一. 什么是Lambda
TaJB4zB 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1G~S|,8p 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,
aKF*FFX Q-rL$%~=' Y<\^7\[x 'cDx{? class filler
cD1o"bq {
!e#xx]v3 public :
ihT~xt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
URcR } ;
Uh.Zi3X6}6 !k$}Kj)I y%]8'q$ 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:
a=GM[{og "%8A:^1 B6Ej{q^k, ~fz[x 9\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
64Gi8|P vAP{;Q0i <I;*[;AK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U3vEdw<lV YEjY8]t z1 i &Ge (B>Zaro# 二. 战前分析
>zY \Llv 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。
F)$K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
wN37zPnV~ ;@ WV-bLe WKA'=,`v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H'RL62! /* --------------------------------------------- */
6*GjP ;S= vector < int *> vp( 10 );
VS?@y/\In transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`29TY&p+" /* --------------------------------------------- */
'!vc/Hw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ccfwax+ /* --------------------------------------------- */
~!%0Z9>ap int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xSpC'"
/* --------------------------------------------- */
k7_I$<YDj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z#`0txCF /* --------------------------------------------- */
UkR3}{i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
guN4-gGDr< )Du-_Z .&,[, ^c9ThV.v 看了之后,我们可以思考一些问题:
J."{<& 1._1, _2是什么?
fUag1d 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。
w5]"ga>Y 2._1 = 1是在做什么?
Tc
ZnmN 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。
w'Z!;4E0 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。
7x.%hRk ^>~dlS 7INk_2 三. 动工
>3;^l/2c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2xmk,&s HOYq?40.R ]>:^d%n,} ;np_%?is template < typename T >
i8V0Ty4~N class assignment
`rWB`q|i<
{
CKARg8o T value;
6i@ub%qq public :
` DCU>bt&R assignment( const T & v) : value(v) {}
0V11# template < typename T2 >
_=`x])mM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o0;7b>Tv } ;
Pw}_[[>$ [J\DB)V/ +h[e0J|v{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}(i(Ar- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mps
*}9 i|2$8G3 'ND36jHcRD FuP}Kec class holder
m% bE-# {
#0MK(Ut/ public :
`6 Y33bQ template < typename T >
*M!kA65' assignment < T > operator = ( const T & t) const
`ENP=kL(+ {
./maY1>T return assignment < T > (t);
lC9S\s }
I{n;4? } ;
!y vJpdsof p?myuNd[ 'tWAu I 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
o<4D=.g7D 9G:TW|)L[Q static holder _1;
'XfgBJF=
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*m_93J Fn,k!q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9={N4}< 而不用手动写一个函数对象。
>iy^$bqF >a]t< ?R?Grw)`H r=csi 四. 问题分析
CM 9P"- 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。
i>Iee^_( 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。
7Jx%JgF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)*[
""& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.)ST[G]WK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O<`R~ F!CAitxd 五. 问题1:一致性
Dr'sIH^ 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?|
[,7-w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
('WY5Yps D9^7m
j?e struct holder
Z\!rH"8 {
#\b ;2> //
agY5Dg7 template < typename T >
[-VGArD[k, T & operator ()( const T & r) const
"|4jPza {
E/"SU*Co return (T & )r;
``-k{C#F }
;QidDi_s> } ;
IxP^i{/1? ]18Ucf 这样的话assignment也必须相应改动:
xKW"X
"-U3=+ template < typename Left, typename Right >
1l]C5P}E class assignment
A9n41,h {
Ygx,t|?7 Left l;
4$i} Xk#3 Right r;
6F ;Or public :
,I39&;Iq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5DSuUEvWcL template < typename T2 >
cj^bh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&|z|SY]DL } ;
_?Ckq )OUU]MUH 同时,holder的operator=也需要改动:
c! ~T2t c(:Oyba template < typename T >
b]K>vhQV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$`Rxn*}V4# {
#7C6yXb% return assignment < holder, T > ( * this , t);
VKf6|ae }
BvI 0v: #ko6L3Pi 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。
sy.:T]ZH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
".M:`BoW4 28+HKbgK return l(rhs) = r;
lbofF==( 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。
z`@z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!OQuEJR ~ a>S#S template < typename Tp >
ecT]p class constant_t
LT&/0 {
JilKZQmk const Tp t;
R25-/6_V> public :
GDmv0V$6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]gHLcr3 template < typename T >
w<mqe0 const Tp & operator ()( const T & r) const
VwC4QK,d; {
fr]Hc+7 return t;
UhBz<>i;! }
n531rkK- } ;
qu!<lW~c *cQz[S@F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Q6|@N~UeZ 下面就可以修改holder的operator=了
@aUZ#,(< 'yeh7oR template < typename T >
ex:3ua$N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
th90O|; {
}M="oN~w return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
YZ{;%&rB }
yW:AVqE)t )Kr(Y.w 同时也要修改assignment的operator()
$WJy?_c S}O5l}E template < typename T2 >
0O^U{#*$I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P8u"T!G 现在代码看起来就很一致了。
?qIGQ/af& ^:U;rHY 六. 问题2:链式操作
g.=!3e&z% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s1v{~xP 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。
%27G 2^1 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。
H'']J9O 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。
>LCjtm\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
LsnXS9_ zM)M_L template < typename T >
I>!|3ElT struct result_1
vo.EM1x {
hOV_Oqe4? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1k`|[l^
} ;
<%(f9j 7%X+O8 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:
P0Aas)! 83X/"2-K template < typename T >
,qYf#fU#7 struct ref
={OCa1 {
z^"?sd typedef T & reference;
$/os{tzjd } ;
k:W=5{[ template < typename T >
m/cx|b3hqv struct ref < T &>
vDWr|M%``l {
B piEAwh typedef T & reference;
3!1&DII4 } ;
aTi0bQW{ E=3#TBd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@i\7k(9:A P%ye$SASd template < typename T >
yM W'-\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=:kiSrBS3t {
eO~eu]r return l(t) = r(t);
D_zcOq9 }
\gjl^#; 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{`3`Pg&N 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^9n}-Cqeq D~XU`;~u 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
7Z9.z4\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Bc5YW-QD _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
01'y^`\xQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pFG]IM7o/u 最后的布局是:
6
bYC Add
Al)lWD}j2g / \
}7otuO(pRo Divide 5
se}pdL} / \
lrq>TJEcx _1 3
(q0No26;( 似乎一切都解决了?不。
7O]J^H+7 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。
"Wxo[I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1*TXDo_T 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:
-wJ ccIDMJ=2 template < typename Right >
8|fLe\" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D<lQoO+ Right & rt) const
Cln^ 1N0 {
NU BpIx& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5+o
2 T] }
J{aQ1) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
tvGg@Xs\ 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。
<|ka{=T 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。
))8Emk^Q{ 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。
"v*oga% 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。
^U R-#WaQ 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?
gNG0k$nP 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:
}x{rTEq d<e+__2 template < class Action >
uZo]8mV class picker : public Action
i7Y
s_8A"9 {
BXagSenc public :
zZS>+O picker( const Action & act) : Action(act) {}
J
r=REa0 // all the operator overloaded
oHv{Y } ;
$w 5#2Za 9/@FADh Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
~Rx~g 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
WRN8#b WsG"x>1n template < typename Right >
7-g]A2N picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g6x/f<2x {
S,ouj;B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F(?Fz8 }
,(1vEE[9- (,d4"C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v9X7-GJ~ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:mCw.Jz<h LZ=wz.'u template < typename T > struct picker_maker
<(u3+`f1s {
iX0]g45o typedef picker < constant_t < T > > result;
}z9I`6[ } ;
7UeE(=Hr5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+xoyKP! {
LS R_x$G+t typedef picker < T > result;
%OezaNOtm } ;
duZ|mT8Q== y\r^\ S9% 下面总的结构就有了:
wR5\^[GN 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。
.b!OZ 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。
`2
%eDFZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ox i
a} 至此链式操作完美实现。
gNMKGf\Y s0X/1Cq HM(bR"E 七. 问题3
-52@%uB 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。
TsFV
;Sl3 0{^l2?mgSb template < typename T1, typename T2 >
L@d]R MNv ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q{ |+3!!' {
-$sl!%HO% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K#m\qitb }
+j)-L \ 2fHIk57jP 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:
T2/v} 46Y7HTwE template < typename T1, typename T2 >
XC+F! R struct result_2
{y+v-v/# {
)zk?yY6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2yi*eR } ;
B J:E,P`_ 2ZTyo7P 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?
#Of<1 这个差事就留给了holder自己。
#2ZrdD"5kQ x`j$9XN5 Eb4< 26A template < int Order >
)Ta]6 class holder;
YKs^%GO+ template <>
\pBYWf class holder < 1 >
@@&@}IQcR1 {
j:de}!wc public :
&\WkJ}&PnA template < typename T >
n{qa ]3 struct result_1
OW[/%U> {
O;&yA< typedef T & result;
^Xt]wl*]+ } ;
6a 2w-}Fs template < typename T1, typename T2 >
#C=L^cSx( struct result_2
G}9bCr, {
=oKPMmpCZ typedef T1 & result;
)P(d66yq'u } ;
'%eaK_+7 template < typename T >
7y)|^4X2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fO^EMy\ {
{_k!!p6 return (T & )r;
C7fi1~ }
!,-qn)b template < typename T1, typename T2 >
)n3biQL_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nHhD<a! {
Is*0?9qU return (T1 & )r1;
46.q anh }
AIRVvW~($ } ;
+~pc%3* ui#1 +p3G template <>
7Hr4yh[j& class holder < 2 >
Ig?.*j ] {
W0uM?J\O public :
w3]0
!)t1 template < typename T >
6Kv}2M')+ struct result_1
:BZx)HxQ {
e&a[k typedef T & result;
nF!_q;+Vp } ;
2YP"nj# template < typename T1, typename T2 >
3K'o&>}L struct result_2
"ppb%= {
qeO6}A"^| typedef T2 & result;
E*!zJ,@8 } ;
Xm:gD6;9 template < typename T >
(=&bo p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5\*wX.wp {
|Nx!g fU return (T & )r;
?PxYS%D_L }
yfw>y=/p template < typename T1, typename T2 >
gJ[q
{b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F*jjcUk {
[@l
v]+@ return (T2 & )r2;
<T2~xn }
(9[C0e S } ;
{pJ@I=q OXCml(>{ $q@RHcj 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
63dtO{:4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e!x-:F#4j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kFZu/HRI 0-MasI&b return l(i, j) = r(i, j);
>p#d;wK4_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L!Zxc~ n YMf[kW return ( int & )i;
&/#Tk>: return ( int & )j;
D30Z9_^%: 最后执行i = j;
0~L8yMM 可见,参数被正确的选择了。
-N!soJ< JP% ;rAoJ n7!Lwq2 snzH}$Ls 28qWC~/9 八. 中期总结
7z0uj 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:
o6yZ@R 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5}^08Xl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ump:dL5{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
NTX+7< ,?N_67 +q?0A^C> %1d6j<7 2
]6u
Be <+JFal 九. 简化
vh3iu+ 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。
91Sb=9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<y/AEY1 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:
T1W9@9,s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
vh.tk^& +-*/&|^等
E6\~/=X=% 2. 返回引用。
[?o vJ =,各种复合赋值等
{'bkU9+ 3. 返回固定类型。
TZ_'nB~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*1]k&#s 4. 原样返回。
;xC~{O operator,
HQj4h]O# 5. 返回解引用的类型。
JWjp<{Q;1 operator*(单目)
+uXnFf d^ 6. 返回地址。
"JGig!9 operator&(单目)
+GtGyp 7. 下表访问返回类型。
^7<m lr operator[]
l]=$< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
EF{'J8AQ operator<<和operator>>
<g1hdF0 yFtf~8s3 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。
T:5%sN;#O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
siZ_JJW L. ?dI82c template < typename Left >
gx
R|S
struct value_return
]* Ki7h|B {
1MFpuPJk template < typename T >
| (9FV^_ struct result_1
$ aBSr1 {
m8A1^ R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C8zeqS^N } ;
$d[:4h~ lD=j/ template < typename T1, typename T2 >
`r$WInsDu struct result_2
vyy\^nL {
N>\?Aeh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{/!"}{G1e } ;
]Y!
Vyn } ;
#$T"QL@ md
LJ,w?{ <R%6L& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\>azY
g y{P9k8v!z 下面我们来剥离functor中的operator()
[m&ZAq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q9]L!V9Rv 7u0R=q return l(t) op r(t)
5!p'n#_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
H5t`E^E return op l(t)
@x
]^blq return op l(t1, t2)
zhL,BTH return l(t) op
?E@[~qq_ return l(t1, t2) op
"$YLU}S9 return l(t)[r(t)]
=i %w_e return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nL~
b m(]IxI 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:
\,t<{p_Q 单目: return f(l(t), r(t));
xGk4KcxKs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H43D=N& 双目: return f(l(t));
,6pH *b$ return f(l(t1, t2));
N'.+ezZ;h 下面就是f的实现,以operator/为例
&cE,9o%FZ a}hM}U! struct meta_divide
{627*6, {
z9w.=[Io template < typename T1, typename T2 >
xK 'IsMo[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2a-hf|b1 {
=LA@E&,j return t1 / t2;
#E)]7!_XG }
3&:fS|L~c } ;
*&MkkI# RjHpC7b*% 这个工作可以让宏来做:
Jx?>1q=M #C}(7{Vt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7?#32B
Gr template < typename T1, typename T2 > \
54%}JA][ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
JFdzA 以后可以直接用
!7?wd^C'f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L<`g}iw 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
9x,+G['Zt (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。。。)
)5x?Qn (B Fowh3go A[a+,TN{ 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
6>J#M _gh7_P^H=d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3/05ee;| class unary_op : public Rettype
Bk<P~-I {
pQ8+T|0x Left l;
GrC")Z|3u public :
7C^ nk
z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>^N:A `h6W@ROb template < typename T >
INpub5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=<xbE;,0 {
M+:wa@Kl return FuncType::execute(l(t));
g.s oNqt= }
\$"Xr CVp<SS( template < typename T1, typename T2 >
HbVLL`06* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Eq{TZV {
Pq%cuT% return FuncType::execute(l(t1, t2));
{ VO4""m }
?Q2pD!L{ } ;
RGmpkQEp @Iu-F4YT l-EQh*!j 同样还可以申明一个binary_op
W9"I++~f *6tN o-)^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C"<@EMU9 class binary_op : public Rettype
t`B']Ac;T {
9_{!nQC.g Left l;
[DwB7l)O( Right r;
g (k|"g`* public :
RUKSGj_NJ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FO$Tn+\ 6 UepBXt3) template < typename T >
+_Z/VQv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,jmG!qJb {
b??1Up return FuncType::execute(l(t), r(t));
(P-<9y@ }
K2 2Xo<3 g_U69
z template < typename T1, typename T2 >
X Rn=;gK%J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lw`\J|%p {
ej+!|97M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3I+pe; }
C+5nft6: } ;
8vK&d> E12k1gC` KJ_R@,v\ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
l.$#IE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
T!bu}KO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\ 714 Pyy 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。
*bEsWeP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
pyKag;ZtP 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。。。
,e2va7}3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,H*3_c&Q 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)
hr5)$qZW 下面是修改过的unary_op
43XuQg4 wG
O)!u 4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
c3##:"wr class unary_op
S J5kA` {
s25012 Left l;
SCij5il% VzesqVx public :
5oS\uX| VM[8w` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.+>}}, pC6_
jIZ template < typename T >
/V&Y@j struct result_1
N"TD$NrK\ {
'#PT C,0UJ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uZ+< } ;
zlfm})+G PBmt.yF template < typename T1, typename T2 >
|Bp?"8%*l struct result_2
4%TC2Laii {
}wVrmDh \ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!T*izMX} } ;
9=|5-?^ !r<7]nwV template < typename T1, typename T2 >
^ ;a[v^&9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y.zQ ` {
J}JnJV8|G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4tI~d8?pk+ }
K_i2%t3 E'Bt1u template < typename T >
.
fIodk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H|Ems}b {
a|.u; return OpClass::execute(lt(t));
)-(NL!?` }
o0 Ae*Y0 < -Nj } ;
l_:%?4MA )7^jq| &kG<LGXP# 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
-Q;
w4@ 好啦,现在才真正完美了。
{-xnBx 现在在picker里面就可以这么添加了:
zF PSk] $IHa]9 { template < typename Right >
{#vo^& B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
SZ_hG D 0 {
gP3[=a"\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)Ii=8etdv }
zy|hf<V 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。
>97N
$ =["GnL*!0 [Mi~4b mS0W@# |K Wh,kJis< 十. bind
@9-qqU@ 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。
4t":WutC 先来分析一下一段例子
1 !sYd@iD@ /=N`P &R# ,0~=9dR int foo( int x, int y) { return x - y;}
T4[eBO bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0PN{
+<?. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6[cMPp x 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。
&\LbajP:+ 我们来写个简单的。
tm$3ZzP4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B4 hR3% 对于函数对象类的版本:
0^+W"O 1WU-gQki! template < typename Func >
y3x_B@}BY struct functor_trait
w^~,M3(+)1 {
M<SZ7^9< typedef typename Func::result_type result_type;
q
bo`E!K } ;
|
!Knd ^} 对于无参数函数的版本:
wegBMRQVp zIu1oF4[ template < typename Ret >
e.N#+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
BsJClKp/ {
uZfo[_g0S typedef Ret result_type;
j0J6ySlY } ;
QZX+E 对于单参数函数的版本:
WDcjj1`l
~Y{K^:wN^ template < typename Ret, typename V1 >
~%]+5^Ka] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
d/MMPge3 {
){v nmJJ% typedef Ret result_type;
-{dwLl_ } ;
7*sB"_U2 对于双参数函数的版本:
Qi9SN00F. {'/8{dS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>1YJETysO struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JH 8^ZP:d' {
r;-\z(h typedef Ret result_type;
@ Fu|et } ;
kp[Jl0K5 等等。。。
jN'zNOV~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~!I
\{( Z',pQ{rD template < typename Func >
7>#74oy struct func_return
[ACa<U/ {
.mMM]*e[0 template < typename T >
!( /dbHB struct result_1
).\%a
h {
~MOIrF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j
sm{|' } ;
4v;/"4)' uKK+V6}!kj template < typename T1, typename T2 >
|1#*`2j\=9 struct result_2
OF}vY0oiw? {
{a(TT)d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ay[6rUO } ;
Z\n
nVM= } ;
f|u!?NGl {D$+~lO L:7%W dyh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d4~!d>{n|c YH@^6Be9 template < typename Func, typename aPicker >
eGjEO&$ class binder_1
*5u0`k^j {
:M3Fq@w= Func fn;
*&XOzaVU aPicker pk;
g/eE^o~; public :
Hi#hf"V R,8;GS42 template < typename T >
P9BShC5 struct result_1
RK< uAiU {
>HyZ~M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V3
2F } ;
XsEDI?p2 ? g}G#j template < typename T1, typename T2 >
,VI2dNst\ struct result_2
6YNd;,it>p {
L\aG.\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}gete'I } ;
r[K%8Y8` ^8OK.iC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a0~LZQ? .r4*?> template < typename T >
Kqm2TMO]>V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y2KR^/LN|Y {
7*.nd return fn(pk(t));
h:xvnyaI }
<v%Q|r template < typename T1, typename T2 >
0-6rIdDTM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/V0[Urc@ {
Fsz;T; return fn(pk(t1, t2));
6o6I]QL }
n86LU Sj5 } ;
~7ZWtg;B x. 8fxogz VX0}x+LJ 一目了然不是么?
L xP%o 最后实现bind
Y'*oW+K &.F]-1RN[ f}=>c|Do template < typename Func, typename aPicker >
QWcQtM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Zjd9@ {
R.(PZC vS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Qco8m4n }
fN&@y$ ;Nk,bb K 2个以上参数的bind可以同理实现。
|0OY>5 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。
|h%=a8 5X&Y~w,poU 十一. phoenix
2u Zb2O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_0}u0fk o, PpD,, for_each(v.begin(), v.end(),
?.Q$@Ih0 (
{>g{+Eq do_
/*P) C'_M [
$O3.ex V cout << _1 << " , "
gWQ(B ]
Q<0X80w> .while_( -- _1),
>
9.%hSy cout << var( " \n " )
AO,
o|,#4F )
S#kYPe );
s@zO`uBc ncrg`<'/, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Uo?4o*} 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
qF\w#nG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/z!Tgs4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
r3qKT PzOnS rU+3~|m template < typename Cond, typename Actor >
MX? *jYl class do_while
_AzI\8m {
t0,=U8]w Cond cd;
PriLV4? Actor act;
DL`8qJ'mJs public :
IdqCk0lVD template < typename T >
X$e*s\4 struct result_1
!0dQfj^_ {
i-PK59VZ8f typedef int result_type;
p4V* %A&w } ;
EQN)y27poW tk]D)+{u&c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i\<S ; k4a51[SYBK template < typename T >
_3(rwD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Unvl~lm6 {
\3OEC` do
Ge_fU'F {
{n|ah{_p| act(t);
yDfH`]i)U }
#9gx4U while (cd(t));
KLvAe>#, return 0 ;
>TMd1?, }
)$RV) } ;
d?&`ZVl qg{gCG 7HkFDI()1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}f;WYz 5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/{f"0]-RA 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Qo)Da}uo20 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&Ts!#OcB, 下面就是产生这个functor的类:
}4p)UX>aWT Li]bU b"WF]x|^ template < typename Actor >
b"uO BB class do_while_actor
n&Ckfo_D {
f`:GjA,J$ Actor act;
- w*fS,O public :
U$mDAi$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hw,nA2w\ Vm|KL3}NRv template < typename Cond >
G<M0KU( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hs[x\:})/ } ;
y_X jY aX`uF<c9 V:w%5'^3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?TeozhUY 最后,是那个do_
b3EGtC}^ vof8bQ{& 23P&n(. class do_while_invoker
+l^tT&s;f {
5CZyA`3V^5 public :
vP x/&x template < typename Actor >
~v%6*9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?V,q&=9 {
K fD.J) return do_while_actor < Actor > (act);
Ly&+m+Gwu }
X8VBs#tLE } do_;
/i3JP} )O" E#% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Qn7T{ BW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5]>*0#C
S 最后来说说怎么处理break和continue
a;t}'GQGk 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。
._^}M<o L 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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