0sr? +-*/&|^等
XcJ5KTn 2. 返回引用。
pS?D~0Nb =,各种复合赋值等
(XZ[-M7 3. 返回固定类型。
7e<=(\(yl 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*p{p.%Qs: 4. 原样返回。
i$Y#7^l%k operator,
V.~kG ,Ht 5. 返回解引用的类型。
/J`}o} operator*(单目)
mv9D{_,pD 6. 返回地址。
-)A:@+GF operator&(单目)
t^#1=nK 7. 下表访问返回类型。
)vtbA=RH? operator[]
i~!g9o( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{j wv+6]U operator<<和operator>>
N8sT? [L%Ltmx OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
xQ9t1b|{e 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
q!z?Tn#!jd s< tG template < typename Left >
uKx:7"KD struct value_return
}8O9WS {
}&v}S6T template < typename T >
_/>ktYo: struct result_1
"aGmv9\ {
rZUTBLZ`j typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
& 9e } ;
v`h>5#_[ d?oXz| ;H( template < typename T1, typename T2 >
(B#FLoK struct result_2
m(f`=+lqI` {
dle\}Sy= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gwaSgV$z } ;
4MC]s~n } ;
6~dAK3v5 O"\4[HE^ S^s-md> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ar%*NxX M6-uTmN:d 下面我们来剥离functor中的operator()
$QiMA, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p{E(RsA U6JD^G=qR, return l(t) op r(t)
U]Q5};FK return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tB;PGk_6 return op l(t)
;MfqI/B{ return op l(t1, t2)
|$
PA return l(t) op
< F5VJ return l(t1, t2) op
_a&gbSQv return l(t)[r(t)]
&v:zS$m> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e N`+ r TOiLv.Dor 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
EW$drY@ 单目: return f(l(t), r(t));
*zRig|k !H return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
RFw0u 0Nrz 双目: return f(l(t));
AO<T6VK return f(l(t1, t2));
veDv14 下面就是f的实现,以operator/为例
zlLZ8b+ 3Ei^WDJ struct meta_divide
W[jg+| {
0\i\G|5 template < typename T1, typename T2 >
6jpzyf=~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+[}y`
-t {
@<K<"`~H return t1 / t2;
yz [pF }
aG1Fj[, } ;
q}i#XQU T4x%3-4; 这个工作可以让宏来做:
.XgY&5Qk ^E%R5JN
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-#%M,Qb template < typename T1, typename T2 > \
w&@tP^` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[Or1 以后可以直接用
Q
&/5B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c@>ztQU* 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
KXMf2)pa (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。。。)
Lginps[la tDETRjTA &pK0>2 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
9>{ml&$ @+;.W>^h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#~Xj=M% class unary_op : public Rettype
]Mq-67 {
)
`{jPK*` Left l;
/yU#UZ4; public :
?z&n I# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jJ"(O-<)D d/GSG%zB template < typename T >
/'oo;e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9ad`q+kY {
e&ti(Q= return FuncType::execute(l(t));
KyIUz9$ }
4UbqYl3|a aVr(*s;/ template < typename T1, typename T2 >
'(iPI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5[2kk5, {
*~U*:>hS return FuncType::execute(l(t1, t2));
y ;mk] }
5[g&0 } ;
\<I&utn :V$\y up GX23c
i 同样还可以申明一个binary_op
i^WY/ OhL 7j|CWurvq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i&(1<S>P class binary_op : public Rettype
L0VZ>!*o {
H8g6ZCU~ Left l;
.Z]hS7t Right r;
;u`8pF!_eE public :
!,$K;L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Bor_(eL^ RaLV@>jPm template < typename T >
Z<<=2Xl( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uPho|hDp {
Y'1
KH}sH return FuncType::execute(l(t), r(t));
{'alA }
ftmPdha%+ bOU"s>? template < typename T1, typename T2 >
Sa)sDf1+` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aid1eF {
AyUw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z}}P+P/ }
"+2Cs } ;
,e|"p[z~T 7oZ Pb /0>'ZzjV, 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
XD8Cf! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d@^%fVhG DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|L*=\%t8 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。
X}G$ON 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m{$+ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
v`L]dY4, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
D,*|:i 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)
ta5_k&3N 下面是修改过的unary_op
nN.Gn+Cl l(x0d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Zs|Ga,T class unary_op
]Vj($O: {
@=z.^I30 Left l;
wIAH,3! !m))Yp-"H public :
Tei2[siA5 q%M~gp1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W'Ew!]Q3 bD/ZKvg template < typename T >
7V@r^/`8N struct result_1
&tbAXU5$ {
6n]jx:CZ, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3O4,LXdA } ;
:G98uX t Fnk@)1 template < typename T1, typename T2 >
3 ;" [WOv struct result_2
3st?6?7| {
A*:|d~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
feS$)H9- } ;
Y6Y"fb%K C(h<s
e? template < typename T1, typename T2 >
y5c\\e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,%A|:T] {
,j{tGj_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
UsA fZg8 }
E ,ilJl\ 5|jY template < typename T >
I*N v|HST typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f
tl$P[T {
K@:omT return OpClass::execute(lt(t));
.*`]x }
@J>JZ7m]\ <7)sS<I } ;
H}_R `S [%yj'
)R/ teb(gUy}L6 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
6DU(KYN 好啦,现在才真正完美了。
%=*|:v 现在在picker里面就可以这么添加了:
?vbAaRg50s 8G$BQ template < typename Right >
<L*`WO]\l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
wA7\K~fHV {
# X1a v return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7.
$wK. }
>}+R+''nR 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:81d~f7 {A< 9 61 ckV\f({ KkTE -$- T(Yp90'6 十. bind
G0Z5 h 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。
Vg,nNa3 先来分析一下一段例子
\K"7U ZDL1H3;R +w.$"dF! int foo( int x, int y) { return x - y;}
XUVj<U bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
31 <0Nw;l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S"?fa)~ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
N<b2xT 我们来写个简单的。
IUEpE9_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#^]vhnbN 对于函数对象类的版本:
_OjZ>j<B. .Mb0++% W template < typename Func >
7BINqVS& struct functor_trait
F7j/Zuj {
tw.GBR typedef typename Func::result_type result_type;
smQl^
6a } ;
|,=^P`#% 对于无参数函数的版本:
~Gh7i>n* 1anh@T. template < typename Ret >
479X5Cl struct functor_trait < Ret ( * )() >
M?My+o T {
2z#S|$ typedef Ret result_type;
cNwHY
Z' } ;
RR:%"4M 对于单参数函数的版本:
mj9sX^$dE XC;Icr) template < typename Ret, typename V1 >
gjz-CY.hz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
QnP3U {
%x{kd8>u! typedef Ret result_type;
/
yBrlf } ;
/W*Z. 对于双参数函数的版本:
%GY'pQz -n[(0n3c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uJH[C> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\X\f~CB {
|
?vm.zp typedef Ret result_type;
eC%Skw } ;
#\=7A 等等。。。
_A!Fp0}` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"9c=kqkX EZjtZMnj template < typename Func >
h/{1(c} struct func_return
>P@VD"U {
~ffT}q7^ template < typename T >
R)*DkL! struct result_1
M!i|,S {
(&Lt&i _ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=$)M-;6 } ;
\$.{*f
LFW`ISY{ template < typename T1, typename T2 >
N%Ta.`r struct result_2
%c\kLSe {
8 I_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"|1iz2L } ;
7M7Ir\d0lp } ;
IKPGqoM 0mUVa=)D g;p}
-= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ARf{hiV6Wt 'n-y*f template < typename Func, typename aPicker >
UQ0<sI= class binder_1
vaP`' {
MA:5'n Func fn;
/; Bmh= aPicker pk;
UsFn! !+ public :
.S-) &R@([=1 template < typename T >
lTq"j?#E]m struct result_1
!YjxCx {
M:}u| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b=/'cQ } ;
Wpl/CO5z 4%ooJi|) template < typename T1, typename T2 >
xR3$sA2 struct result_2
Ws`ndR {
/qIl)+M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rq8 d}wj } ;
lcm[l Z#H<+S( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]"{8"+x W +ER'lX template < typename T >
]'(D*4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KB](W {
_,T
4DS6 return fn(pk(t));
-GCo`PR?b }
/ 'qoKof template < typename T1, typename T2 >
9)'f)60^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lh"*$.j- {
c'eZ-\d{ return fn(pk(t1, t2));
6u+aP }
I6f/+;E } ;
b),fz 3*=0`}jMJ aU_Hl+; 一目了然不是么?
LO{Axf% 最后实现bind
PZusYeV8b *l+Dbm,u + tMf&BZ template < typename Func, typename aPicker >
\$wkr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P7.bn {
E(PBV return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8\lh'8 }
ciS, =zyA~}M2 2个以上参数的bind可以同理实现。
BtC*]WB"_' 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。
'q)g,2B% G7nhUg 十一. phoenix
[ncK+rGAc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qy3@>
1G rtj`FH??11 for_each(v.begin(), v.end(),
\]u;NbC] (
(*9.GyK do_
rR#Ditn^ [
U;MXiE3D cout << _1 << " , "
erUYR" ]
|R0f--; .while_( -- _1),
lQ;BI~ cout << var( " \n " )
rKrHd )
u##th8h4U );
T^1
Z_|A 8#7qHT;cx 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:
+
t5SrO!` 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]]Ur operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!,m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gQ>kDl^$Ls HYfGu1j?X m [B#k$ template < typename Cond, typename Actor >
@vt.Db class do_while
a]T:wUYG' {
lhGJ/By- - Cond cd;
v4n< G- Actor act;
Vb(b3 public :
(.ir"\k1( template < typename T >
H;1@]|sH# struct result_1
QJVbt {
"Wwu Ty| typedef int result_type;
J ay" } ;
-!j6& q<dG}aj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
} a9Ah:.7/ R c+olJ^5 template < typename T >
T-en|. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^viabkf C {
_p-e)J$7 do
&J>e;X {
c1yRy| act(t);
I,{YxY[$7 }
SO$Af!S:bB while (cd(t));
!bE-&c return 0 ;
6Wu*zY_+ }
e73=*~kfR } ;
^m |@pp l-+=Yk!X M^o_='\bE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
SiLW[JXd 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。
DiFYVR<@ 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。
}KI/fh 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。
@8|*Ndx2 下面就是产生这个functor的类:
s?w2^<P 1xB}Ed*k [eX]x template < typename Actor >
rAH!%~ class do_while_actor
bhqSqU}6~ {
Jka>Er Actor act;
Y![Q1D!
public :
y{%0[x*N<m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s#9q3JV0 4S<M9A} template < typename Cond >
v675C# l( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?QOU9"@+B } ;
k]~o=MLmj }
oPO` K^u,B3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V`Cyx^P 最后,是那个do_
tbFAVGcAM DB/~Z mmTpF]t
?` class do_while_invoker
7Sx|n}a-3 {
z'YWomfZm public :
,;$OaJFT template < typename Actor >
p
F-Lz<V do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1q6)R/P {
v(1 [n]y return do_while_actor < Actor > (act);
*f[5rr4 }
ABWn49c. } do_;
@Zt~b'n ;c!> = 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=;Gq:mHi 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Vrt$/ d 最后来说说怎么处理break和continue
F9fLJol 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。
$1yO Zp5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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