一. 什么是Lambda
-UE-v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
R``qQ;cc 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,
tt OsL')| F U%b"gP^ 83|/sWrvh ng\S%nA&J class filler
l$NEx0Dffz {
dv:&N public :
;* Jd#O void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
A#{*A } ;
GH!#"Sl8Z n%hnL$!z :\XD.n-n 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:
EJsb{$u SJmri]4K hHQt4 r'd #=c%:{O{4R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:>u{BG;=79 e!yt<[ph 3Hr%G4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qxNV~aK +-i@R% T/nRc_I+^B SqLKF<tY]/ 二. 战前分析
a'r\e2/e?H 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
iQQJ` 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Ex{]<6UAu *%.*vPJ od>.5{o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XooAL0w /* --------------------------------------------- */
01b0;| vector < int *> vp( 10 );
L!RLw4
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r0,}f\ /* --------------------------------------------- */
F$v
G=3 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|b'AWI81D /* --------------------------------------------- */
w67Pw
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H}/1/5L /* --------------------------------------------- */
[?A0{#5)8x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#N:o)I /* --------------------------------------------- */
0n%`Xb0q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
x
:s-\>RcA o<;"+ @v U-d&q>_@A aE}u5L$# 看了之后,我们可以思考一些问题:
{Ffr l(* 1._1, _2是什么?
bk2vce& 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.#SWfAb2h 2._1 = 1是在做什么?
5 X rn] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
oz QL2 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
bk|>a=o3 G9]GK+@&F 6[i-Tl 三. 动工
_~r>C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&F)lvtt| ]#;JPO#* BQ(`MM@ &j$k58mX template < typename T >
qQQ~[JL class assignment
JL1Whf {
gBN;j T value;
Yd9y8TqJ public :
$Khc?v assignment( const T & v) : value(v) {}
j`bOJTBE template < typename T2 >
5_PD?lg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@d)6LA9Ec } ;
8AK#bna~- :%{8lanO h
c"n? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#u>JCPz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8"? t6Z;5 y3lsAe# r'j*f"uAm 9d
v+u6) class holder
>R6Me*VR {
B<W{kEY public :
J::dY~@ template < typename T >
v vFX\j3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
h[Hw9$31 {
(URWicaB return assignment < T > (t);
Al!P=h }
.Sm7na
K } ;
y'{0|Xj RszqDm Rv }e+5F 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
A@GyKx%x$ v~j21` static holder _1;
J?V8uEly Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l%U{Unwu Rc @p!Xi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&R2 5J$ 而不用手动写一个函数对象。
B#8!8 zUWu5JI w18kTa!4@ :9.ik 四. 问题分析
v#F.FK 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。
2!}5shB 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。
2 g,UdG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
074)(X&:x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
V|Smk;G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bNi\+=v<Ys *1|&uE&_R 五. 问题1:一致性
Q!WXFS 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?|
}Til $TT%H 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!A qSG- NLRgL'+F struct holder
_O{3bIay3! {
NvY%sx, //
:T.j;~ template < typename T >
T|[zk.8=E T & operator ()( const T & r) const
Eu2@%2}P {
[5yLg return (T & )r;
cyL"?vR*< }
O8qA2@, } ;
yP.,Dh s ]y:2OP 这样的话assignment也必须相应改动:
?U$H`[VF} VG'M=O{)3 template < typename Left, typename Right >
{oOzXc6o class assignment
JlR(U." {
0ZcvpR?G Left l;
2[zFKK Right r;
"k&QS@l public :
+es|0;Z4yP assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F|nJ3:v template < typename T2 >
UaG
}) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3
vr T` } ;
v"-@'qN' VEFUj&t;xW 同时,holder的operator=也需要改动:
Ls51U 7 2z#gn9Wb template < typename T >
,%Sf,h?"^ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+9yV'd>U {
Ts)ox}rYVm return assignment < holder, T > ( * this , t);
J7a_a>Y }
B bP&-c ]fiAV|'^ 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。
A43 mX!g\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.A%*AlX tg5G`P5PJ return l(rhs) = r;
(
&N`N1 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。
G)cEUEf
d 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N./l\NtZ NRIp@PIF:" template < typename Tp >
Ynxzkm S class constant_t
K-X@3&X} {
}LYK:?_/ const Tp t;
&-R(u}m-F public :
{PBm dX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3+~m 9:9 template < typename T >
L@VIC|~E const Tp & operator ()( const T & r) const
X7."hGu@ {
/u&{=nU return t;
<36z,[,kZ@ }
F4:giu ht } ;
nA1059B
zb_nU7Eg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
iCXKi7 下面就可以修改holder的operator=了
OK8|w]-A .+#<~Jv template < typename T >
r
P1FM1"M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A,fP l R {
hAi`2GP. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
QJ%[6S }
_+=M)lPm f5tkv<) % 同时也要修改assignment的operator()
.).}ffhOL \A%s" O/ template < typename T2 >
*h9S\Pv>j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0pW?v:!H 现在代码看起来就很一致了。
Bj1{=Pvl kklM"Av 六. 问题2:链式操作
I7C*P~32{n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
I
7 B$X= 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
kZU
v/]Y. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
rY:A LA 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
'n$TJp|s 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^1 U<,< yRdME>_L template < typename T >
3*<?'O7I0 struct result_1
`=QRC.b {
~9Jlb-*I5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GYJ
lX } ;
{37v.4d; }@Dgr)*+ 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:
_X/`7!f W? SFtz template < typename T >
%V;B{?>9zB struct ref
*;u'W|"/~ {
<RaUs2Q3. typedef T & reference;
^6kE tTO* } ;
[gE_\=FSKu template < typename T >
=bgu2#%Z struct ref < T &>
b,r{wrLe) {
lHI;fR typedef T & reference;
]ML(=7z" } ;
@)<
3Z 7,BULs\g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>JUOS2 umJ!j&( template < typename T >
[5T{`& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)&pcRFl {
@;1Ym\zc return l(t) = r(t);
/UP1*L }
N:%
}KAc 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。
8nKb
mjM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?#]wxH, kh5VuXpe 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
57~/QEdy _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{I^@BW- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
DGrk} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tmVGJ+gz 最后的布局是:
ziXZJ^(FI Add
j.O+e|kxU / \
`SM37({c Divide 5
5!V%0EQqw / \
.sBwJZ _1 3
zNRR('B? 似乎一切都解决了?不。
QFX/x 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。
1wTPT,k 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。
$z
\H* 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:
3z~d7J -)E
nr6 template < typename Right >
:ND e<6?u assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cD JeYduK Right & rt) const
dh0n B {
I;GbS` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?Jy/]j5fI }
!HCuae3_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hj+iB,8 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。
3!qp+i)? 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。
<;P40jDL 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。
Rn9e#_ Az 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。
^_5t5> 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?
&OXm^f)K 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:
P+<4w }O+`X) 9 template < class Action >
L&LAh&%{2 class picker : public Action
Z3qr2/ {
\m%Z;xKG public :
)l6(ss!J picker( const Action & act) : Action(act) {}
'aqlNBG* // all the operator overloaded
GzEvp } ;
6^NL>|? PfjD!=yS=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。
Ge^(Ag}vE 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:
}F4%5go a%*W(
4=Y template < typename Right >
x%`tWE| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BG^)?_69 {
]47!Zo, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n=A}X4^ }
#7Jvk_r9Y GV8`.3DBOF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vn1*D-? 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。
w:h([q4X IylfMwLC template < typename T > struct picker_maker
=z*SzG {
%(A@=0r# typedef picker < constant_t < T > > result;
;MH_pE/m } ;
.1F41UyL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~u-_DOA {
w~ O)DhC typedef picker < T > result;
hh8U/dVk* } ;
}iRRf_ aE[:9{<| 下面总的结构就有了:
FV\$M6
_ 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。
ODCv^4}9 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。
iD)P6" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&I7T? 至此链式操作完美实现。
48LzI@H& 51'{Jx8 iJb-F*_y 七. 问题3
$D;-;5[-/r 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
GzjC;+W T854}RX[{ template < typename T1, typename T2 >
M9Qx F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\4Z"s[8} {
xcX^L84\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Y@MFH>* }
)F m'i&F_ N{?Qkkgx 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
V`xE&BI DEt;$>tl
5 template < typename T1, typename T2 >
I&>5b7Uf struct result_2
\9k{h08s {
&24>9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kY#sQz}8 } ;
<5npVm #Ti5G"C 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?
Kgb<uXk 这个差事就留给了holder自己。
Y|L]#
hD,@>ky .83z = template < int Order >
[Y8ot-6 class holder;
r-ljT<f%J[ template <>
w%eEj.MI|i class holder < 1 >
zfK3$| {
!uN_<! public :
dwz{Yw( template < typename T >
p1fy)K2{,j struct result_1
{oRR]> {
cLm{gd4 W typedef T & result;
{%QWv%| } ;
'/@i}
digf template < typename T1, typename T2 >
>qci$ struct result_2
Z'_EX7r {
?Bsc;:KF typedef T1 & result;
A~#w gLGn } ;
HfA@tZ5q|U template < typename T >
R![1\Yv& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y5N,~@$r {
PZhpp" return (T & )r;
S/Gy:GIf }
v Yw$m#@ template < typename T1, typename T2 >
N>',[4pJ| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B2)SNhF2Y {
~%u;lr return (T1 & )r1;
7_ao?}g }
C%;J9(r } ;
9pq-"?vHY0 (kZ2D template <>
kT4Oal+4 class holder < 2 >
wj|[a,(r {
8% `Jf` public :
K6e_RzP,.w template < typename T >
9Xeg&Z|! struct result_1
mY!&*nYn| {
Lb%:u5X\D@ typedef T & result;
fz`\-"f] } ;
gshgl3 template < typename T1, typename T2 >
v>p}f"$` struct result_2
nVv=smVOt {
dnstm@0k typedef T2 & result;
Hy#<fKz`! } ;
aDVBi: _ template < typename T >
VT5o#NR{R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'A#F< x {
W,p?}KiO
T return (T & )r;
T`SpIdzB. }
)L%[(iI,x template < typename T1, typename T2 >
|-.r9;-b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S_Ug=8r4 {
$+p4X# _ return (T2 & )r2;
Kf'oXCs }
aW7)}"j4 } ;
+oR wXO3W 7W `gN[* ~t.M!vk 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> >。
`=VN\W^& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GsvB5i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6qkMB|@Ix Tq`rc"&7u return l(i, j) = r(i, j);
iK <vr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I,wgu:}P# M3/_E7Qoj return ( int & )i;
MPF;P&6 return ( int & )j;
j SX VLyz 最后执行i = j;
@>SirYh 可见,参数被正确的选择了。
]Z#=w DSc:>G D_)n\(3 C6cEt5 B|(M xR6m 八. 中期总结
tv8}O([ 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:
Mo_(WSs 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
l~i&r?,]^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
pv9Z-WCix$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ibIo1i//[ J'no{3Ktz Zcg@]Sx(I yPhTCr5pK 1Xj>kE: L!
DK2, 九. 简化
>V1v.JH 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。
;R8pVj!1f 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fNTe_akp 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:
I#U"DwM 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0281"aO +-*/&|^等
XAF*jevr 2. 返回引用。
/3ty*LQT =,各种复合赋值等
L5-Kw+t 3. 返回固定类型。
01/yog 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>p;cbp[ht 4. 原样返回。
8%W(",nd operator,
V$';B=M 5. 返回解引用的类型。
/>q?H)6 operator*(单目)
"Gh5
^$w?j 6. 返回地址。
>GV= % operator&(单目)
Oj ?
|g_ 7. 下表访问返回类型。
Gl@}b\TB operator[]
ym~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'ZboLoS*- operator<<和operator>>
RC>79e/u< jj$D6f/mOG 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。
g=5vnY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\sZT[42 \2Atm,#4 template < typename Left >
8M&q struct value_return
Nxd<#p {
#'&&&_Hu3 template < typename T >
'l7ey3B% struct result_1
)J<VDO:_YA {
rMy(NAo_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8pZGu8 } ;
;Or]x?- S(\<@S& template < typename T1, typename T2 >
HJ]9e struct result_2
n#Y=y# {
EO:
VH typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e[
9 } ;
;[,r./XmH } ;
aViZKps`m ,N`cH\ 9ER!K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fDU_eyt/Z' -Y=o 下面我们来剥离functor中的operator()
{^jk_G\ys 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zY^QZceq" bnYd19> return l(t) op r(t)
[42EqVR return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)@,zG(t5; return op l(t)
L $ki>._i\ return op l(t1, t2)
u>y/<9]q8 return l(t) op
=(cfo_B@K return l(t1, t2) op
%m5&Y01
return l(t)[r(t)]
];63QJU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
D%%@+3a &RL
j^A! 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:
)ld`2)
4 单目: return f(l(t), r(t));
:% m56 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
WLkfo6Nw 双目: return f(l(t));
jM'(Qa
return f(l(t1, t2));
X7Z=@d( 下面就是f的实现,以operator/为例
1 LUvs~Qu d"U'\ID2y struct meta_divide
tB/'3#o {
eX3|<Bf template < typename T1, typename T2 >
og)f?4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
iQ#dWxw4 {
[+.P'6/[$R return t1 / t2;
qw35LyL }
mF`%Z~}b } ;
7:$zSj#y >V|KS(}s 这个工作可以让宏来做:
Wa!}$q+ jk9/EmV*r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-hpC8YS template < typename T1, typename T2 > \
ywkyxt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
uz'MUT(68 以后可以直接用
r[W
Ir|r7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mh"9V5T 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
.0b4"0~T6 (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。。。)
gt|:K)[,6 ibL aYrbB# 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
M%"{OHj!o >#EOCo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(_Ky'. class unary_op : public Rettype
rfHAz {
,f)#&}x*2+ Left l;
?v@pB>NZ public :
/j$`Cq3I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=PAsyj
q:vc;y template < typename T >
;+(EmD:Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
. g8db d {
r";;Fk#5 return FuncType::execute(l(t));
y|2y!&o,! }
@l
%x;`E U])$#/ v
template < typename T1, typename T2 >
vHM,_I{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s~n@|m9k {
^udl&> return FuncType::execute(l(t1, t2));
%Gc)$z/Wd }
Xn
#v! } ;
j7sRmQCl W+`T:Mgh $c1xh. 同样还可以申明一个binary_op
=.\PG[ Y |'}VU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M=#'+CF}W class binary_op : public Rettype
vV*i)`IXe {
GB8>R Left l;
Y@2v/O,\ Right r;
;Yu|LaI\<m public :
,ocAB;K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GFfZ TA SK t&BnW template < typename T >
Mi:i1i
cdn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gH:+$FA {
$q 9dkt return FuncType::execute(l(t), r(t));
$b`~K MO }
y1_z(L;I v&r\Z @% template < typename T1, typename T2 >
u )kQ*& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'@G=xYR {
fp?cb2'7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{vox
x&UX }
O%*:fd,o- } ;
Vl`!6.F3 \kEC|O)8 LtVIvZie 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
)JXy>q# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
YES-,;ZQ' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h42dk(B 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。
8Bwm+LYr- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
QQ\\:]iM 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|j{#; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
SmCtwcB1 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)
x9 i^_3Z 下面是修改过的unary_op
@BoZZ n0%5mTUN template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<m0m8p"G class unary_op
6oy[0hj {
Hd89./v`: Left l;
bsdT>|gW "9O8#i<Nr public :
3='Kii=LA eZMfn$McJv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<K {|#ND# 7_c/wbA#me template < typename T >
tKYg struct result_1
nUScDb2| {
7Y6b<:4j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8 c5=Px2\ } ;
X]c>clk, 6wH:jd9, template < typename T1, typename T2 >
}S 6h1X struct result_2
",P?jgs^g5 {
&}!AjA) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BDT"wy8 } ;
K:b^@>XH #+(@i|!ifo template < typename T1, typename T2 >
Ib2n Bg>j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\:9<d@? {
VfkQc$/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L7nW_ }
BE)&.}l @BMuov template < typename T >
=F/ EzS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GsU.Lkf {
C@!bd+' return OpClass::execute(lt(t));
z
LZHVvL3 }
qflOi8 8u7QF4
Id } ;
cS(=wC Wn&9R
j (&Mv!6] 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
fU|4^p) 好啦,现在才真正完美了。
Zx^R -9 现在在picker里面就可以这么添加了:
)WsR
8tk 2Ws'3Jz template < typename Right >
&Xh=bM'/%m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4"#F=f0 {
: eFyd`Syw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Uj^Y\w-@Z }
V\=%u<f 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。
L~*nI d {Zo*FZcaX 11RqP:zg T'a& ??z&w`Yy, 十. bind
/$^SiE+N 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。
{EJ+
先来分析一下一段例子
IwR=@Ne8 F&HvSt}l5 ?dmwz4k0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
7>f)pfLM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~h$
H@&5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Se|h]+G 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。
!eP0b~$/^J 我们来写个简单的。
rges`&0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j43i:c;F 对于函数对象类的版本:
;iz3Bf1o ekd;sEO template < typename Func >
?ZYj5[op,H struct functor_trait
/w2NO9Q {
uTrQ<|}# typedef typename Func::result_type result_type;
\zzPsnFIg } ;
3v3`d+;& 对于无参数函数的版本:
uFL!*#A jF-0 fK;)* template < typename Ret >
(I;lE*> struct functor_trait < Ret ( * )() >
kfq<M7y {
|;R-q8 typedef Ret result_type;
`+(4t4@ew } ;
0oo_m6ie& 对于单参数函数的版本:
CJ [e^K{ k[\JT[Mp template < typename Ret, typename V1 >
tDtqTB} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mV}eMw {
'grb@+w( typedef Ret result_type;
5"w% } ;
(Kj>Ao 对于双参数函数的版本:
h([qq<Lzs Oyp)Wm;@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>Sm#-4B- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y{L|ja%9? {
`3.bux~ typedef Ret result_type;
MT<3OKo?: } ;
uKo4nXVtp 等等。。。
\ $
:)Ka 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:s|xa u= Co`:D template < typename Func >
~HXZ-* struct func_return
\p\rPfY{> {
}tedh template < typename T >
i>;6Z s>S struct result_1
Q]-r'pYr {
v [>8<z8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+N!/>w]n } ;
/!-ypIY
2hTH template < typename T1, typename T2 >
-3C$br struct result_2
cQh=Mri] {
6/Z 8/PL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^7C,GaDsn } ;
n7d`J_%s } ;
< !]7Gt CvqUaHW@ 34~[dY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Dz+R Q`Vn >{juw&Uu template < typename Func, typename aPicker >
[Kd"M[1[< class binder_1
7,3v,N| {
]yA_N>k2K Func fn;
[
]=}0l<J aPicker pk;
YQ5d!a. public :
kk3G~o+ r;8$ 7C. template < typename T >
}ABHGr5[ struct result_1
P4~C0z {
l
#
F.S5i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`d:cq.OO } ;
on0>_-n) c (0Ez@ template < typename T1, typename T2 >
7(KVA1P66 struct result_2
)UG<KcdI {
+)TOcxF% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1(WNrVm; } ;
!:Clzlg pJ]i)$M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
x)o`w"]al I ?i,21:5 template < typename T >
)wz3m L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OPVcT {
L\X2Olfz1 return fn(pk(t));
{ Sn
J }
`?:X-dh_ template < typename T1, typename T2 >
_ ?Z :m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|#-GH$.v {
j#E&u*IR return fn(pk(t1, t2));
.\+%Q)?h: }
]AzDkKj } ;
*^P$^lm?S \ )n'Ywr h ?%]uFJC 一目了然不是么?
G[5z3 最后实现bind
?_7^MP> L5yv}:.U ygquQhf5 template < typename Func, typename aPicker >
)X-/0G=N- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)$e_CJ}9e {
IQ"9#{o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x4vowF }
H '(Ky /DBldL7yi 2个以上参数的bind可以同理实现。
Qcf5*]V 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。
k3B-;%3I; VaRP+J}UA. 十一. phoenix
L cpz(W^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Fz4g:8qdA B#U:6Ty for_each(v.begin(), v.end(),
J#^oUq (
@"=wn:O+ do_
IDpW5Dc [
E|fQbkfw cout << _1 << " , "
\6U$kMGde ]
CsND:m .while_( -- _1),
bM"crRG" cout << var( " \n " )
ZeyAbo )
%VD>S );
^|1)6P}6 evBr{oi@ 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:
z;VabOr^ 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
>C|i^4ppI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
E}WO?xxv74 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!:^lTvYWZH hqKftk)+ *U=%W4?W template < typename Cond, typename Actor >
psZAO,p class do_while
.s!qf!{V` {
} QqmDK. Cond cd;
(;@\gRL Actor act;
3M[b)At V. public :
T$ )dc^ template < typename T >
(yx9ox@rL struct result_1
nrpxZA {
\)Bws ` typedef int result_type;
(7qdrAeP } ;
9
Z D4Gv *=X$j~#X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DJmT]Q]o) #&cNR_"w template < typename T >
%fyah}= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'!%Zf;Fjr {
kCu" G do
yLI)bn!" {
I,@f*o act(t);
AGe\PCn- }
tJQFhY while (cd(t));
M;{btu^a return 0 ;
c9eLNVM }
l?N|Gj;ZFZ } ;
7jZ=+2 m*d {pX -Pr1r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8a^E{x@HT 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
cq=ker zQ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
EC4RA'Bg1k 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
.qcIl)3 下面就是产生这个functor的类:
POtj6 ?a Q3$AL@". ;ss,x
template < typename Actor >
uq>\pO&P class do_while_actor
/8(\AuDT {
QyGTm"9l Actor act;
GYX/G>-r public :
mct$.{~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oA;sP' !`rR;5&sT template < typename Cond >
^rmcyy8;g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'V=i;2mB* } ;
:q.g#:1s l1&NU'WW ;w/|5 ;{A; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7$l! f 最后,是那个do_
._uXK[c7P "lFS{7 ^11y8[[ class do_while_invoker
_dgS @n;6 {
5ir[}I^z public :
P,|%7'? Y template < typename Actor >
8+>r!)Q+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5u<F0$qHc {
[=})^t?8 return do_while_actor < Actor > (act);
;PO{
ips }
c==5 cMUg } do_;
!&$uq|- _NfdJ=[Xh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\lJCBb+k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w&vZ$n-| 最后来说说怎么处理break和continue
mM> L0 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。
5@Y rtZI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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