一. 什么是Lambda
bMN@H\Ek 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{O^TurbTFA 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,
i;o}o*= I^~=,D {L@+(I 0K<x=-cCB class filler
.,3Zj / {
^rv"o:lF public :
Rj[hhSx 2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&<,SV^wag } ;
]^=|Zd- qib7Z]j KRYcCn 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:
fb\DiKsW ugYw< ep+ (1 CJw: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M[, D * 4%
HGMr AL$W +') 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^=EjadVQ 'p%=<0vrr ZJ;LD* *'D=1{WZ! 二. 战前分析
gH %y 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。
w
|_GV}#_ 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
\6sqyWI
% xXX/]x> A\K,_&x1Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kt^yj"C> /* --------------------------------------------- */
NYBe"/}GS vector < int *> vp( 10 );
KOjluP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R A:jzht /* --------------------------------------------- */
![ZmV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
57~Uqt /* --------------------------------------------- */
[,=d7*b(l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_%Bz,C8 /* --------------------------------------------- */
Lf. 1>s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CSL#s^4T /* --------------------------------------------- */
gv#4#] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
OifvUTl9b mN;+TN'?{ iq?l#}] eNRs&^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
!X|k"km" 1._1, _2是什么?
{<2>6 _z 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。
hd
B
|#t 2._1 = 1是在做什么?
[*8Y'KX < 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。
8tLHr @%% 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。
XS?gn.o\ "PMQyzl +t9 8@ 三. 动工
?aBj# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mEFw|M{ n@!wp/J, %KtU1A([" !}y1CA template < typename T >
\fZiL!E^7 class assignment
c'Z:9?#5 {
rK1-Mu T value;
Z!6UW:&~7 public :
?
-3\ assignment( const T & v) : value(v) {}
k[\a)WcY8 template < typename T2 >
o#>a 5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
B**Nn!}0 } ;
r}_lxr DG(%-w8p" /.R<,/gj
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
X\Y}oa."A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F8<"AI V1B(|P _qn?2u3mnR #)s!}X^ class holder
Fj1NN {
h >-'-Hx+ public :
BcQEG *N template < typename T >
h[kU<mU"T assignment < T > operator = ( const T & t) const
b9~A-Z {
3`*Kav>" return assignment < T > (t);
+r]zs^' }
a 7#J2 r } ;
\'Ssn(s 5\bJR0I@ ^C/ 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:
!^w
E/ Ipe n static holder _1;
DkDoA;m Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9CJ(Z+;OM +5!&E7bcd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{u"8[@@./ 而不用手动写一个函数对象。
Apj; H4:&%"j7
?>$l 0
Y>M=| 四. 问题分析
!E2W\chi 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。
` qUX. 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。
Es!Q8. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
IXpc,l ` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jq-l5})h 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h|D0z_f ;W]\rft[ 五. 问题1:一致性
rf.`h{!! 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?|
8)L*AdDAW! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
WBr59@V : g6n,p_# struct holder
8`=v. {
DY\J[l<< //
(UL4+ta template < typename T >
(W[V?!1 T & operator ()( const T & r) const
DF_X {
t$J.+} }I return (T & )r;
$,3J7l3 }
= &tmP } ;
-C-yQ.>\T# )Ry<a$Q3 这样的话assignment也必须相应改动:
Qkcjr]#^$ ) ;FS7R
template < typename Left, typename Right >
"ZrOrdlg+A class assignment
zmI] cD@G {
%<0eA`F4 Left l;
z//VlB Right r;
!cSq+eD public :
'n;OB4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)G~w[~ template < typename T2 >
Ts.wh>` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8|6
4R: } ;
A1"SLFY >R\lqLILb, 同时,holder的operator=也需要改动:
l+*&:Q/ 0[Ht_qxb template < typename T >
3djC;*,9, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xtfBfA {
mN|r)4{` return assignment < holder, T > ( * this , t);
FAsFjRS }
-VxDNT}Tr gw36Ec<M 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。
/w (e 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q_kdCO{:df t] aea*B return l(rhs) = r;
-=`#fDvBn 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。
0@I S 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"ZwKk
G ,<-G<${ template < typename Tp >
#|[
M?3 class constant_t
PjKECN {
^r6!l. const Tp t;
[F!Y%Zp
public :
A@hppaP! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
U8.7>ENnP& template < typename T >
]\ !5}L const Tp & operator ()( const T & r) const
3 ZEB {
T*g:#
^4 return t;
+N`ua }
J(DN! } ;
9KWuN:Sg LbEM^D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.*g0w`H5pU 下面就可以修改holder的operator=了
':{>a28= t>=fTkB template < typename T >
1u3,'8F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Rk!X]-`= {
\K`L3*cBKK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
GZI`jS"lU }
'k;rH!R s\!>"J bAQ 同时也要修改assignment的operator()
#$1Z >zAUW[]C:I template < typename T2 >
(T`E!A0I\? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;X*cCb`h 现在代码看起来就很一致了。
X+UJzR90 *na?n2Yzt 六. 问题2:链式操作
c\a_VRN>r 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'5&s=M_ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8NyJc"T<. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[
ol9|sdu 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
>
pI;%' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
PB;eHy 3k#~yaoI template < typename T >
y;_% W struct result_1
cufH?Xg< {
UMAgA!s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dXF^(y]l } ;
DC{>TC[p1k ,) J~ ,^f6 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
}gJ (DbnV T5a*z}L5 template < typename T >
/c
uLc^(X struct ref
lpz2 m\ {
wgCa58H76 typedef T & reference;
M#(+c_(r } ;
|{CfWSB7~@ template < typename T >
8Z(Mvq]f& struct ref < T &>
*98$dQR$ {
^R:cd8+?% typedef T & reference;
%CK^Si%+ } ;
^fZ&QK s"t$0cH9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,l<6GB2\ uEX!xx?Q# template < typename T >
JvY}-}?c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
dC RyOid$ {
|yx6X{$k return l(t) = r(t);
8F._9U-EN }
Y "/]|'p 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。
,7<f9 EVY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"'D=,* : |>Gc39`t 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
EK4d_L]I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
sBcPq SMby _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
O)[1x4U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\otWd 最后的布局是:
4^M Add
gLOEh6 / \
AvfNwE Divide 5
#{?qNl8F*J / \
@3zg=?3 _1 3
!QvZ<5( 似乎一切都解决了?不。
+0OLc2
)w 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。
tCdqh- 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。
c@8 93<_ 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:
Za1QC;7 K*~0"F>"0 template < typename Right >
H ' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UEguF& Right & rt) const
ljb7oA3cP4 {
=>_\fNy return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'IwNTM }
u
fw ]=h) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RS8Hf~0G 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。
\SBc; 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。
>k (C 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。
b45-:mi! 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。
~{jcH 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?
"hsb8- 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:
LU={")TdQ ]"?)Z template < class Action >
@0/+_2MH- class picker : public Action
v_DedVhe {
5yP\I+Fm public :
]x(!&y:h picker( const Action & act) : Action(act) {}
{0WHn.,2Y // all the operator overloaded
Z'.AA OG } ;
0@%v1Oja *2,VyY 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。
eS~LF.^Jw 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:
TA4!$7b$ E>D_V@,/ template < typename Right >
uC(V picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0"f\@8r( {
G;l_|8<t#\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sM `DL }
:g Wu9Y|{ 1pgU}sRk Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(&F
,AY3A 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。
uFinv2Z' |R/%D%_g template < typename T > struct picker_maker
A;]}m8(* {
1=d6NX)B typedef picker < constant_t < T > > result;
V<T9&8l+: } ;
<h:x= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P&*2pX: {
@emK1iwm typedef picker < T > result;
Ezd_`_@R } ;
b?tB(if!I j~[z2tV 下面总的结构就有了:
|}Nn!Sj>#; 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。
#."-#"0 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。
CTq&-l:f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Nh_Mz;ITuu 至此链式操作完美实现。
#_^Lb]jkM e#$]Y?, G}b]w~ML~ 七. 问题3
#Y
a4ps_ 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。
ix)M`F%P3 RC7]'4o template < typename T1, typename T2 >
4NheWM6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UCB/=k^m {
5YeM%%-S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I
8`VNA&b }
3KlbP gd`!tRcNY 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:
i:Y^{\Z?V +M\`#i\g> template < typename T1, typename T2 >
g| I6'K!< struct result_2
$5aV:Z3P {
z[L8$7L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
N"Zt47( } ;
@#T|Y& @tNz Q8 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
R;uvkg[o 这个差事就留给了holder自己。
8]/bK5` v3~? ;f,l
_=F=`xu template < int Order >
}ppN k:B class holder;
<Tzrj1"Q3 template <>
5\:^y'g[ class holder < 1 >
0zmE>/O+ {
Z>:NPZODf public :
`yrB->|vG template < typename T >
L*xhGoC= struct result_1
cQy2"vtU {
zPn+V7F typedef T & result;
4'/nax$Bx; } ;
gY/"cq template < typename T1, typename T2 >
{Aw#?#GPW struct result_2
[9evz}X {
%[Wh [zZy typedef T1 & result;
\XCe22x] } ;
J\twZ>w~0 template < typename T >
^c"jH'#.L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'3/4?wi {
O_oPh] x) return (T & )r;
`u3EU*~W }
y\4L{GlBM template < typename T1, typename T2 >
)~)J?l3{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f-vCm 5f {
le|~BG hL return (T1 & )r1;
89pEfl j2 }
UZ\u;/} } ;
\A 2r] K[Y I4pt7 template <>
@ym v< Mo class holder < 2 >
QwW&\h[8? {
Y,<{vLEC public :
]7W&JKmA& template < typename T >
:~&~y-14 struct result_1
c}lb%^;)E {
VA6} typedef T & result;
4VJ-,Z } ;
D=j-!{zB template < typename T1, typename T2 >
6Zm# bFQ struct result_2
q;T{|5/O {
s4X>.ToMC typedef T2 & result;
k:t]s_`< } ;
Yb|c\[ % template < typename T >
2b}t,&bv? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KrgFKRgGj {
hZ?Rof return (T & )r;
7Wf/$vRab }
4[m`# template < typename T1, typename T2 >
{Z(h.de typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V\ZG d+? {
W9 GxXPA return (T2 & )r2;
!Q2d(H>
}
XRM_x:+] } ;
h5*JkRm xI #9 #++lg{ 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> >。
Yg]-wQrH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M8kPj8}{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+nrbShV l+xX/A) return l(i, j) = r(i, j);
jFQQ`O V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~ (|5/
p7t {j.bC@hWw return ( int & )i;
Ec3}_` return ( int & )j;
|7'df &CA 最后执行i = j;
hci6P>h<ia 可见,参数被正确的选择了。
$O&b`` pA'4|ffwe zqim R#u cvn@/qBq*t "%`1]Fr 八. 中期总结
1{)5<!9! l 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
K[I=6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d~9A+m3b_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I&D5;8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,?J! |^&b8 ePOG}k($/% ],@rS9K C)[,4wt, @E&J_un 九. 简化
NW~N}5T 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。
>!eAM ) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,`'Qi%O 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:
@6Y?\Wx$w 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v [wb~uw\ +-*/&|^等
:}He\V 2. 返回引用。
9P1OP Xv*p =,各种复合赋值等
+SP{hHa^ 3. 返回固定类型。
nHM~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:(/~:^! 4. 原样返回。
LdYB7T,
operator,
v> LIvi|] 5. 返回解引用的类型。
h9t$Uz^N operator*(单目)
VACQ+ 6. 返回地址。
&|s0P operator&(单目)
R6` WN 7. 下表访问返回类型。
iOd&BB6 operator[]
<wk!hTmW 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qmkAg }2 operator<<和operator>>
lEH65;Nh* _F6OM5F"N 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。
:i0uPh\0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$njUXSQ; S3q&rqarC% template < typename Left >
XQY#716) struct value_return
8r*E-akuyr {
cXA
i k- template < typename T >
Eq% } struct result_1
Y@;CF {
&C`Gg< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E(*0jAvO[z } ;
J?*1*h DwM)r7<Ex template < typename T1, typename T2 >
U\g/ 2dM struct result_2
F6|TP.VY_. {
7o7)0l9! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ew>XrT=Zm } ;
()Y~Q(5ji } ;
z 9vInf@M 3U<cWl@ OSRp0G20k\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dcDyK!zz" !8TlD-ZT/ 下面我们来剥离functor中的operator()
MUaq7B_> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
prWk2_D;* K?6jXJseb return l(t) op r(t)
eQ$Y0qH1E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!44/sr' return op l(t)
sfpZc7 return op l(t1, t2)
Q)~aiI0 return l(t) op
b:U$x20n$ return l(t1, t2) op
t;|@o\ return l(t)[r(t)]
Xc =Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:N:yLd} & KN^=i5K+Y 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:
qEyyT[: 单目: return f(l(t), r(t));
Z_LFIz*c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^P[e1?SZG 双目: return f(l(t));
PIJr{6B/PA return f(l(t1, t2));
K%,2=. 下面就是f的实现,以operator/为例
4.k0< e6`Jbu+J<f struct meta_divide
;0Q4<F {
E@z<:pG{ template < typename T1, typename T2 >
&yct!YOB2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?j'7l=94A {
DF&(8NoX~ return t1 / t2;
J!AgBF N4 }
I&fozO
} ;
U&g@.,Y# $POu\TO 这个工作可以让宏来做:
)cW#Rwu_A4 oTEL?hw5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
uF X#`^r` template < typename T1, typename T2 > \
yks__ylrl( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
q}b
dxa 以后可以直接用
"0V.V>-p DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?1*cO:O 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8Q.T g. (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
])[[ V!1 OyStq i )\1QJ$-M& 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
KKb,d0T[ 46}g7skD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.ODU class unary_op : public Rettype
y;4OY {
4(#'_jS Left l;
1NbG>E#Ol public :
MS
nG3]{z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C>ICu*PW D.r<QO~6B template < typename T >
2+RUTOv/d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VRVO-Sk {
M f}~{+ return FuncType::execute(l(t));
c_dVWh e }
zKyyU}LHH b10cuy|a/X template < typename T1, typename T2 >
E`kG-Q5Dw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'@a}H9>} {
aEBu *`-j return FuncType::execute(l(t1, t2));
DMAIM|h }
T"(&b~m2b4 } ;
Yc`o5Q\> +xRK5+}9 L\37xJo 同样还可以申明一个binary_op
TeMHm?1^ b}2ED9HG\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mbKZJ{|4s class binary_op : public Rettype
kq?Ms|h {
^8]NxV@l Left l;
)~&CvJ Right r;
aacpM[{f public :
n|6Ic,:[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aR[JD2G uY{|szC^2 template < typename T >
2\)xpOj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mWv3!i;G<s {
hM_lsc return FuncType::execute(l(t), r(t));
0$(WlP| }
'HO$C,1] kF3k7,.8& template < typename T1, typename T2 >
kc2PoJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lt2u,9 {
kT|dUw9G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\9.bt:k@OT }
ru'F6?d } ;
m1j*mtu QpF;:YX^3 vXev$x=w- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
2d>z1%' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H(H<z,$}T DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Oylf<&knF\ 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。
M#ZcY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#9=Vg 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。。。
'%>=ZhO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W4t;{b 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)
E}%B;"b/Tj 下面是修改过的unary_op
{Je[ZQ$ ?)/#+[xa template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W= ig.- class unary_op
<'}YyU= {
52Yq Left l;
#`~C)=- +<'Ev~ public :
-TLlwxc^% s'3
s^Dd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[RS|gem` )Fc%+TpKi template < typename T >
HUcq%. struct result_1
6 [k\@&V- {
.4S.>~^7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]z;P9B3@& } ;
<g-9T -Ky H!c@klD template < typename T1, typename T2 >
u+dLaVlLJ struct result_2
} FE>|1 {
k3~}7]O) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b jy Zk_\ } ;
OwuE~K7b{ aasoW\UG template < typename T1, typename T2 >
5b5x!do typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|Yx~;q: {
+u.1 ;qF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\c,ap49RC }
;i4Q| f}6s
Q5 template < typename T >
o5d%w-' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tE.FrZS {
G`+T+ return OpClass::execute(lt(t));
A4Ru g\p] }
#HYr0Tw6` Nv$R\' 3 } ;
Id*Ce2B PYQ;``~x W=lyIb{?^0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mD/9J5: 好啦,现在才真正完美了。
@efh{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"_P;2N6 8<5]\X template < typename Right >
rW<KKGsRWQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+\x,HsUc" {
[2>yYr s_= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U] ~$g}!) }
(DJ"WG 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。
FSP+?(( eP.wOl w2Us!<x >f^r^P Y1L[;)H n 十. bind
Uq[>_"} 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。
uyO/55;HO 先来分析一下一段例子
m&xW6!x ``V"
D lvdf^b/
j int foo( int x, int y) { return x - y;}
9Q.rMs>qj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
d^@ dzNv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ki4r<>\l{H 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。
-^K"ZP1 我们来写个简单的。
V08?-Iz$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@_-hk|Nl@ 对于函数对象类的版本:
;m0~L=w \4&fxe template < typename Func >
=FlDb
5t{ struct functor_trait
.I$qCb|FP {
\?w2a$?6w typedef typename Func::result_type result_type;
>c1!p]&V } ;
NYt&@Z}] 对于无参数函数的版本:
>/g#lS 5 PZ2;v< template < typename Ret >
:C7_Jp*Qv struct functor_trait < Ret ( * )() >
nR7d4) {
[\'%?BH(^ typedef Ret result_type;
t;\kR4P } ;
81](T< 对于单参数函数的版本:
f}aL-N~ ]-PH^H template < typename Ret, typename V1 >
{^
qcx 8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.O74V~T {
pqk?|BvpK_ typedef Ret result_type;
H0:E(}@ } ;
gGvz(R:y 对于双参数函数的版本:
gRrL[z |^0XYBxQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
H]P.
x!I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
J
cPtwa;q@ {
*,3SGcYdJj typedef Ret result_type;
J{'>uD.@ } ;
3?[dE< 等等。。。
u&1q [0y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~:0sk"t$1 qJ;jfh! template < typename Func >
#G.ulX struct func_return
3%l*N&gsg: {
wi;Br[d template < typename T >
}]e-{C} struct result_1
(g EBOol {
N<|@ymi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kEJj=wx } ;
.GV;+8HzS 5G::wuxk template < typename T1, typename T2 >
S-P/+K6 struct result_2
e_#._Pi {
8hXl%{6d3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RzxNbeki[W } ;
;P;-}u } ;
7/!8e.M\ a,xycX:U ks"|}9\%< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
S-Wz our, %kv0Wefs template < typename Func, typename aPicker >
R,gR;Aarw class binder_1
\Npxv {
Q(@U2a8 Func fn;
3cFf#a # aPicker pk;
AZ0;3<FfLp public :
H+1-] 'g` ,X#2\r<| template < typename T >
9`wZz~hL" struct result_1
<nE>XAI_7 {
`q?8A3A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BZ:H`M`n } ;
--PtZ]Z A$<.a'&T! template < typename T1, typename T2 >
gMY1ts}Z struct result_2
Lilr0|U+ {
l%[EXZ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?6yjy<D)$e } ;
z,Medw6[ @GkILFN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
u&`XB|~ >CrA;\l template < typename T >
XR+Y=R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<%($7VMev {
" |Xk2U return fn(pk(t));
os,* 3WO }
}#.L7SIJ<J template < typename T1, typename T2 >
y603$Cv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^X0P'l&D2 {
YwteZSbp6M return fn(pk(t1, t2));
iEd\6EZ }
1HXjN~XF } ;
DAS/43\ J]v%q," aIJt0; 一目了然不是么?
~5_Ad\n9 最后实现bind
pv*,gSS Y'yH;Mz (}a8"]Z template < typename Func, typename aPicker >
9bP^`\K[N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q-.,nMUF {
SNfr"2c'h~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Px$/ _`H }
0TCBQ~ " {aY%gk?y#> 2个以上参数的bind可以同理实现。
plUZ"Tr 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。
M\sN@+ eb.O#Y 十一. phoenix
3x5JFM Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[baiH|5> !+1<E*NQ S for_each(v.begin(), v.end(),
uZc`jNc\ (
ZNf6;%oGG do_
{)"iiJ [
'>&^zgr cout << _1 << " , "
} ~h3c| ]
M*z~gOZ .while_( -- _1),
#1`-*.u cout << var( " \n " )
>xF/Pl )
#N#'5w-G );
FuVnk~gq v\!Be[ ? 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:
Y]NSN-t 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
\]%6|V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qDv93 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9F4Dm*_< <\Eh1[F 'ixwD^x template < typename Cond, typename Actor >
{XNREjhm class do_while
)f}YW/' {
R<[qGt|L Cond cd;
:A1{ d?B Actor act;
_9JhL:cY public :
cV 5CaaL template < typename T >
2@9Tfm(= struct result_1
dls
ss\c^M {
JQ,1D`?.a typedef int result_type;
[ JpKSTg[ } ;
`&KwtvkdI vY%d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>H'4{| {7 $c8i template < typename T >
WKT4D}{1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`wus\&!W {
MOsl_^c do
[21=5S {
.#1~Rz1r act(t);
9A}# 6 }
jqv- D while (cd(t));
Tsgk/e9K2? return 0 ;
4"{ooy^Q }
2ggdWg7z } ;
^~G8?]w ^SxY IFL &GlwC%$S 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U4gF(Q 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['#\uI 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。
@c<3b2 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。
LUuZ9$t0J" 下面就是产生这个functor的类:
J13>i7]L% hJDi7P <4_X P.N template < typename Actor >
5#> 8MU?& class do_while_actor
#gp,V#T {
`|,`QqDQ Actor act;
}*lUah,@ public :
aCQ?fq do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>Y
#t`6,! 3T"j)R_=l template < typename Cond >
> `n,S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/h*>P:i]. } ;
P^w#S Z2TL #@ h<Ft_#|o[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
HvM)e.! 最后,是那个do_
U}MXT<6 cJ1#ge%4 31rx-D8o class do_while_invoker
wm)#[x # {
bKrhIU[ public :
W6"v)Jc>_ template < typename Actor >
KcK>%% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VwOW=4`6 {
7qj9&bEy return do_while_actor < Actor > (act);
t: #6sF }
HRiL.DS } do_;
<FWF<r3F 7Garnd b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
dgA-MQ5{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Xb{
[c+. 最后来说说怎么处理break和continue
(xVsDAp=@ 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。
|P -8HlOr 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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