一. 什么是Lambda
]ZbZ] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
S5,y!K]C~ 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,
;PA^.RB [yEH!7 C{5bG=Sg~ M%vZcP class filler
@[s+5_9nk {
Rg3cqe#O/ public :
mF6 U{= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5, j&-{0W } ;
BJL*Dihm[ 2qN|<S& (L2:|1P) 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:
-J`VXG:M IHrG!owf i'\7P-a T2%{pcdV/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fbjT"jSzw av!'UZP N!TC}#}l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gQ0W>\xz ,P T5-9 m l>J>?b=x"[ Q|CLis- 二. 战前分析
:
U Yn 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。
*%(BE*C} 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
zYz0R:@n+ 0C,2gcq M?nYplC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JtB]EvpL} /* --------------------------------------------- */
({5`C dVi vector < int *> vp( 10 );
F.DRGi.i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
T``O!>J /* --------------------------------------------- */
v=Y)
A ? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U7(t >/ /* --------------------------------------------- */
(H*EZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d*===~ /* --------------------------------------------- */
?S~@Ea8/M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"L)=Y7Dx /* --------------------------------------------- */
kuZs30^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q
?qpUPzD ,5
A& B S^P&TR! WS7a]~3' 看了之后,我们可以思考一些问题:
4b}94e@(N 1._1, _2是什么?
S*D Bzl 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。
$.g)%#h: 2._1 = 1是在做什么?
+Y9n@` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#6'+e35^ 8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
;"1 br[n5 W3h{5\d! 三. 动工
P*kKeMl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DH*=IzcJf vp_$Ft-R R3<2Z0lqy yaw33/iN template < typename T >
>+3tOv3: class assignment
w<o#/J9 {
&UV=<Az{ T value;
.>;}GsN& public :
fN-y8 assignment( const T & v) : value(v) {}
XVRtfo template < typename T2 >
V1
:aR3*! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1f/8XxTB } ;
KD*q|?Z F,NS:mE ss4<s
5:y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
flr&+=1?D 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qUuvM 1^HUu"Kt Zi4Ektj2 wfJ["
q class holder
z"*$ . {
WokQ
X" public :
)`V__^ template < typename T >
t%'0uB#v1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
}2;{}J {
D_(K{?KU return assignment < T > (t);
1}#RUqFrvS }
L74Sx0nk= } ;
28jm*Cl8 GO|EeM!iB \.AI;^)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:
2TZ+R7B? -y1t;yU.L static holder _1;
Z,ZebS@yG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#2U4}#Mi 8>(DQ"h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OD~TWT_ 而不用手动写一个函数对象。
wRLj>nc Hrdz1:#6, aN}l&4d zr1,A#BV 四. 问题分析
uV'w0`$y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<Ky6|&! 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
J@4,@+X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HbUadPr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`tjH#W` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xSal=a;k :87HXz6]jS 五. 问题1:一致性
,2y" \_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
G1`H
H& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I$#)k^Q UN"U#Si) struct holder
IY=CTFQ8lm {
4[$D3,A //
@U;U0
template < typename T >
~?x
`f+ T & operator ()( const T & r) const
U(t_uc5q {
iI.d8}A return (T & )r;
G"'[dL)N> }
HsQ\xQ"k! } ;
5uJ{#Zd s/=.a2\ 这样的话assignment也必须相应改动:
^HM9'*&KJ B<A=U r template < typename Left, typename Right >
iO?Sf8yJ: class assignment
|x ~<Dc>0* {
i(l'f# Left l;
1}$GVb%i Right r;
G;CB%qXI public :
F]"Hs> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lbg^ 2|o~~ template < typename T2 >
V.8pxD5s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mn;Wqb/ } ;
&\_cU?0d ?7:?OX 同时,holder的operator=也需要改动:
8pQ:B/3= #!n"),3 template < typename T >
+ mqz)-x assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^^{gn3xJ {
,svj(HP$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
K#LG7faj }
RlH~<|XK XJ.ERLR. 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。
.bT|:Q~@{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\XUG-\$p =%Yw;%0)Y return l(rhs) = r;
YhzDi>hob 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。
w=txSF&Qr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'/@]V 1Z+\>~8 template < typename Tp >
=rrbS8To= class constant_t
fcC?1M[BP~ {
>[U.P)7; const Tp t;
*k7vm%#ns public :
;J)8#| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7rdPA9 template < typename T >
pJK}9p=4` const Tp & operator ()( const T & r) const
|4XR [eX {
/h!Y/\ kI return t;
"V:24\vO }
)7j CEA03 } ;
M-B - Yiq8>| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
s=uWBh3J 下面就可以修改holder的operator=了
).Ei:/*j
.LX8ko template < typename T >
yM8<)6= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J3$Ce%< {
KP[H&4eoC return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#Ang8O@y }
#O
|Z\|n Fk 5; 同时也要修改assignment的operator()
U/|H%b u7Xr!d+wR template < typename T2 >
#78P_{#! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s|1BqoE 现在代码看起来就很一致了。
k$hNibpkt Nd"Rt 六. 问题2:链式操作
gmY*}d`
'f 现在让我们来看看如何处理链式操作。
p=U/l#xO 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。
VS:UVe 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。
cVR3_e{&H 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。
=>0+BD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
aC&ZV}8of zP|y3`.52 template < typename T >
<KFE.\*Z4 struct result_1
*FwHZZ~U {
?rD`'B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^lP_{c } ;
?QnVWu2K 0V:DeX$bZ 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:
B f_oIc ;bZIj`D( template < typename T >
/cy'% .! struct ref
SQZUkKfb {
-%U 15W; typedef T & reference;
% 1+\N } ;
.o2]ndT/J template < typename T >
[;Q8xvVZ' struct ref < T &>
8"#Ix1# {
b$24${*' typedef T & reference;
KXgC]IO~ } ;
&tULSp@J b83__i 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
w
:w +!I7(gL template < typename T >
xz+Y 1fYT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$=c79Al( {
tp3>aNj return l(t) = r(t);
NdS6j'%B@7 }
T/_JXK>W 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!kz0([ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*hHy>(* ,u^S(vxyz 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
V0gk8wD _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Ch1+YZG _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
lD8&*5tDmP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{ZS-]|Kx 最后的布局是:
$Yr'`(Cbc Add
,6zH;fi / \
y=H^U. Divide 5
!*0\Yi,6 / \
r3@Q(Rb _1 3
5ml^3,x 似乎一切都解决了?不。
)Tc eNH 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。
.oJs"=h:m 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。
cm8-L[>E 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:
7-oH >OF^ rpgr5> template < typename Right >
5dVSir assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
brkR,(#L3 Right & rt) const
1`tE Hu. {
LvJ')HG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?Jlz{ms I }
Ty"OJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D&{7Av 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。
R;P>_ei(LK 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。
<"uT=]wZ= 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。
o@`&
h}
$ 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。
[mSK!Y@u 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?
^KU:5Bn 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:
i>9/vwe CjzfU*G template < class Action >
oRM,_ class picker : public Action
fb5]eec {
7L[HtwI public :
|S5N$[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
6?/$K{AI // all the operator overloaded
<ByR!Y } ;
8t$a8 PE t5z6{` 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。
`L(AvSR 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:
y)W.xR Ge+&C RhyX template < typename Right >
W^2Q"c#7F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{d\erG( {
()}B]? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1n! JfsU }
APT'2-I_ AW8" @ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P!C!E/Jf5 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。
ny5=
=C{9 |H.(?!nTb template < typename T > struct picker_maker
q|,I\H5} {
rO%
|PRP typedef picker < constant_t < T > > result;
)*@Oz } ;
D<[4}og&] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\A\a=A[ {
xo0",i
f8 typedef picker < T > result;
,.`";='o } ;
p~h=]o'i 4-`C !q 下面总的结构就有了:
=|n NC 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。
DT # 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。
VVdgNT|}W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
G?)vqmJ% 至此链式操作完美实现。
Eb`U^*A W:uIG-y~ v7O&9a; 七. 问题3
$;%-<*Co 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ga-AhP "Hmo`E B0 template < typename T1, typename T2 >
/xjHzva^ w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w$H=GF?" {
--0z"`@{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,UQ4`Mh^L }
}XCHoB o/9(+AA> 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:
da3]#%i0 $4`RJ{ZJw] template < typename T1, typename T2 >
_pQ9q&i4 struct result_2
guv)[:cd; {
,MwwA@,9- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rMqWXGl`( } ;
" *xQN "F /sENoQR 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
I<*U^e 这个差事就留给了holder自己。
dL>0"UN}- b0]y$*{j H~+D2A template < int Order >
!`vm7FN"u class holder;
xtKWh`[& template <>
3ug{1M3 class holder < 1 >
TuphCu+Oh {
4YkH;!M>ji public :
o@_pV template < typename T >
U]dz_%CRP struct result_1
"])X0z yM {
$=n|MbFl typedef T & result;
/Cr0jWu
_ } ;
j_SRCm~: template < typename T1, typename T2 >
F#@Mf?#2
struct result_2
OWCd$c_( {
%FGPsHH typedef T1 & result;
F ]\4< } ;
.eW}@1+[; template < typename T >
ecA[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FsZF>vaV {
^r^cMksB* return (T & )r;
zbP0! }
\1f$]oS template < typename T1, typename T2 >
.l5y!? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%"j<` {
lyKV^7} return (T1 & )r1;
Mw7 ~:O`
}
GiB3.%R` } ;
a3
wUB E0}`+x template <>
[i.2lt#] class holder < 2 >
N\DEY] {
JP9eNc[ public :
Z~$=V:EA? template < typename T >
F<X)eO]tk struct result_1
TPp%II'* {
L #p-AK typedef T & result;
c]F$$BT } ;
r ,|T@|{ template < typename T1, typename T2 >
qev1bBW struct result_2
<iiu% {
tR!eY t typedef T2 & result;
2|(J<H } ;
GDP@M)~6* template < typename T >
1=OXi!G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_S/bwPj|~y {
"ji4xy return (T & )r;
E=GCq=Uw }
(L8H.|. template < typename T1, typename T2 >
W'rft@J$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wH~Q4)#=o {
]q7\
return (T2 & )r2;
or\
2) }
$I~=t{;"XV } ;
( }5k"9Z _Qs)~ /s
uz>o\ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
e-H:;m5R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+wwpaR` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
J`;G9'n2 ,ju 1:` return l(i, j) = r(i, j);
L{Epkay,{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:51Q~5k4
P~iu|j return ( int & )i;
PX52a[wNDH return ( int & )j;
F4>}mIA 最后执行i = j;
ItHKpTer 可见,参数被正确的选择了。
wx
BQ#OE 0@{K'm/ X !NH?0) ;2kiEATQ
1 UL$^zR3%d 八. 中期总结
"lx}. 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:
o\1"ux;b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`Z>4}<~+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:}FMauHh 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.
[+ObF9= Y(78qs1w 37x2fnC YN9ug3O+ FVT_%"%C9 ]pl g@ 九. 简化
'81$8xxdY 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
,sP7/S)FR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qbu Lcy3 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
#* j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
cG6Q$ +-*/&|^等
h"Yi' 2. 返回引用。
5W>i'6* =,各种复合赋值等
ypwVzCUG 3. 返回固定类型。
Duj9PV`2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8fTuae$^ 4. 原样返回。
Yq4_ss'nB operator,
.<^dv?@ 5. 返回解引用的类型。
l~AmHw
e operator*(单目)
,*?bET
$ 6. 返回地址。
k]`I3>/L operator&(单目)
7=u\D 7. 下表访问返回类型。
LR]P? operator[]
/@lXQM9T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
GfD!Z3 operator<<和operator>>
pY!@w0. 0^*4LM|z 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。
s{x2RDAt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qxG@Zd m[!t7e template < typename Left >
Ex^7`-2,B struct value_return
#JYv1F {
%L}9nc%~eP template < typename T >
$d{{>< struct result_1
;VeC(^-eh6 {
,xuqQ;JX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uXxyw7\W } ;
V9I5/~0c @sav8] template < typename T1, typename T2 >
r^n%PH< struct result_2
]Hc`<P
{
k+'Rh'> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
YDyOhv } ;
|s+[489g'6 } ;
8k2prv^ 0SwWLq FcdbL,}=< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yDWzsA/X NcZ6!wWdE 下面我们来剥离functor中的operator()
(ST/>")L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M-,vX15S Z<;<!+, return l(t) op r(t)
fMlxtj+5
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rg"W1m[k return op l(t)
SWY?0Pu return op l(t1, t2)
QB'-`GwL return l(t) op
:-xp'_\L return l(t1, t2) op
hdQ[=PH) return l(t)[r(t)]
dMCV
!$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5Z]`n d2'9C6t 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:
q62TYg} 单目: return f(l(t), r(t));
79n,bb5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R,x\VX!| 双目: return f(l(t));
=7e~L 3 K return f(l(t1, t2));
={~`0, 下面就是f的实现,以operator/为例
`S2YBKz,1 m%m/#\J E struct meta_divide
_=3H!b = {
~=aGv%vX
template < typename T1, typename T2 >
Q 6{2@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{UQpD {
6P;IKOv^ return t1 / t2;
wWko9h=|mQ }
IfF<8~~E } ;
3:&!Q*i; -8HIsRh 这个工作可以让宏来做:
l"*qj#FD 6c^2Nl8e #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QY8I_VF template < typename T1, typename T2 > \
k]u0US9/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Q[;!z1ur 以后可以直接用
T-xcd DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%E3|b6k\ 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
<,(6*b (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<Rh-1$8F 4};iL) 4 C/ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q{n~v>wU 0\qbJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QxwZ$?w% class unary_op : public Rettype
z2i?7)(?;A {
Mc>]ZAz r Left l;
8c3`IIzAS public :
z'O$[6m6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y>'^<xk QKL5!
L9` template < typename T >
J Xo_l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r50}j {
>k<.bEx(A return FuncType::execute(l(t));
?5K.#>{ }
FTI[YR8?Y 5JK{dis]k template < typename T1, typename T2 >
b7E= u0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bcg\p} {
'!]ry< return FuncType::execute(l(t1, t2));
oL1m<cQo9 }
eh2 w7@7Q } ;
,DqI> vx| n,hHh=.Fu {xi$'r 同样还可以申明一个binary_op
t/yGMR= 7G.IGXK$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%a&Yt class binary_op : public Rettype
.e!dEF)D {
X3tpW`alo Left l;
%L.,:m tq) Right r;
)?^0<l#s public :
iK#5HW{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JBtcl#| 1/c7((]7(, template < typename T >
mg[=~&J^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PEW^Vl-6q {
W&q]bi@C return FuncType::execute(l(t), r(t));
` :eXXE }
~b+4rYNxU_ 4.$<o/M template < typename T1, typename T2 >
HUuL3lYka typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?k<i e2 {
tH,}_Bp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
v
T2YX5k&, }
4`)`%R $ } ;
EpB2?XGA 8fKt6T r@5_LD@f 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
YK!nV , 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f;!1=/5u- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
L#Uk= 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。
^8Tq0>n? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n"N!76 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。。。
~Os"dAgZFY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lZ.x@hDS 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)
JaoRkl?F 下面是修改过的unary_op
5"%r,GM U 1Y6<i8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}` E5I&r4 class unary_op
Rx<m+= {
{Lwgj7|~ Left l;
`*mctjSN jq
yqOhb4 public :
*kY\,r&!P AP'UcA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~McmlJzJG 7dyGC:YuTL template < typename T >
-D?T0> struct result_1
bq/m?; {
{P"$;_Y"< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D+lzISp~e } ;
+ ObP[F 7(rNJPrU~= template < typename T1, typename T2 >
[tGAo/ struct result_2
D^yZ!}Kl {
-'BC*fV r typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0ubT/ } ;
_W'>?e0i CMB:% template < typename T1, typename T2 >
`% k9@k. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6*8"?S' {
+dq&9N/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
];i-d7C }
) (unL`y fDt#<f 4; template < typename T >
6My=GByC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bO]^TRaiJ {
!#j
y=A return OpClass::execute(lt(t));
43-mv1>. }
PeGA+0bm 92!1I$zi } ;
f2ygN6(> 6SI`c+'@5 fgIzT!fyz 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
va F^[/
(g 好啦,现在才真正完美了。
=Ryh@X& 现在在picker里面就可以这么添加了:
M]4qS('[ ,r~pf(nz template < typename Right >
teH.e!S picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)w(-Xc?P {
S+Z_Qf return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GEj/Z};;[b }
\ofWD{*j 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。
1;?n]L`T JX8Hn | Zz}Wg@&
KI)jP(( Oya:{d&= 十. bind
oE\Cwd 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。
>
2_xRn<P 先来分析一下一段例子
2k;>nlVxX $*w]]b$Dn gEcRJ1Q;C int foo( int x, int y) { return x - y;}
.l5y+a' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8*z)aB&f3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'X_8j` ]# 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。
qPqpRi 我们来写个简单的。
X3&-kU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{U@&hE
- 对于函数对象类的版本:
cdiDfiE C^9G \s' template < typename Func >
6-#<*Pg struct functor_trait
2yZ/'}Mw {
Dx`-Kg_p typedef typename Func::result_type result_type;
;D.a |(Q } ;
le60b@2G0 对于无参数函数的版本:
S.&=>
=j#1HI=Fe template < typename Ret >
[&12`!;j struct functor_trait < Ret ( * )() >
l2H-E&'= {
JrlDTNJj' typedef Ret result_type;
4M4Y2fBH } ;
`/?XvF\ 对于单参数函数的版本:
+g/TDwyVH JLgk? template < typename Ret, typename V1 >
!SRElb A;i struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mU0j K@^&M {
qQK0s*^W typedef Ret result_type;
=nPIGI72VO } ;
,dn6z#pb+ 对于双参数函数的版本:
!qGER. 4@ EY+p template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mHCp^g4Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(Z(O7X(/ {
U8TH} 9Q typedef Ret result_type;
U9^o"vT } ;
z }?*1c 等等。。。
L&h@`NPO a 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FvpaU\D <ua` WRQr template < typename Func >
@CGci lS= struct func_return
yQ$Q{,S9 {
|NuX9!S template < typename T >
ueI1O/Mi struct result_1
' cM2]< {
Nl"Xl?y} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;MRK*sfw{ } ;
=AEl:SY+ .quui\I3 template < typename T1, typename T2 >
obA}SF struct result_2
Cka&b {
.*N]SbU<8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0X \OQ; } ;
+c4-7/kE } ;
q8&2M f3 _-{<FZ [I6(;lq2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~)J]`el,Q R(YhVW_l template < typename Func, typename aPicker >
":=\ci]e% class binder_1
Tfasry9'8 {
hF m_`J&" Func fn;
GD*rTtDWn aPicker pk;
]M^k~Xa public :
G@$Y6To[ bogw /)1 template < typename T >
,Sz`$'^c struct result_1
\tv^],^` {
tc-pVw:TV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Std?p{
i } ;
FXLY*eRk TpnJm%9`)t template < typename T1, typename T2 >
</xz
V<Pi struct result_2
K|n%8hRy {
jhRg47A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R#"LP7\ } ;
<4lR B=<>OYH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9, A(|g !4;A"B( template < typename T >
#kGgzO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*[VO03
{
QuB`}rfLf return fn(pk(t));
~rnbuIh }
+#* F"k( template < typename T1, typename T2 >
.\Z/j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kHWW\?O {
2EO WbN}M return fn(pk(t1, t2));
O_v8R7 { }
+/"Ws'5E } ;
7hV9nuW y4N8B:j% ]|H`?L 一目了然不是么?
K)ZW1d; 最后实现bind
h?Y->!' pJg'$iR!/ =1|^) 4M,x template < typename Func, typename aPicker >
X667*L^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6[.#B!;9 {
$ ,:3I*}be return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
k4n4BL }
CBkI!
In2 4n9".UHh 2个以上参数的bind可以同理实现。
!O*'mX 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。
iX&eQ{LB %-nYK3 十一. phoenix
X
jPPgI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
J\@ r~x5G \*a7o GyH> for_each(v.begin(), v.end(),
E=*82Y=B (
xX !`0T7Y do_
z_i(o [
|\}&mBR cout << _1 << " , "
w"PnN ]
f6of8BOg .while_( -- _1),
b(E}W2-t cout << var( " \n " )
@PQ%
xcOC7 )
Os90fR );
kA .U2 (&Kv]-- 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:
hSN{jl{L` 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
5SB!)F] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R^p'gQc$
那么我们就照着这个思路来实现吧:
\X*Es.;|x mRurGaR k4C3SI*`4 template < typename Cond, typename Actor >
3-=f@uH! class do_while
&g;&=<#I {
;c/|LXc\ Cond cd;
pftnFOLO Actor act;
$q$G public :
~cf*Oq template < typename T >
-n:~m
p struct result_1
AT:L&~O. {
i?3~Gog typedef int result_type;
" jBc5* } ;
u?Uu>9@Z )X2/_3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+GYO<N7 ,J$XVvwxF template < typename T >
**G5fS.^W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k#g` n3L {
f,} (=
u do
/!i`K{ {
bo-AM] act(t);
&E?TR
A# E }
Vr^UEu.w? while (cd(t));
Vsj1!}X: return 0 ;
XsEotW }
/&i6vWMhP } ;
=#Z+WD-E o*t4zF&n V+$^4Ht 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0X<U.Sxn 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。
d}w}VL8l 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。
ymW? <\AD, 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。
u*S-Pji,x 下面就是产生这个functor的类:
/'l"Us},^! TOb( sd5)We template < typename Actor >
]3\%i2NM class do_while_actor
`x:O&2 {
h(/& ;\Cr Actor act;
^$AJV%3wI public :
KY'x;\0
g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&v/>P1Z
G KU=+ 1,Jf template < typename Cond >
9_b_O T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
iAr]Ed"9| } ;
yno X=#` 5-RA<d# %HD0N& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W]oILL"d 最后,是那个do_
AX] cM)w OQJ#>*? 6QYHPz class do_while_invoker
ujf]@L? {
#z5$_z?_ public :
so>jz@!EE template < typename Actor >
]@6L,+W" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8~}~d}wW {
RI3GAd
return do_while_actor < Actor > (act);
Gspb\HJ^ }
pt%*Y.)az } do_;
!"LFeqI$lr )tv~N7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=.]{OT 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.O&[9`"' 最后来说说怎么处理break和continue
)B9 /P>c 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。
5D < 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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