一. 什么是Lambda
0!3!?E < 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/ e~ 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,
6LSPPMM \_iH4<#> 7VEt4 Ig40#pA class filler
E'S<L|A/ {
sW>P- public :
eLHa9R{)B void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}0k"SwX } ;
Pur"9jHa4 +=n
x|:no -L^0-g 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:
Mft0Dj/ 9`nP(~ *X-~TC0
[ i~v@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[8V(N2
TE*> a5C| -~rr<D\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4aIlzaA x9XGCr S>/I?(J =$:4v`W0( 二. 战前分析
B}TInI%H 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=y,yQO 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
A-AN6. `4"y#Z
6Dr$*9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oHP>v_X /* --------------------------------------------- */
^>P@5gcoE( vector < int *> vp( 10 );
3rXL0&3w% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0{{p.n8a~ /* --------------------------------------------- */
&gKP6ANx2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D_,_.C~O /* --------------------------------------------- */
yK @X^jf int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x~3>1Wr#M /* --------------------------------------------- */
BIb{<tG^N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"6[Ax{cM /* --------------------------------------------- */
KweHY, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
skmDsZzw
`#IT24! I'6ed`| ~gzpX,{n 看了之后,我们可以思考一些问题:
hj#+8= 1._1, _2是什么?
#!<+:y'S? 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。
%r}KvJgd 2._1 = 1是在做什么?
V,"AG 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。
\fQgiX 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。
%n V@'3EI r* sDh6 Uk 三. 动工
*YEIG#` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=t>`<T|( LcQ\?]w`] #L+s%OJ` Ff1M~MhG template < typename T >
cbg3bi class assignment
lw/
m0}it {
4*ty&s=5OJ T value;
'amex public :
bj*v' assignment( const T & v) : value(v) {}
hc4`'r; template < typename T2 >
K\%"RgF@& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
D?&w:C\&@z } ;
:h](;W>H !Vod0j"> jrMGc=KL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jAQ)3ON< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^PCL^]W @v:ILby4- >f9]Nj Z!5m'yZO class holder
enfu%"(K) {
N?u2,h- public :
6I6ZVSxb template < typename T >
zDQ\PZ~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
b^=8%~?%4 {
k Y |=a return assignment < T > (t);
CBgFB-!qpe }
?;r7j V/`j } ;
4VL!U?dk Se]t;7j tX2>a 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:
CB7R{~
$ ^
8Nr %NJ static holder _1;
k3htHCf*G$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zj$Z%|@$ a0v1LT6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R/KWl^oNj 而不用手动写一个函数对象。
I$P7%} t)kr/Z*p\ JeSkNs|vB 5;KT-(q~ 四. 问题分析
;lPhSkD 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。
"r `6c0Z 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。
GmWQJY X\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'kONb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
u+i/CE#w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#| e5 !*QA;*e 五. 问题1:一致性
C&MqUj"] 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?|
}v|[h[cZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]r{#268 l9Cy30O6 struct holder
&^Q~G>A {
XS~w_J#q //
b|pNc'u:Cn template < typename T >
dIh(~KqB T & operator ()( const T & r) const
#JT%]! {
UqQZ
A0e return (T & )r;
(h(ZL9! }
q|Tk+JH{5 } ;
%Zi,nHg8 S>zKD 这样的话assignment也必须相应改动:
OsuSx^} B 0fo[Ev template < typename Left, typename Right >
^ZZ@!Udy class assignment
C3`.-/{D" {
K`mxb} Left l;
!"qEB2r Right r;
gM/_:+bT>P public :
BqJrL/( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7JK 'vT template < typename T2 >
!c;p4B) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{>qrf: } ;
K^p"Z$$ !i lDR< 同时,holder的operator=也需要改动:
\$++.%0 _rWXcK3cjr template < typename T >
tbt9V2U:"n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
63\>MQcLy {
,kuFTWB return assignment < holder, T > ( * this , t);
="*C&wB^ }
\fGYJ37 JSP8Lu"n 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。
>L3p qK
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S6Xw+W02 S)1:*>@ return l(rhs) = r;
@n y{.s+ 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。
+hYmL
Sq 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'3,JL! -cS4B//IK8 template < typename Tp >
2yg'?tpj class constant_t
A=>6$L];' {
Y+PxV*"a const Tp t;
':fbf7EL< public :
uX!y,a/" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
HAOrwJFqU template < typename T >
0R{R=r] const Tp & operator ()( const T & r) const
Z\yLzy#8 {
wH5O>4LO return t;
x~I1(l7r }
VY26Cf"
} ;
HCCp<2D"C h!3Z%M 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2QD
B'xs3 下面就可以修改holder的operator=了
T</gWW cnO4NUDv template < typename T >
HCZ%DBU96 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iONql7S @ {
y3$\ m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ZI*A0_;L }
`9)2nkJk'z
Rf$6}F
同时也要修改assignment的operator()
eHZl-|- ;(Va_
template < typename T2 >
w9}IM149 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W..>Ny;'3 现在代码看起来就很一致了。
Ji:@z%osr 2{qG 六. 问题2:链式操作
RB@gSHOc? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@k;3$ 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。
DxG'/5jQ[ 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。
Y\F H4}\S 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。
ijSYQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Vc<n6 <GlV!y template < typename T >
H`..)zL| struct result_1
,l"2MXD {
%6?}gc_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;qQzF } ;
e=$xn3)McY *)sz]g|d 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
eesLTyD2_ yr DYw T template < typename T >
66;O 3g' struct ref
R9HS%O6b6 {
e/%YruzS typedef T & reference;
rx)Q] } ;
-B! TA0=oJ template < typename T >
k18V4ATE] struct ref < T &>
vK/Z9wR*05 {
WWzns[$f typedef T & reference;
oMf h|B } ;
JH,+F &~i
&~AJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Jk{2!uP U}TQXYAg template < typename T >
wYM{x!D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J~6*d,Ry` {
NX/)Z&Fx: return l(t) = r(t);
}e|]G,NZO }
"Vy\- ^ 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。
;f*xOdi*k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~Dh}E9E: At:C4>HE@ 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
x=+H@YO\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!9Ni[8&Fg0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%8}w!2D S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<FLc0s 最后的布局是:
~)(Dm+vZ Add
q|\Cp / \
a2n#T,kq& Divide 5
6n g9 o6 / \
X:bgY _1 3
/d;l: 似乎一切都解决了?不。
=-Tetp 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。
.v!e=i}. 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。
z81!F'x; 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"RZiOyv oZw#Nd template < typename Right >
U{m:{'np(H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QJ'C?hn Right & rt) const
-hfY:W`Dz {
u{^Kyo#v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o^J&c_U\3' }
bBL"F!. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}3e+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。
\6L=^q= 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。
".=EAXVU 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。
n`1i k'x? 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。
w=5qth7 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?
g Q^]/X 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:
=@ RVLml b?,y%D)' template < class Action >
AG%aH=TKp class picker : public Action
C\K-- {
=$J2 public :
|&.)_+w picker( const Action & act) : Action(act) {}
4T-AWk // all the operator overloaded
l"Q8` } ;
\U8Vsx1tl 2q bpjm Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
(6b%;2k
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
GW#Wy=(_ L x&ZWF$ template < typename Right >
6OUjc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
irS62Xe {
[0emOS return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6cvm\opH }
4kEFbzwx ^~$
o-IX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L|Iq#QX| 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。
d)HK9T|B #(G&%I A|; template < typename T > struct picker_maker
^TGHWCK!t {
8V=o%[t typedef picker < constant_t < T > > result;
D\JYa@*?.h } ;
~1oD7=WN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
C_/oORvK {
a6OT2B typedef picker < T > result;
g*uO
IF } ;
b6ddXM\Z 9#7zjrB 下面总的结构就有了:
h9mR+ng*oD 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。
.N 2Yxty8> 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。
J0k~% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kp|reKM/ 至此链式操作完美实现。
=W=%!A\g t+tGN\q OZD/t(4?6s 七. 问题3
pOXEM1"2A 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。
O1"!'Gk[!L ' wEP:} template < typename T1, typename T2 >
]n_A~Yr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jEadVM9 {
[0Sd +{Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i`X{pEKP+ }
f~Su F,o@h [iD!!{6+ 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:
jn'8F$GU {iRNnh template < typename T1, typename T2 >
"Q( 8FF struct result_2
m,b<b91 {
bPEAG=l "- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rm7UFMCR6i } ;
ORO~(%-(e 5sH ee, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
]z,?{S 这个差事就留给了holder自己。
nHX@ ,~!lN yL (~#9KA1A} template < int Order >
FVHL;J]nf1 class holder;
)Z#7%,o template <>
R;%iu0 class holder < 1 >
9/Ls3U? {
R?(j#bk public :
GUxhCoxb template < typename T >
&fcRVku struct result_1
Nb6HM~ {
QB7<$Bp typedef T & result;
{!w]t?h } ;
|[ge,MO: template < typename T1, typename T2 >
c=5$bo]LI struct result_2
8{RiaF8 {
b#F3,T__`Y typedef T1 & result;
px*MOHq K } ;
l[xwH 9' template < typename T >
5R4 dN=L*1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9M6&+1XE {
8447hb?W$ return (T & )r;
B0:O]Ax6.^ }
q/Q*1 template < typename T1, typename T2 >
#S"=)BZ8L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a?;{0I:Ln {
V\_
&2',t return (T1 & )r1;
/#a$4 }2L }
n1QO/1}
: } ;
>\e11OU0Gy >y?$aJ8ZV template <>
<K43f#% class holder < 2 >
Bn.8wMB {
/1Eg6hf9B public :
#>0nNR[$Y template < typename T >
}\@*A1*X2 struct result_1
~Oq(JM
$M {
'&`Zy pq typedef T & result;
K
\O,AE } ;
qnOAIP:0 template < typename T1, typename T2 >
uJ[dO} struct result_2
\Tc$P# {
S&a44i typedef T2 & result;
g
{00i } ;
;y"DEFs,u template < typename T >
k,?k37%T] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_jtBU {
milU,!7J return (T & )r;
z:w7e0 }
"Kqe4$ template < typename T1, typename T2 >
Nz m
7E] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mGIS[_dcs {
G B15 return (T2 & )r2;
j9Lc2' }
n7S[ F3 } ;
3V-pLs| J~==<?j: TY?Fs- 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> >。
+=||c\' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g;-CAd5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H]SnM'Y Agl[Z>Q return l(i, j) = r(i, j);
9N9;EY-U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=KX:&GU NK#f Gz*,( return ( int & )i;
k?_Miqr return ( int & )j;
hE>Mo$Q( 最后执行i = j;
|[*b[O
1W 可见,参数被正确的选择了。
GSk;~^l -G{}8GM #{0c01JZ RJ0w3T]7 wqw$6"~ 八. 中期总结
=ahD'*R^A 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*b> ~L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lO:[^l?F 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/Qbt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n84*[d}t #SO9e.yhI y0Ag px K(hqDif*6 R#oXQaBJ 8NpQ"0X 九. 简化
:=-h'<D 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
4re^j4L~o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,<%],-Lt[ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
CYz]tv}g: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4/$]wK` +-*/&|^等
9= :!XkT. 2. 返回引用。
v-OaH81&R =,各种复合赋值等
`a]
/e 3. 返回固定类型。
Zd042
% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ucyxvhH^- 4. 原样返回。
0rF{"HM~ operator,
?L'ijzP 5. 返回解引用的类型。
2nk}'HBe operator*(单目)
pm^[ve 6. 返回地址。
NKO5c?ds operator&(单目)
k5|h8%h8 7. 下表访问返回类型。
] OR] operator[]
A07FjT5w8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9"&HxyOfX operator<<和operator>>
z[l17+v o[_{\ 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。
;|66AIwDe 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
68d(6?OgW \!`*F:7]- template < typename Left >
gJ :Z7b struct value_return
jytfGE: {
ZfS-W&6Z template < typename T >
7u0!Q\ struct result_1
._#|h5 {
Y!}BmRLh2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p.)G ], } ;
j$BM$q/c ^,@Rd\q template < typename T1, typename T2 >
.Q4EmpByCg struct result_2
"|(+~8[ {
` O-$qT,_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
YaDr6) } ;
6*Rz}RQ } ;
Gw$U0 HA[, }m(u oT~ J1hc :I<; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
MX]<tR ` l\JoWL 下面我们来剥离functor中的operator()
nTyKZ(#u 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t /1KKEZM [*Wq6n return l(t) op r(t)
BNnGtVAbZ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5l}v return op l(t)
{O[a+r.n return op l(t1, t2)
gM '_1zs
U return l(t) op
_}8O15B| return l(t1, t2) op
8 W79 return l(t)[r(t)]
!SMIb(~[z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T32C=7 IR(qjm\V 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:
lo5,E(7~h 单目: return f(l(t), r(t));
$_onSYWr return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n>"0y^v 双目: return f(l(t));
(3C::B= return f(l(t1, t2));
g:7S/L0] 下面就是f的实现,以operator/为例
}.>( [\q cQ} ,q+GR~ struct meta_divide
4$oNh)+/h {
!?,7Cu.5#6 template < typename T1, typename T2 >
4"nb>tA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KmG*`Es {
_0Qp[l-
return t1 / t2;
)"`(+Ku&c }
MqDz cB] } ;
'_N~PoV JK))Cuh 这个工作可以让宏来做:
;'~U5Po8 >4b:`L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W$>srdG0$ template < typename T1, typename T2 > \
5|z>_f.^pS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&@p _g8r# 以后可以直接用
CoO.. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gi\2bzWkbX 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
S~X&^JvT (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。。。)
hLK5s1#K V3r1|{Z( lI~T>Lel2 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
E!nEB(FD va 7I_J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jeXP|;#Una class unary_op : public Rettype
C,r[H5G# {
a|?& Left l;
,<Zu4bww public :
\]uD"Jqv# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#}Y$+FtO HqC
1Dkw template < typename T >
s\O4D*8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xo[j*<=0 {
DLggR3K_\ return FuncType::execute(l(t));
.
7*k}@k }
q$RJ3{Sf 6Y9F U template < typename T1, typename T2 >
,\8F27 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a@4
Zx {
Se~<Vpo return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ck.LsL- }
rHYSS0*3 } ;
G8AT]
= paCC'*bv eYNu78u 同样还可以申明一个binary_op
$]LhE:!G w1U2cbCr/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wzX(]BG class binary_op : public Rettype
[.:SV|AF# {
XK#~w:/fB Left l;
h.T]J9;9 Right r;
q9+`pj public :
W;L<zFFbU) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\"k[y+O],4 I
"Qf};n template < typename T >
|p_\pa1&
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$[(amj-;l {
'C[{cr.` return FuncType::execute(l(t), r(t));
eV(nexE }
[u*-~( H#/ #yVw template < typename T1, typename T2 >
]]Bqte typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6="Qwrk {
0SS,fs<w3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J n>3c }
P'}WmE'B}F } ;
2:[
- Odn`q= )T0%<(J 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\iL{q^Im 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
py|ORVN(Z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z3Id8G&> 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。
=#=<%HPT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@kh:o\ 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。。。
'0b!lVe 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n <,:;0{ 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)
<DeC^[-P 下面是修改过的unary_op
!V.2~V[^M =1ltX+
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}^Ymg7wA class unary_op
/FJ.W<hw {
V8KdY=[ Left l;
xgp 6lO [ ~?6M4!u
public :
~W/|RP7S IN^dJ^1+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zjE|UK{ v79k{<Ln template < typename T >
S[zETRSG struct result_1
2.p?gRO {
n3z]&J5fr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pZxuV(QP` } ;
o|en"?4 /E %^s3S. template < typename T1, typename T2 >
2K:Rrn/cR struct result_2
{u}d`%_.M {
=# /BCL7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hnYL<<AA } ;
fvE:'( #? n=F|bW template < typename T1, typename T2 >
OK] _.v} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rbt/b0ET {
DYf3>xh>xb return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(J6>]MZ#) }
/}\Uw HuI?kLfj\ template < typename T >
UwtL vd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5mqwNAv {
'g5 Gdn return OpClass::execute(lt(t));
UG !+&ii| }
90Sp( 0FAe5
BE7
} ;
9 $&$Fe -bP_jIZF;g alp}p 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
P:OI]x4 好啦,现在才真正完美了。
q?##S' 现在在picker里面就可以这么添加了:
;h~v,h EP'I template < typename Right >
1F,>siuh , picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
FW@(MIH {
zn)Kl%N^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z#vU~1W }
7Zw.mM!i 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。
2kfX_RK )` z{T ,9.-A-Yw }7HR<%<7 qdNt2SO 十. bind
ISDeLUihY 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。
+1pY^#A 先来分析一下一段例子
5H^" ExxD
w_VGT s(0"r. int foo( int x, int y) { return x - y;}
Hx?OCGj=S* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
yx\I&\i bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^q}cy1"j" 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。
zgn~UC6& 我们来写个简单的。
Q<O(Ix 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[/Vi*Z 对于函数对象类的版本:
oYmLJzCf i_{b*o_an template < typename Func >
j3 Ps<<eA struct functor_trait
E[a|.lnV {
igO,Ge8} typedef typename Func::result_type result_type;
Qq{>]5<
} ;
I&JjyR 对于无参数函数的版本:
&UxI62[k mmvo
>F" template < typename Ret >
,!>1A;~wT struct functor_trait < Ret ( * )() >
;)XB' {
Hs`j6yuc9 typedef Ret result_type;
/'QfLW>6 } ;
MO%kUq|pg 对于单参数函数的版本:
231,v,X[ vp4NH]fJ template < typename Ret, typename V1 >
^~DDl$NH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#`o]{UfW {
I3hN7 typedef Ret result_type;
y!u=]BE
} ;
*LOUf7` 对于双参数函数的版本:
;6655C ~cH3RFV template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5DS'22GW` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
htu(R$GSM {
$d\>^Q typedef Ret result_type;
2H9;4>ss } ;
)WH;G:$&" 等等。。。
UAEu.AT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
UlQS]f~ tDQuimYu7 template < typename Func >
]9PQKC2& struct func_return
Me2qOc^Z- {
sL!+&Id| template < typename T >
',bSJ4)Y struct result_1
zPc kM) {
| IB4-p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P}~nL
} ;
kK~,?l %U?1Gf e template < typename T1, typename T2 >
G7NRpr struct result_2
q+{$"s9v {
B&rw R/d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
73kU\ux } ;
0WI@BSHnM } ;
HY2*5#T 7'zXf)! NbPNcjPL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jz$ ]"\G# ;!(GwgllD template < typename Func, typename aPicker >
9/#?]LJ class binder_1
Xy]Pmt {
yvIzgwN%s! Func fn;
P$#{a2 aPicker pk;
SX]uIkw public :
5j~1%~,# wfQ^3HL template < typename T >
b Od<x
>@ struct result_1
FH)_L1n {
>K n7A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&>A<{J@VL } ;
u"gtv A-f,&TO template < typename T1, typename T2 >
9A,ok[J struct result_2
4Kh0evZ {
bPA >xAH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N~|Z@pU" } ;
X" Upml mlix^P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
iHKX#* y$y!{R@ template < typename T >
R3|r`~@@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MqjdW {
%R^*MUTx return fn(pk(t));
+3[8EM#g }
b?K`DUju{0 template < typename T1, typename T2 >
Ctx`b[&KXX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8(>2+#exw {
xi[\2g+ return fn(pk(t1, t2));
)F_nK f"a }
-pW*6??+? } ;
Q<>b3X>O ~@$RX:p Sjp ]TWj 一目了然不是么?
\b*z<Odv 最后实现bind
{I8C&GS W1_.wN$,5 /|m0)H.> template < typename Func, typename aPicker >
X]}:WGFM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&embAqW: {
k}]M`ad return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9Cz|?71 }
ha?M[Vyw4Q dJ{q}U 2个以上参数的bind可以同理实现。
iAo/Dnp2J 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。
]j0/.pG $38)_{ 十一. phoenix
N/78Ub Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k~*%Z!V}C .Ta (v3om% for_each(v.begin(), v.end(),
)&j@ ={0 (
#%g>^i={ky do_
G%ZP` [
G|YNShK4=9 cout << _1 << " , "
|:]}u|O ]
m5v IS .while_( -- _1),
;;|.qgxc~ cout << var( " \n " )
a"&cm'\lL )
+c$:#9$ | );
_FxeZ4\ @{"?fqo 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:
MK(~ 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
s:3b. *t< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`|2g&Vn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
14DhJUV"b c~+KrWbZ~ )=VAEQhL- template < typename Cond, typename Actor >
wJC F"e class do_while
DTlId~Dyq {
( 8X^pL Cond cd;
@b!W8c 6 Actor act;
waU2C2!w public :
@H8DGeM template < typename T >
(K_{a+$[ struct result_1
V8Ri2&|3 {
c \;_jg typedef int result_type;
O-huC:zZh } ;
m}7Nu cn Ohj do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e%EO/ 2" msY6zJc` template < typename T >
"W~vSbn7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R.cR:fA
{
>p'{!k do
]!j%Ad {
]T6pH7~ act(t);
v[r8-0c }
>}: while (cd(t));
1m5*MY return 0 ;
n,d)Wwe_`y }
n(`|:h" } ;
"n_X4e+18P v-BQ>-& s %>$Puy\U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*`8JJs0g 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。
loC~wm%Ql 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。
D^gS.X ^ 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。
[X91nUz# 下面就是产生这个functor的类:
wh)F&@6 R! 0*_E'0L8e ,OERDWW|6 template < typename Actor >
|Sm/s;&c6 class do_while_actor
]6F\a= J {
f>bL
}L Actor act;
A'.=SA2.Y public :
H~^)^6)^T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'4SDAa2f l))Q/8H template < typename Cond >
\VA*3U^@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D*j^f7ab } ;
#IJeq0TVB \Hdsy="Dnh lF_"{dS_6( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-QwH| 最后,是那个do_
px*1 3" XDHi4i47`o 050,S`%<g8 class do_while_invoker
tHAe {
L^r & .N\ public :
;s;3cC! template < typename Actor >
~>HzAo9e do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[Ky3WppR {
x
FWhr#5, return do_while_actor < Actor > (act);
>lfuo }
lj UdsU w } do_;
l&}}Io$?@
NSBcYObX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
b]fx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
dOa9D 最后来说说怎么处理break和continue
4"_`Mu_% 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。
#=VYq4B= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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