一. 什么是Lambda
MfL7|b) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PeJ#9hI~rQ 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,
iHPsRq! $*0-+h ^\}qq>_ m4/qxm"Dx: class filler
Vm%G
q {
~F,~^r!Jtu public :
'[#y| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u9"=t } ;
7P<VtS h&'|^;FM O*~,L6# } 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
&ksuk9M D;R~!3f./b Y9^l|,bm5 kE:[6reG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zH]oAu=H e0P[,e*0 ~(R=3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5 bI:xL} So1TH% `58% &3lp 'gf[Wjb,% 二. 战前分析
z8X7Y
>+SA 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.y
s_'F-]0 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
n6oOknCna PBn7{( x v5M4Rs&t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LSC[S: /* --------------------------------------------- */
tW UI?\ vector < int *> vp( 10 );
]d1'5F][H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"-&K!Vfs /* --------------------------------------------- */
&Gt{9# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B'yjMY![
/* --------------------------------------------- */
[BE_^d5& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q5ASN"_ /* --------------------------------------------- */
Q4cCg7|0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(l99a&]t /* --------------------------------------------- */
MqZ"Js for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e}uK"dl( @AZNF+
\W$ ,iyy2 tc'iKJ5) 看了之后,我们可以思考一些问题:
:H&Q!\a 1._1, _2是什么?
uz!8=,DFw 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。
p7|I>8ur. 2._1 = 1是在做什么?
d'';0[W) 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。
}k }=e 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。
nYx
/q
o
]*yI[\ x {NBhq(4 三. 动工
D)PX |xrn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E*YmHJ:k B=cA$620 }+!"mJx@ in1rDN%Vi template < typename T >
D)-LZbPa class assignment
HgY@M {
"&={E{pQ T value;
b=EI?XwJ public :
!P{ /;Q assignment( const T & v) : value(v) {}
|Y!^E %* template < typename T2 >
)Eozo4~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{bXN[=j } ;
*ak0(yLn) -9dZT (u 7Lh>6% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6y^
zC? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L/u|90)L +ayC0 Ir JSU_ >>{):r
Z class holder
J2Dn {
?^~ZsOd8B
public :
]H/,Q6Q template < typename T >
gkmof^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
U;bx^2<m {
N*A*\B%{x' return assignment < T > (t);
Iy_5k8] }
:<aGZ\R5 } ;
!}6'vq gfggL&t( V(TtOuv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
I">"> xo@1((|z static holder _1;
hF-QbO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KiXfR\S~C @{@b^tk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h{)m}"n<R 而不用手动写一个函数对象。
xdO3koE: 7g*!6-W[ HAH\#WE *<^C0:i( 四. 问题分析
&0T.o,&y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
x@Gg fH<l 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
M5VW1Ns 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
w,IJ44f ^% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
--]blP7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9Z-2MF 5mAb9F8@ 五. 问题1:一致性
+k6`
tl~* 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
C
O6}D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zYaFbNi Qb^{` struct holder
O]XRalkEM {
sNx_9pJs4 //
e;vI XJE template < typename T >
]pm/5| T & operator ()( const T & r) const
yq.@-]ytZ {
boiP_*|M Y return (T & )r;
4(htdn6 \ }
zYM2`(Z
5B } ;
X8tPn_`x h>V6}(~;. 这样的话assignment也必须相应改动:
w~6/p le^Fik
template < typename Left, typename Right >
ZW?h\0Hh class assignment
Nd( I RsH( {
ILCh1=?{9r Left l;
al#(<4sJ Right r;
?J$k
5; public :
#_ulmB; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ho(MO!( template < typename T2 >
\L>XF'o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#eYYu2ND } ;
'Qt[cW D<v<
: 同时,holder的operator=也需要改动:
{ 5 r]G |gV~U~A] template < typename T >
3\Amj}RJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5%D`y| {
l8E))oz1T return assignment < holder, T > ( * this , t);
t5 >ma:^j }
q2#Ebw%] %rB,Gl:)g 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。
1a9' *[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1!1,{\9% 8@vq.z} return l(rhs) = r;
GQg
2!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。
DvhFCA}z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
W.4R+kF< "#Z e3Uy\ template < typename Tp >
:[l}Bb, class constant_t
G!`%.tH {
zji9\ const Tp t;
'sAkrl8kt public :
ty!DMg# constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6\l F template < typename T >
t_ CMsp const Tp & operator ()( const T & r) const
nGGw(6c%> {
>c@! EPS return t;
t[k ['<G }
h<3bv&oI . } ;
Hd4 ~v0eS iM!V4Wih6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7r,GdP . 下面就可以修改holder的operator=了
!_Y%+Rkp0 b w1s?_P template < typename T >
{31X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z^]Oic/0Oa {
bh"
Caz.(t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
zk }SEt- }
\>su97 ,ng/T**@G 同时也要修改assignment的operator()
fBTNI`# Nj4r[5K template < typename T2 >
"viZ"/~6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xe OfofC(l 现在代码看起来就很一致了。
@/aJi6d"^E MuO(%.H 六. 问题2:链式操作
j^/<:e c. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`!N.1RP _ 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。
Wv5=$y 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
>mQD/U 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
a%y*e+oM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?/}IDwuh / !h<+ template < typename T >
pV<K=;:x> struct result_1
rSDI.m {
860y9wzU typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=Q;dYx%I5 } ;
3I'7+?@@l `0s3to%7 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
xz: xNY&*jI template < typename T >
|1kA6/ struct ref
hRKJKQ@7 {
CZy!nR! typedef T & reference;
_7v4S/V } ;
R(>
oyxA[F template < typename T >
X$%[%q8qg struct ref < T &>
Hj-n
'XZ {
y[f%0*\B typedef T & reference;
U&^(%W# } ;
@0:Eg 1- C^JtJv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
U0|wC,7" <_8eOL<X template < typename T >
1Xcj=I-4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NxH%%>o> {
xE_~.EoB return l(t) = r(t);
</9c=GoJ }
BDL[C<d( 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。
s Wj:m ) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{o'(_.{ 4D.h~X4 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
iMYJVB= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
, Sf:R4= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
" u]X/
{L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j`u2\ ; 最后的布局是:
D(_j;?i Add
f#38QP-T / \
<@>icDFEHn Divide 5
gBgaVG / \
G #$r)S _1 3
?S)Pv53>} 似乎一切都解决了?不。
4fL>Ou[YuX 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
TD ;u" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
OS~Z@'Eg OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
BMzS3;1_ d^Cv9%X template < typename Right >
8N<2RT8W assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.4z_ohe Right & rt) const
^6UE/4x!y {
fob.?ID-; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&)Vuh= }
T~lHm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_y [B/C,q XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#cl|5jm+m# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
V#&S&dn 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Y,KSr|vG 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
q\s>Oe6$ 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?
1N.weey}W 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:
(^|vN; 0;5qo~1 template < class Action >
utdus:B#0 class picker : public Action
0d,&) {
|@D%y& public :
0VgsV; picker( const Action & act) : Action(act) {}
*%]&5 // all the operator overloaded
w`Cs, } ;
mnYzn[d3U *]S&V'Di 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。
HvG~bZN 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:
,7Q b24A mj& 4FQ#O* template < typename Right >
Wh?3vZ^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T ^`R {
tiic>j\D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|r`0< ` }
FPAj}as XJ1<!tl Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;:~-=\ 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。
yD^Q&1 c_6~zb?k+m template < typename T > struct picker_maker
QlnI &o {
$=!_ !tr typedef picker < constant_t < T > > result;
OLJ|gunA# } ;
!y;xt?
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vcp[$-$QGJ {
KFHcHz typedef picker < T > result;
l !R >I7 } ;
/pgn?e'lk yMe; 下面总的结构就有了:
?h-:,icR 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。
$2v{4WP7G picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Y7@$#/1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fXx !_Z 至此链式操作完美实现。
u85Uy
yN &(X-b"2 Z2{G{]EV( 七. 问题3
G4K3qD#+H 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。
WaDdZIz4 ";/,FUJJ template < typename T1, typename T2 >
8|S}!P" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ARJ} h {
yex0rnQ| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
BWG#W C }
FJ
V!B& pM_oIH'8: 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:
-* piC( {#TZFB template < typename T1, typename T2 >
X2C&q$8 struct result_2
} |? W {
K2oyHw<mk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s#C~HK } ;
05[k@f$n b~EA&dc 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?
9d >AnTf&H 这个差事就留给了holder自己。
:LMLY<8>9 6+_qGV
5wy3C template < int Order >
`Ct fe8 class holder;
t8z=R6zX template <>
(Q][d+} / class holder < 1 >
6nHyd<o {
*gL-v]V public :
`RLn)a template < typename T >
!:<n]-U struct result_1
Hyz:i)2 {
+ Awo\;@, typedef T & result;
~&T%u.u7 } ;
kmF@u@5M template < typename T1, typename T2 >
>_LZD4v!< struct result_2
H6%%n
X {
CUZ
;<Pn typedef T1 & result;
#TKByOcD2! } ;
_(J/$D template < typename T >
EPGp8VGXp~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+G?nmXG[vj {
/4#A|;d_ return (T & )r;
z(_#C
s }
;UDd4@3`S" template < typename T1, typename T2 >
^,N=GZRWW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dG*2-v^G {
=?gDM[t^ return (T1 & )r1;
B|6_4ry0U }
QwgP+ M+ } ;
3!0~/8!f@ e?)ic\K template <>
6]5e(J{Fz class holder < 2 >
YO`V'6\ {
?'r=>'6D public :
|$a!Zx94^ template < typename T >
HmZ* struct result_1
QcG-/_,'} {
We*&\e+"T typedef T & result;
*B1%- } ;
0GP\*Y8 template < typename T1, typename T2 >
"jMSF@lr struct result_2
k_hs g6Ur. {
Ij9ezNZT= typedef T2 & result;
hNF. } ;
^OnZ9?C{R template < typename T >
&3%V%_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MY"8! {
JUlCj#% return (T & )r;
4vbtB2 }
G [$u`mxV^ template < typename T1, typename T2 >
Bi$nYV)-l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=& =#G3f {
y?@(%PTp return (T2 & )r2;
?0k4l8R }
nH7i)!cI~ } ;
Rt2<F-gY af<wUxM0 -Ay=*c.4 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> >。
^4 ?LQ[t' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-TU^* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]3bXJE W$ag
|WV return l(i, j) = r(i, j);
QC^#ns& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*wD| eK7 xY94v return ( int & )i;
OX[pK_:`l return ( int & )j;
$~FnBD%|{ 最后执行i = j;
"-aCF 可见,参数被正确的选择了。
C)xM>M_CB [/IN820t yEB1gYJB + tza]r: }SZU'lYHoM 八. 中期总结
c6_i~0W56 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oZSPdk
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
a1yGgT a?D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
95%QF;h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}{(J*T +JrbC/& (n0h#% mcqLN5 .*W_;F o !au%D?w 九. 简化
?3|jB?:k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0; BX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qGrUS_~q* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
.T|1l$Jn 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
i_M0P1 2 +-*/&|^等
VYC$Q;Z 2. 返回引用。
QdtGFY4f, =,各种复合赋值等
GB\1' 3. 返回固定类型。
[)S&PK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
MWZH-aA(. 4. 原样返回。
y|(C L^( operator,
eB,eu4+- 5. 返回解引用的类型。
?vr9l7VOi operator*(单目)
hX&Jq%{oa 6. 返回地址。
U,2H) {l/ operator&(单目)
(&^k''f 7. 下表访问返回类型。
;N;['xcx; operator[]
y $6~&X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}G53" operator<<和operator>>
`D~wY^q{ "yA=Tw OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
I@jXW>$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,wPvv(b]a ZtPnHs.x template < typename Left >
yHIZpU|(j struct value_return
Zm+QhnY| {
iz@LS template < typename T >
O/1:2G/` struct result_1
`_Fxb@"R {
z3l(4W P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
u/>+cT6} } ;
NGq@x%T lz>>{ template < typename T1, typename T2 >
)E>nr
Z struct result_2
<yxy ;o {
K 0Gm ?( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6Ud6F t6 } ;
[ 30ta<- } ;
yZcnky lZ>j:/R8^& |O4LR,{G.w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rf= ndjrH [JyhzYf\ 下面我们来剥离functor中的operator()
o~ J~-$T{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q88;{?T1 TQ&1!~L* return l(t) op r(t)
'%y5Dh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q$lgC
v^M return op l(t)
]**h`9MF
return op l(t1, t2)
ayK?\srw return l(t) op
q\]"}M8 return l(t1, t2) op
vn(ji= return l(t)[r(t)]
}Md5a%s< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fs,]%g^ o<Y[GW1pg 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:
&@rXt! 单目: return f(l(t), r(t));
J_eu(d[9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
On*pI37(\ 双目: return f(l(t));
kX)QHNzP return f(l(t1, t2));
Um2RLM% 下面就是f的实现,以operator/为例
_6!@>`u~ &$L6*+`h# struct meta_divide
N3$%!\~O {
poU1Q#+4p* template < typename T1, typename T2 >
V''?kVJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
DqN<bu2 {
"
.<>(bE return t1 / t2;
s=[T,:Z }
^sqTgrG } ;
AJ"a %ZbdWHO# 这个工作可以让宏来做:
,:=g}i vp|'Yy(9z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
h#JX$9 template < typename T1, typename T2 > \
67D{^K"KT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ahf71YP 以后可以直接用
&@ [pJ2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nBkzNb{"AZ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
LTlbrB (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
r<9G}9 8_:j.(n =V>inH 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
)&vuT
q'7' e<+$E%"7hS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Rx,5?*b$ class unary_op : public Rettype
g)L<xN8 {
[M/0 Qx[, Left l;
f(UB$^4 public :
?mn&b G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
57(5+Zme =lZtI6tZ template < typename T >
x +]ek
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rv)*Wo!L {
dC(5I{I| return FuncType::execute(l(t));
=)YDjd_=z }
FaQz03N\ z0T9tN!( template < typename T1, typename T2 >
E]dc4US typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C'.^2s#e8 {
*)D$w_06S return FuncType::execute(l(t1, t2));
JA2oy09G }
7KJ%-&L^ } ;
^@HWw@GA 31&;3?3>
-^ R?O 同样还可以申明一个binary_op
)K!!Zq3;| DI0Wk^ m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f<y-{.VnN$ class binary_op : public Rettype
'_B;e=v` {
?*L{xNC# Left l;
Z>PS>6 Right r;
4QBPN@~t public :
6Wk9"?+1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
noZ!j>f{@l SQT]' template < typename T >
l1%ubu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MGLcM&oR {
J b?x-%Za return FuncType::execute(l(t), r(t));
&t,"k'p }
$bFH%EA. "@YtxYTW- template < typename T1, typename T2 >
tSVU,m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!QlCt>{ {
9Ecc~'f return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
pmc)$3u }
ib%'{?Q. } ;
k2/t~|5 h{ T{3 Vl/fkd,Z 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
3FG'A[x3O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
N nq r{ub DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)(+q~KA} 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。
rEwd76? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZxAk 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。。。
_[h!r;DsG 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t~%( Zu>S 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)
q}gM2Ia'vY 下面是修改过的unary_op
L~("C M'nzoRk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I{i6e'.jP class unary_op
a[jNT$8 {
*nB-]
w/ Left l;
"#P#;]\ ` x}~Z[ bx public :
:Z.P0= zNM*xPgS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L, 2;-b| \3T[Cy|5| template < typename T >
d>O/Zal struct result_1
89UR w9 {
49=L9: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nz>xilU' } ;
vLpIVNA]]Y |]eWO#vs template < typename T1, typename T2 >
>{[ struct result_2
Y-+JDrK {
Z5eM typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DfX~}km } ;
y#FFxSH> @$1jp4c
template < typename T1, typename T2 >
G^:?)WRG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
afE8Kqa:H {
7LsVlT[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"dHo6CT,y_ }
)cU$I) w\a6ga!xt" template < typename T >
S59^$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tA^CuJR {
l[^0Ik-G return OpClass::execute(lt(t));
Q_`EKz;N{ }
:}CcWfbT T%aM~dp } ;
[e o= a5 pXn v]A %WPyc%I 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
;Kh?iqn^ 好啦,现在才真正完美了。
qfqL"G 现在在picker里面就可以这么添加了:
8x-(7[#e<g 0xH&^Ia1B template < typename Right >
Y8c,+D,Ww picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[8&+4< {
K^IB1U$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4'"WD0 }
=R)w=ce 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。
8?ip,Q\ &t6:1 T vXg^K}a# _<'?s>(U' T1%}H3 十. bind
xT-`dS0u 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。
^ywDa^;- 先来分析一下一段例子
zU'7x U- Y]!&, e, r}}2Kl int foo( int x, int y) { return x - y;}
GK[Hs1/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T.W^L'L` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
o.V
JnrJ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
n. vrq- 我们来写个简单的。
Rm`P.;% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TW}].A_- 对于函数对象类的版本:
^fE8|/]nG9 IY|`$sHb template < typename Func >
_na/&J6 struct functor_trait
:KqSMuKR {
<sSH^J4QqX typedef typename Func::result_type result_type;
Tj}%G } ;
FiSx"o 对于无参数函数的版本:
&?5me:aU Mkr
&30il[ template < typename Ret >
aq\Fh7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
{^k7}`7, {
o#>Mf464I
typedef Ret result_type;
l| y.6v } ;
DVf}='en8 对于单参数函数的版本:
<
<F O:ACp<@ template < typename Ret, typename V1 >
8#[2]1X^8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Zu4au< {
gf}*}8D typedef Ret result_type;
Wiw~oXo } ;
>!%+9@a} 对于双参数函数的版本:
B>c2 *+Bk Q(O0z3 b template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Tp.:2[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_#
cM vlk {
KD]`pqN9 typedef Ret result_type;
U;0:@.q } ;
db@^CS[P 等等。。。
0O>M/ *W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
QEMT'Cs *j=58d`n template < typename Func >
]wfY<Z struct func_return
PPh<9$1\g {
=R ZPDu template < typename T >
ZXXJ!9-&+J struct result_1
]Inu'p\ {
))<vCfuz2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%gWQ}QF } ;
YW"uC\kg| 'Ydr_Ses template < typename T1, typename T2 >
JSID@
n<b? struct result_2
*IIA"tC
{
ju07gzz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&%g$Bi,G } ;
#XG3{MGX[ } ;
*rB@[(/ !yr4B"kz f'*/IG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
P1)87P tx)$4 v template < typename Func, typename aPicker >
ya[f?0b0 class binder_1
*.KVrS<B1 {
eI-SWwmv/u Func fn;
#f%fY%5q aPicker pk;
mwsdl^c public :
apt$e$g :X:s'I4J
D template < typename T >
K;w2qc.+ struct result_1
T8%!l40v {
EhW"s%Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q8n@fi6 } ;
y#8 W1%{x i`W~-J template < typename T1, typename T2 >
QcJC:sP\> struct result_2
C%{2 sMJz {
?\(qA+iP0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^Wn+G8n } ;
jatlv/, \S1W,H| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sKJr34 0-;>O|U3 template < typename T >
a)c;z@r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=F}qT|K {
sI h5cT return fn(pk(t));
UFu0{rY_ }
r=SCbv template < typename T1, typename T2 >
q2'}S
A/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!^s -~`'\~ {
cP\z*\dS return fn(pk(t1, t2));
@vXXf/ }
ew~?&= } ;
&328pOT4 "6U@e0ht <QC7HR 一目了然不是么?
uPapINj 最后实现bind
&:u3-:$:9 #I*{_|}= 9Kgyt template < typename Func, typename aPicker >
*SIYZE' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vh2uzG {
>B=s+}/ME return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7l[@c|e }
i$`o,m# ZJc{P5a1J 2个以上参数的bind可以同理实现。
r :$*pC&{ 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。
xx|D#Z}G |yz
o|%]3 十一. phoenix
-iY-rzW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
mEu2@3^E } N~fE&@- for_each(v.begin(), v.end(),
ULBEe@s (
=wW M\f`= do_
|=0w_)Fa] [
</@5>hx/ cout << _1 << " , "
x
DNu' ]
43-Bx`6\ .while_( -- _1),
Bg[yn<)
] cout << var( " \n " )
$Dx*[.M3> )
zi_$roq=) );
ARt{ 2| 8 hhMuh 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:
z5@i"%f 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
_+nk3-yQw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Tx]p4wY:D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
w{|`F>f9 b9"t%R9/Q UNF\k1[ template < typename Cond, typename Actor >
^Ifm1$X} class do_while
U<Qi`uoj! {
+N7<[hE; Cond cd;
cWZ uph\ Actor act;
tm1&OY public :
u\=
05N6G template < typename T >
F?"Gln~; struct result_1
n4M
Xa()P1 {
3e47UquZ typedef int result_type;
d>W#c8X> } ;
{.p;V ?U[6X|1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i2rSP$j ?e4H{Y/M template < typename T >
@: =vK?8L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8~t8^eBg
{
maY.Z<lN do
7l/lY-zO {
!lL
`L\ act(t);
a^|9rho< }
qyFeq]) while (cd(t));
4c{j9mh return 0 ;
]0 = |?n$7 }
o<txm ?+N } ;
[KHlApL s]6;*mI2 "crp/Bj? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2Xk;]-T! 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。
r|*_KQq 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。
9`
UbsxFl 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。
@t1pB]O: 下面就是产生这个functor的类:
q5hE S +se OoTKR \'[tfSB template < typename Actor >
tP*GYWI48 class do_while_actor
<2%9O;bV[ {
F[%k;aJ Actor act;
\P9ms?((A public :
=)c-Xz do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_?cum~A@ )g^qgxnnV template < typename Cond >
mDZA\P_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q m_m8 } ;
lw}7kp4
2F ER~RBzp k'N``. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S ~h*U2 最后,是那个do_
yocFdI 4e
eh+T RXcN<Y&
class do_while_invoker
~/)]`w {
dI%ho<zm] public :
H~vrCi~t" template < typename Actor >
+
jeOZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E@xrn+L>- {
&fWC-| return do_while_actor < Actor > (act);
i^iu#WC }
CadIux^ } do_;
eD2eDxN2 <)~-] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_izjvg 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g] }! 最后来说说怎么处理break和continue
dR< d7 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。
EmrkaV-?k 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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