一. 什么是Lambda
v^*K:#<Q! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;$wVu|& 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
U$A]8NZ$S ^k">A:E2 :OT0yA=U Y]2A&0 class filler
qfm|@v|De5 {
K?1W!fY public :
/7F:T[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_Q 4)X)F } ;
dcN22A3 _A9AEi'. N S[l/0F& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
d{3QP5 }|NCboM^_ Y.rsR6 e6$W Qd`O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y_-0tI\J M!^az[[ h3
}OX{k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4!no~ $b }WXi$(@v . 3T3EX|G @lr ztM 二. 战前分析
-x`@6 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。
:*9Wh 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
;iL#7NG-R X\qNG] Fywv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#.)0xfGW)n /* --------------------------------------------- */
RMu~l@ vector < int *> vp( 10 );
-k e's transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'zuIBOH`j3 /* --------------------------------------------- */
1\2no{Vh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>U27];}y /* --------------------------------------------- */
fJ!R6D int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
.4!=p*Y /* --------------------------------------------- */
`Eo.v#< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
J}K$(;: /* --------------------------------------------- */
n9ej7oj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,R*
]>' p6!x=cW sS'm!7*(3 T}v4*O., 看了之后,我们可以思考一些问题:
<}9lZEqY 1._1, _2是什么?
[5Mr@f4I 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~U&AI1t+J 2._1 = 1是在做什么?
d|Lj~x| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4O!ikmY:t Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ar+9\ x7<K<k;s 0)Wltw~`& 三. 动工
H8}oIA"b 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X2~!(WxU F mtcw#D T!)(Dv8@F {q^[a-h> template < typename T >
-k"/X8 class assignment
P8/0H(, {
7Kxp=-k T value;
lZKi'vg7 public :
a~y'RyA assignment( const T & v) : value(v) {}
V/9!K%y template < typename T2 >
]2qo+yB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uiR8,H9*M } ;
DT&@^$? U-tTW*[1] 7a<DKB 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}a(dyr`S 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0*{%=M )|#sfHv7 k!'a,R: ,/|T-Ka class holder
m#\dSl} {
{V
CWn95Z public :
)irEM template < typename T >
ml
}{|Yz assignment < T > operator = ( const T & t) const
z9Rp`z&`E {
3eQ&F~S return assignment < T > (t);
YNsJZnGr8# }
oj+hQ+> } ;
LyFN.2qw Bh-ym8D %:*
YO;dw' 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:
:&."ttf= 8[{ Vu0R static holder _1;
@GW#&\yM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g}(L;fy>7 =]0&i]z[. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Se =`N 而不用手动写一个函数对象。
,.FxIl] t'k$&l}+ 3AN/
H I^$fMdT 四. 问题分析
$*=<Yw4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
bY~pc\V:`w 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
'E""amIJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oe-\ozJ0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0oIe>r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4
"'~NvO 9InVQCf2J 五. 问题1:一致性
T1=fNF 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"@2-Zdrr1< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
S;`A{Mow Q>Yjy!.<^ struct holder
VRB;$ {
^s"R$?;h //
H$UcF1k< template < typename T >
{F.[&/A T & operator ()( const T & r) const
</*6wpN {
sLxc(d'A return (T & )r;
ER.}CM6{[ }
k@W1-D? } ;
U&p${IcEm nb%6X82Q 这样的话assignment也必须相应改动:
[MY|T<q |Z += template < typename Left, typename Right >
=Jb>x#Y class assignment
%n9aaoD {
RPRBmb940 Left l;
Z/+#pWBI! Right r;
6(ol1
(U public :
oYH-wQ j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C]A.i2o8 template < typename T2 >
$*fMR,~t& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l!u_"I8j5 } ;
7hPY_W
y 3)ywX&4"L 同时,holder的operator=也需要改动:
^k9I(f^c-_ wI/iuc template < typename T >
xU`p|(SS- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H9e<v4c {
{R6ZKB return assignment < holder, T > ( * this , t);
\bw2u! }
<7jW_R@ 8bld3p"^ 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。
~b8]H|<'Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?$4 PVI} Er?&Y,o return l(rhs) = r;
r_A$DaC] 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。
vx5Zl&6r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TOQP'/ 4'=y:v2 template < typename Tp >
<wD-qT W class constant_t
[/8%3 {
S 30%)<W const Tp t;
0<@@?G public :
IjnU?Bf constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'TB2:W3 template < typename T >
.% const Tp & operator ()( const T & r) const
z~s PXGb {
13x p_j return t;
b4N[)%@ }
m ~$v;?i } ;
X!EP$! 8YSAf+{FtK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:^h$AWR^f 下面就可以修改holder的operator=了
X#^[<5 LZxNAua template < typename T >
4BpZJ~(p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"fOV^B {
s!$a\ k return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:Zw2'IV }
AH~E )S R.<g3"Lm> 同时也要修改assignment的operator()
rjnrju+ e$Pj.>-<= template < typename T2 >
mQ"-,mMI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pOoEI+t 现在代码看起来就很一致了。
DZtsy!xA [ub e6 六. 问题2:链式操作
KF:78C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\Yr Ue1 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,r_Gf5c 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
bW(0Ng 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4;2uW#dG" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
JNnDts*w &mS^ZyG template < typename T >
(KZ{^X?a struct result_1
a/xn'"eli {
19%imf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\1M4Dl5! } ;
_;\_l SNk=b6`9 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ysnx3(+| ('+d.F[109 template < typename T >
F#5~M<`.o struct ref
5'u<iSmBo {
R[]Mdt< typedef T & reference;
EQSQFRk; } ;
2&J)dtqz template < typename T >
5146kp|1 struct ref < T &>
mgU<htMr1 {
5L}/&^E#p typedef T & reference;
W=+ Y|R! } ;
=~LJ3sIX +k R4E23: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qwAT>4 &m;*<}X template < typename T >
Bdpy:'fJn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l,aay-E {
V0 a3<6@4 return l(t) = r(t);
9_h[bBx-'Q }
ZXPX,~ 5o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
p0eX{xm 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JC}D`h
|-~Y#] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Pr
C{'XDlU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_
jlRlt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P@~yx#G +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7tCw*t$ 最后的布局是:
goWuw}? Add
2y1Sne=<Kb / \
HTTCTR Divide 5
%
|L=l{g / \
`){.+S(5C _1 3
%E;'ln4h&, 似乎一切都解决了?不。
Qn2&nD%zi 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。
buHJB*?9 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。
Q22 GIr 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:
Q\0'lQJdy E' uZA template < typename Right >
*/S_Icf assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ab;.5O$y Right & rt) const
)0k53-h& {
)D%~`,#pQ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@IZnFHN }
~pky@O#b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
uCB=u[]y4 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
;722\y(Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;-Aa|aT! 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
+1!ia] 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>+T)#.wo& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
f*
wx< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
fI|$K)K p5*jzQ template < class Action >
4?01s-Y class picker : public Action
L-&\\{X {
_,*r_D61S public :
KqP#6^ _ picker( const Action & act) : Action(act) {}
4Wp=y // all the operator overloaded
;mi%F3 } ;
bcz:q/f}@ 9:lFo= 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。
-trkA'ewZ 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:
F((4U"
;5AcFB template < typename Right >
IdN41 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
U
#0Cx-E {
0PCGDLk8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\z ) %$#I }
B`sAk
% %@Jsal' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
MnHNjsO# 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。
ue>D7\8 /g.U&oI]D template < typename T > struct picker_maker
ksm~<;td {
,`sv1xwd typedef picker < constant_t < T > > result;
I(
Mm?9F } ;
K@%].: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zKK9r~ M {
HK%7g typedef picker < T > result;
Pc]HP } ;
y<.5xq5_3 ez[Vm:2K 下面总的结构就有了:
0tJZ4(0 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。
_t ycgq# 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。
BFt> 9x]T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o#N+Y?O 至此链式操作完美实现。
@'|~v<<WZ 6wg^FD_Q f?)-}\[IR{ 七. 问题3
@E8+C8' 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。
HE\K@3- UGatWj template < typename T1, typename T2 >
$Ygue5{c ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A?0Nm{O;3v {
O33`+UV"W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<{cQ2 }
O&hTNIfi e~(5%CO>#j 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:
-7|H}!DFT $Z>'Jp template < typename T1, typename T2 >
.eC1qWZJpd struct result_2
8l">cVo]T {
[.}oyz;}N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;O#>Y } ;
q0\6F^;M ]K%!@O! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
]JR +ayk7 这个差事就留给了holder自己。
EBmt9S nT)vNWT= o<!?7g{ template < int Order >
&>}5jC.I class holder;
I*^Ta{j[ template <>
-DAlRz#d, class holder < 1 >
9Gz=lc[!7 {
=?`c=z3~i$ public :
]]Ufas9 template < typename T >
!1b;F*H struct result_1
(uidNq {
)=-szJjXZ typedef T & result;
q" 5(H5 } ;
S`]k>'
l template < typename T1, typename T2 >
a-J.B.A$Z/ struct result_2
P1f[%1 {
?Ss!e$jf typedef T1 & result;
]J]h#ZHx } ;
PmM3]xVzd template < typename T >
2b8L\$1q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QSf|nNT {
II=79$n`G return (T & )r;
An/|+r\ }
>c}u>]D template < typename T1, typename T2 >
AkiDL=;w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.5{ab\_af {
p{dj~ &v return (T1 & )r1;
pI<f) r }
,MIV=* } ;
S`Rs82> T&7qC=E#5 template <>
={Qi0Pvt class holder < 2 >
}SCM I4\ {
#A8sLkY public :
+[g,B1jt template < typename T >
`~q <N struct result_1
Rbv;?'O$L {
"-V"=t' typedef T & result;
?!/kZM_ts } ;
h2J
x]FJ template < typename T1, typename T2 >
eh#(eua0/ struct result_2
vs{s_T7Mz] {
R0-j5&^jju typedef T2 & result;
y1L,0 ] } ;
7"D.L-H template < typename T >
)@bQu~Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#:%/(j {
Pj%|\kbNs return (T & )r;
VJll }
'H <\x template < typename T1, typename T2 >
Pg7Yp2)Oli typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
63 B?. {
A&jlizN7 return (T2 & )r2;
E8&TO~"a]e }
,
++ `=o } ;
;gr9/Vl %H"47ZFxAs L_iFt! 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> >。
7. ;3e@s 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
y"wShAR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Pk)1WK7E -A!%*9Z return l(i, j) = r(i, j);
7Hu3>4< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J5jvouR jEJT-*I1+ return ( int & )i;
uM6+?A9@l return ( int & )j;
k"w"hg&e 最后执行i = j;
k|d+#u[Mj@ 可见,参数被正确的选择了。
jRV/A!4 v|2T%y_
u iAU@Yg`pt =w0R$&b& :*\P n!r 八. 中期总结
H$4:lH&( 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:
*~i
])4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/&94 eC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,zY$8y] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lHX72s|V b;UJ 88 cYt!n5w~W pz>>)c` 4HA<P6L A3@6N( 九. 简化
cExS7~* 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
*;*r8[U}q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
PwLZkr@4^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
-3Vx76Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z?QC!bWb +-*/&|^等
ekCC5P! 2. 返回引用。
TRq6NB =,各种复合赋值等
yz8jw:d^- 3. 返回固定类型。
v_-dx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c0u^zH< 4. 原样返回。
DR<9#RRD operator,
G'A R`"F 5. 返回解引用的类型。
0"bcdG<} operator*(单目)
ea')$gR 6. 返回地址。
'b{]:Y operator&(单目)
`W*U4?M 7. 下表访问返回类型。
_5N]B|cO operator[]
N?"] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@sC`!Rmy'- operator<<和operator>>
kPLxEwl W6/yn 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。
:6\qpex 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]?[fsdAQW e^D]EA]% template < typename Left >
FJP-y5 struct value_return
s-T\r"d=j {
0:Ol7 template < typename T >
)P|),S,;Z struct result_1
"LTad`]<Ro {
s!7y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
k+pr \d ~ } ;
p=}Nn( 65Yv4pNL template < typename T1, typename T2 >
C>*u()q>4h struct result_2
?<'}r7D {
a!AA] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
SI-Ops~e } ;
jtc]>]6i } ;
NHZz _a= s,&Z=zt0R JnM["Q=` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'(|ofJe! dNeVo|Y~h 下面我们来剥离functor中的operator()
WEi2=3dV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@2 fg~2M1 E09:E return l(t) op r(t)
:&9s,l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
DlMW(4( return op l(t)
]3.;PWa: return op l(t1, t2)
x+@rg];m return l(t) op
N5b!.B x-w return l(t1, t2) op
HCC#j9UN6 return l(t)[r(t)]
@r/nF5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
oEZdd#*; %M|hA#04vZ 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:
j HJ`,# 单目: return f(l(t), r(t));
L0WN\|D return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b!5~7Ub.No 双目: return f(l(t));
XuM'_FN`A< return f(l(t1, t2));
2!=f hN 下面就是f的实现,以operator/为例
Qjv}$`M bAtSV u struct meta_divide
7! INkH] {
5taT5?n2 template < typename T1, typename T2 >
{[?(9u7R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1NA.nw. {
^ sLdAC return t1 / t2;
Cd}<a?m, }
68WO~* } ;
\n|EM@=eE nk's_a*Z 这个工作可以让宏来做:
sN01rtB(UT 6zuTQ^pz #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fHd#u%63K template < typename T1, typename T2 > \
$C$V%5aA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V{3x!+q 以后可以直接用
-fW*vE: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&(l9?EVq1 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
Od,qbU4O (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。。。)
K/yxE|w< Uf;^%*P4 R|87%&6'] 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
K} X&AJ5A =R$u[~Xl2X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@>Km_Ax class unary_op : public Rettype
-Cc^d!:: {
h^(*Tv-! Left l;
+E(L \ public :
= x)-u8P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DAr1C+Dy
'$]97b7G template < typename T >
>$/>#e~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mLLDE;7|} {
V#gK$uv return FuncType::execute(l(t));
gu.}M:u }
v\%HPMlh @>2i+)=E5 template < typename T1, typename T2 >
hH8oyIC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YHygo#4=8 {
4yr'W8X_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
ywmo#qYe }
!@*7e:l } ;
`%"\@< #r~# I}U YWO)HsjP 同样还可以申明一个binary_op
bI9~jWgGp TpwkD_fg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^7WN{0 class binary_op : public Rettype
~[nSXnPO {
yEoF4bt Left l;
Ww+IWW@ Right r;
2*l/3VW public :
ZI}F om< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,K"U>& x}I+Iggi template < typename T >
J$w<$5UY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C]`$AqKl {
qvKG-|j return FuncType::execute(l(t), r(t));
z3m85F%dR }
WUXx;9 > o&)8o5 template < typename T1, typename T2 >
?(F6#"/E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<7Or{:Sc90 {
cO+qs[
BQ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k&vz7Q`T }
2,b(,3{`4: } ;
BLf>_bUk h#
o6K# g63(E,;;J 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
/cQueUME` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_P 3G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ND#Yenye 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。
SaAFz&WRl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`*cxH.. 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。。。
3-qr)h 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!v_|zoCEj 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)
Ru!iR#s)! 下面是修改过的unary_op
'ud{m[| x$.^"l-vX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)9'K($ class unary_op
RVA(Q[ ; {
Val|n*% Left l;
:W.(S6O( p\tm:QWD; public :
kY|utoAP H.|#c^I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(Ag16 FF(#]vz ' template < typename T >
`O!X(( struct result_1
K6/Q}W {
CR`Q#Yi typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$m{:C;UH } ;
M2>Vj/ Ml{Z
template < typename T1, typename T2 >
,,&*:<Q struct result_2
kYqU9cB~ {
6azGhxh typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2Aazy'/ } ;
~Z?TFg
Xq]w<$
template < typename T1, typename T2 >
FaQe_; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b_#m}yZ6 {
gmO! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9`A;U|~E@ }
Hz1%x t?x<g <PJ4 template < typename T >
DJXmGt] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3G)#5Lf< {
?GoR^p #p return OpClass::execute(lt(t));
l|~A#kq }
rb2S7k0{ Jr
,;>
} ;
D3Ig>gKo?m "$Z= %.3Q Vod\a5c 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
qo90t{|c 好啦,现在才真正完美了。
Ustv{:7v 现在在picker里面就可以这么添加了:
<ro7vPKNa uk<4+x,2) template < typename Right >
8 S:w7Hr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&Fzb6/ {
B:;pvW] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8>2.UrC }
j9x<Y] 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。
3LJ+v5T~ MSQEO4ge +j`5F3@ 3nIU1e fo*2:?K& 十. bind
\=?a/ 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。
J{p1|+h% 先来分析一下一段例子
6y%qVx#! g2LM_1\ #zv3b[@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
2\A$6N;_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DkY4MH? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|"X*@s\' 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
8rnwXPBN 我们来写个简单的。
N_kMK 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7u -p%eq2 对于函数对象类的版本:
Z58X5" (Ft+uuG template < typename Func >
jiV<+T? struct functor_trait
^EtMxF@D {
k2omJ$?v typedef typename Func::result_type result_type;
ITE{@1 } ;
Xk~D$~4< 对于无参数函数的版本:
Gv!2f #l\=}#\1Wb template < typename Ret >
=t#llgi~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
~9a<0Mc? {
j\[dx^\= typedef Ret result_type;
)0.kv2o. } ;
[64:4/<} 对于单参数函数的版本:
Sxt"B 7{e
4c template < typename Ret, typename V1 >
fIx+ILs struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4x=v?g& {
%B2'~|g typedef Ret result_type;
~RW+GTe
} ;
|B?m,U$A! 对于双参数函数的版本:
AP n| \ m)ky*"( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:[p} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
XV7Ex\D* {
)al]*[lY typedef Ret result_type;
VZp5)-!\ } ;
!_]Y~[ 等等。。。
O@T9x$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2@n{yYwy [`#CXq' template < typename Func >
@wGPqg struct func_return
SB;&GHq"n {
G, }Yl template < typename T >
!fV+z%: struct result_1
Avge eJi {
j"t(0m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0cv{ } ;
YquI $PV _ /QK6Rac- template < typename T1, typename T2 >
uanhr)Ys struct result_2
8l>?Pv {
6C1#/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bQzZy5, } ;
1jmjg~W } ;
JK7G/]j+Ez EKYY6S2 P>y@kPi 最后一个单参数binder就很容易写出来了
WA<v9#m 5N#aXG^9 template < typename Func, typename aPicker >
a(m2n.0'> class binder_1
b<tNk]7 {
>2Y=*K,: Func fn;
]{;gw<T aPicker pk;
^rB8? kt public :
aj-Km`5r} k%]3vRo< template < typename T >
YU'k#\gi* struct result_1
aG-vtld {
$f$SNx)), typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f%A;`4`q } ;
#>a\>iKQ2q J@/kIrx template < typename T1, typename T2 >
<.%4 !
}f8 struct result_2
Ij7p'a {
rP'me2
B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0.Q
Ujw } ;
%HhBt5w 2,y|EpG# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'NbHa! +X\FBvP& template < typename T >
N_LM/of|D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IY1//9 {
8$]1M,$r return fn(pk(t));
7RQR)DG }
&.F4b~A7 template < typename T1, typename T2 >
`{8K.(])s! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1;* cq {
<q)# return fn(pk(t1, t2));
K$z2YJ% }
DVO.FTV^` } ;
i:dR\|B f'F?MINJP Q*GN`07@?d 一目了然不是么?
mwO6g~@` 最后实现bind
%J}xg^+f *j|~$e}C 3h]g}&k template < typename Func, typename aPicker >
mupT<_Y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ynp 8rf {
YByLoM* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+l42Awl>K }
}czrj%6 l&[O 2个以上参数的bind可以同理实现。
),_@WW;k 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。
uIY#e<)}G n5|fHk^s 十一. phoenix
]|#+zx|/D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"BAK !N$9 xKbXt;l2 for_each(v.begin(), v.end(),
SA:Zc^aV (
D=TvYe do_
(xycJ`N [
?C]vS_jAh cout << _1 << " , "
>:SHV W ]
PhLn8jNti .while_( -- _1),
Q(G#W+r cout << var( " \n " )
pt?bWyKG )
NCveSP );
)',R[|< Q;Ak4[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
YH$-g 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
53_Hl]#qZ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pR<`H' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SV4E0c> p;a,#IJu v{RZJ^1 template < typename Cond, typename Actor >
aNsBcov3O class do_while
W@>% {eE {
&{5,:%PXw Cond cd;
EZgwF=lO Actor act;
\eTwXe]Pv public :
Fk7?xc template < typename T >
"> ypIR< struct result_1
.Cv6kgB@c {
8H[<X_/ke typedef int result_type;
Y+pHd\$-4 } ;
TT%M'5& _IMW{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e
v}S+!|U hXw]K" template < typename T >
AhN4mc@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BX/8O<s0 {
NCXRevE do
3=#<X-); {
O *C;Vqt act(t);
y`iBFC;_ }
q~Hn-5H4Q while (cd(t));
Xxj-
6i return 0 ;
8bGd} ( }
Mc
lkEfn } ;
W_293["lS S)(.,x + /G2fhE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{L971W_L 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。
2YL?,uLS 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。
U)TUOwF 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。
299H$$WS,Z 下面就是产生这个functor的类:
g@Z))M+ b1q"!+8y j8i[ONq^ template < typename Actor >
>IafUy class do_while_actor
te`$%NRl {
W ~<^L\Lu Actor act;
y8y5*e~A-) public :
1dY}\Sp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
K`eCDvlH %fZJRu
1b template < typename Cond >
';Ea?ID picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
UBKu/@[f@ } ;
n6=By|jRh D>r&}6< &A/]pi-\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0q 最后,是那个do_
&,vcJ{. G&SB- k8yEdi` class do_while_invoker
of~4Q{f$6 {
&3>)qul public :
m,28u3@r template < typename Actor >
cU (D{~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y|m+dT6 {
j3oV+zZ49 return do_while_actor < Actor > (act);
\&:nFb%= }
l9~e".
~' } do_;
h8j.( OnziG+ak 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$p8xEcQdU# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T~?Ff|qFC 最后来说说怎么处理break和continue
udH7}K v 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。
]]![EHi(\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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