一. 什么是Lambda
%MfT5*||f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$EG<LmC-Q 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
'bef3P9` .|ZnU]~T v^IMN3^W
(+\K class filler
@iz6)2z {
Io;26F"" public :
9/\=6vC| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i];@ e] } ;
X<"#=u( g.EKdvY"%H
1 pzd 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
qr/N ?, \AR3DDm l5k]voG 8j%lM/ v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r,Pu-bhF XG6UV(' 7w"YCRKh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{'
|yb T|nN. qo;F]v*pkK Z$@ XMq! 二. 战前分析
Sytx9`G 5 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。
I=`efc]T 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
!FnH; 2TC7${^9}J =HvLuVc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F9SIC7}uH /* --------------------------------------------- */
j#XU\G vector < int *> vp( 10 );
(aH_K07 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{Q~A;t /* --------------------------------------------- */
}%-`CJ, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vCNYqa)m: /* --------------------------------------------- */
jZY9Lx8o int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;c>Rjg&[ /* --------------------------------------------- */
u"n~9!G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4~r=[|(aY /* --------------------------------------------- */
\E<)B# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
My'6yQL 4a~9?}V: l:kF0tj" 0ID
8L
[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
mk~Lkwl 1._1, _2是什么?
!*xQPanL 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Ts:pk 2._1 = 1是在做什么?
{z%%(,I 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
kR-5RaW Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
,
v6[#NU_Z dkf?lmC+M K`1\3J) 三. 动工
WaWx5Fx+
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f&>Q6 {*] B6Tn8@O L7*~8Y BT+ws@|[ template < typename T >
'x10\Q65[ class assignment
hpym!G {
MhB kr{8 T value;
s.I=H^T public :
f;%4O' assignment( const T & v) : value(v) {}
C31SXQ template < typename T2 >
1<qq6 9x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7<?v!vQ}- } ;
Hca)5$yL jKu"Vi|j> >b/0i$8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L*VGdZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;z7iUke0% DI!l.w5P_ nyPA`)5F0 D058=}^HE class holder
B: uW(E
{
: C;=<$ public :
;xa]ke3] template < typename T >
XH2g:$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
R16"lG {
T ,gMc return assignment < T > (t);
]?Ru~N} }
*pvhkJ g( } ;
}qXi;u)) *-Y|qS% BZx#@356N 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@_|18F]` M ~!*PCd5 static holder _1;
(F7!&] 8% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
J74nAC%J^ crC];LMl/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4Kt?; y
; 而不用手动写一个函数对象。
`&>!a JX/rAnc@ 2Sb~tTGz79 P*(lc: 四. 问题分析
4F8`5)RM 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。
mnXaf)" 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。
)r1Z}X(#d 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mrd(\&EhA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ef$xum{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.'7o,)pJ< "Rs^0iT7> 五. 问题1:一致性
Khw!+!(H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
fwxyZBr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'(u [ Ra_6}k struct holder
o~^hsm[44J {
[?Aq#av //
fX} dh9 template < typename T >
C2eei're T & operator ()( const T & r) const
K$'
J:{yY {
-_pI:K[ return (T & )r;
";",r^vr\ }
{u46m } ;
l!q i:H<=1 GXRK+RHuBi 这样的话assignment也必须相应改动:
%t%+;(M9 Yw+_( 2
9= template < typename Left, typename Right >
S|!U=& class assignment
lgA9p
4- {
T92k"fBY Left l;
cy/;qd+!M Right r;
qz(0iZ] Y public :
0xC{Lf& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,n~H]66n template < typename T2 >
/_woCLwQ# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/o![%&-l } ;
81H04L9K 7 @;d(>_n 同时,holder的operator=也需要改动:
aLuxCobV aeE9dV~ template < typename T >
Eh0R0;l5> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*wyaBV?*K {
i>q]U:U return assignment < holder, T > ( * this , t);
g;eMsoJG }
{o5E#<) Ck(D:
% ~s 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。
!lL21C6g+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0j4bu}@ -5d8j<, return l(rhs) = r;
$0sUh]7y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8TC%]SvYim 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
FrB}2 nP4jOq*H template < typename Tp >
pz@_%IUS class constant_t
Z]":xl\7 {
y$#mk3(e~t const Tp t;
)5)S8~Oc public :
B]InOlc47 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+!dIEt).U template < typename T >
(PE"_80Z const Tp & operator ()( const T & r) const
@+:S'mAQC {
vXRfsv y return t;
lJu2}XRiU }
nXk<DlTws } ;
SpjL\ p0 q9yY% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
C-m
OtI 下面就可以修改holder的operator=了
O,]t. 1V r^VH [c@c template < typename T >
*ukugg. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
M8:gHjwsx {
rM<c;iQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
w,;CrW T2t }
d9sl(;r ,cYU 同时也要修改assignment的operator()
6*/0 yGij g(>;Z@Y
template < typename T2 >
z#SBt`c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~aNK)<Fznd 现在代码看起来就很一致了。
'|G_C%,B O (<Wn- 六. 问题2:链式操作
J}hi)k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
mBhG"0: 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。
O+@"l$;N 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
#&\^{Z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
,Si\ky7L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3YR6@*!f/ 8tK 8|t5+ template < typename T >
<:W]u T struct result_1
bBW(#
Q_a {
Xl.h&x0?
8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7,d^?.~S } ;
#%il+3J tMad
2,: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
C=t:0.:PJ t7H2z}06=h template < typename T >
E%:!* 9 struct ref
ZsirX~W< {
p^Kp= z typedef T & reference;
4r\Sbh } ;
A=o
p R template < typename T >
U\&kT/6vh struct ref < T &>
'""qMRCm {
pv~XZ(J.1 typedef T & reference;
U
SXz } ;
hY7Q$B< LS{g=3P0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$h0] OY*BVJ^ template < typename T >
yb2*K+Kv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9t(B{S {
]F r+cP return l(t) = r(t);
i,NN" }
N'+d1 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
L[)+J2_< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2T<QG>;)j URck#5 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"!i7U2M' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:c"J$wT/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nchhNU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
I1=YSi;A 最后的布局是:
>G92k76G Add
6A7UW7/ / \
%f\ M61Z Divide 5
2lDgvug / \
46o3F" _1 3
?d-(M' v. 似乎一切都解决了?不。
>|KfO> 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。
S ])YU?e 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。
M@UkXA} 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:
yL^1s\<ddW 7
a !b} template < typename Right >
])!|b2:s3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$74ZC
M Right & rt) const
G'q7@d{' {
F IDNhu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)/PvaL }
J\b,rOI f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&_HSrU XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#M&rmKv)g 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
t*5d'aE`/ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
I! {AWfp0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
3}= .7qm 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
k$y(H;XA 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:
z11;r]VI ]|<PV5SY3. template < class Action >
"Y}f"X| class picker : public Action
LTG#nM0 {
Yr-a8aSTE5 public :
9G` 2t~% picker( const Action & act) : Action(act) {}
N5#qox$D // all the operator overloaded
l<<0:~+q } ;
^LaI{UDw%h 7)O?jc Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
xcnHj1r-o' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/p~"?9b[ i fs&J%ku\ template < typename Right >
gZuk( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
25BW/23}e {
'C+z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NoO>CjeFb }
^W9[PE#F ^ 'FC. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1>jG*tr 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~fI&F| s0H_Y' template < typename T > struct picker_maker
~QFD ^SoK {
C$){H"# typedef picker < constant_t < T > > result;
hhlQ!WV2 } ;
bYQ h{q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0bQaXxt|p {
@;qC% +^ typedef picker < T > result;
{S%)GvrT } ;
@ \J R xJ /%po@Pm#I 下面总的结构就有了:
D%(9ot{!e 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。
^c83_93)R 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。
bxyEn'vNvQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#pBAGm3 至此链式操作完美实现。
@g9j+DcU #bUWF|zfT ZLyJ 七. 问题3
:^0g}8$< 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
y$r^UjJEO MG>g?s'! template < typename T1, typename T2 >
Q-F'-@`(C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jV\M`=4IC {
Q\z3YUk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E$.|h;i]Q }
fU@}]& QtJe){(z+ 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:
<89@k(\ / 3:<+9X template < typename T1, typename T2 >
Ky|Hi3? struct result_2
Jme}{!3m {
%56pP"w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Odxq ]HlbO } ;
hghtF B, xrZ s 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?
- >n<9 这个差事就留给了holder自己。
<Xm5re. Oh6;o1UI daaUC template < int Order >
FI.S?gy0 class holder;
VxjEKc template <>
'&Q_5\Tn class holder < 1 >
g,Kb9[' {
ZB:Fjq public :
SOb17:o3| template < typename T >
$JqdI/s struct result_1
~53E)ilB {
[T"oqO4%] typedef T & result;
^8.R 'Yq } ;
~ i1w,;( template < typename T1, typename T2 >
l"}W $3]u$ struct result_2
z~4L=tA( {
vxUJ4|Qz typedef T1 & result;
{-^>)
iJqt } ;
}E]`ly<Z template < typename T >
m(y?3}h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4v3y3 {
eG|e1t K+ return (T & )r;
@_Aqk{3 }
1KruGq~ template < typename T1, typename T2 >
c1wgb8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z@
h<xo*r {
wC!(STu return (T1 & )r1;
?8-e@/E#x }
*Zt)J8C } ;
]WN{8 x?:WR*5w template <>
aZ=WK4 class holder < 2 >
Lr)h>j6\ {
:eQ@I+ public :
?P<&8eY template < typename T >
(S5'iksx struct result_1
T
fzad2}^ {
(oq(-Wv typedef T & result;
G8QJM0VpS } ;
3tnYK& template < typename T1, typename T2 >
~l CG37 struct result_2
A!fjw {
}-zx4<4BH typedef T2 & result;
rM [Ps=5 } ;
XZd !c Ff template < typename T >
' AeU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Rr%]/% {
?e3q0Lg3| return (T & )r;
X?>S24I"9 }
wjS3ItB template < typename T1, typename T2 >
Mk@ _uPm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zG [-n. {
T:;e 73 return (T2 & )r2;
^Xa-)Pu }
&\0LR?Nh } ;
V }8J&(\ ]YevO( bnD>/z]E 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> >。
bI]1!bi]i 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q=e?G300#L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
71K6] ~< ]PUyX8'~ return l(i, j) = r(i, j);
_
esFx 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
sB7DF<91 D3XQ>T [*q return ( int & )i;
-.^Mt.) return ( int & )j;
%NeKDE 最后执行i = j;
jy&p_v1 可见,参数被正确的选择了。
Fi7pq2 ,{'~J @ ^4s#nf:} ?[XH`c, v]VIUVd 八. 中期总结
HkEp}R 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:
vf5[x!4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Em4TEv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
= @3Qsd 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"Jv&=zJ AqN(htGvx PCw.NJd$ w?Q@"^IL IDLA-Vxo s)]|zu0"Ku 九. 简化
5n(p1OM2q 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。
_BR>- :Jr 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s?0r\ cc|: 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:
QQC0uta` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.Z/"L@ +-*/&|^等
Nkv2?o>l 2. 返回引用。
A\4Gq =,各种复合赋值等
)}paQmy# 3. 返回固定类型。
>Pv%E 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dZnq 96<:| 4. 原样返回。
N.&)22<m9 operator,
uX.Aq@j 5. 返回解引用的类型。
6GJ?rE E/ operator*(单目)
z#,?*v 6. 返回地址。
yGS._;#R operator&(单目)
T( ;BEyc? 7. 下表访问返回类型。
Oh8;YE-% operator[]
|$1j;#h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
g{<3*, operator<<和operator>>
anl?4q3;9 k U3]
eh\I OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
bz}T}nj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
iT.hXzPzr* -O(.J'=8 template < typename Left >
j5$Sm struct value_return
=3 -G {
F'SOl*v(s5 template < typename T >
61gZZM struct result_1
V]vk9M2q[l {
`^_.E:f typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A;2?!i#f } ;
:=~([oSNW" r-'j#|^tz template < typename T1, typename T2 >
R \`,Q'3 struct result_2
\UNw43EL {
:j9;P7&"? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[=LQ,e$r7 } ;
mg#+%v } ;
2RM0ca_F :SYg)|s @8/-^Rh* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0|4XV{\qT$ 66z1_lA 下面我们来剥离functor中的operator()
%PkJ7-/b|^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Rjh/M`| u 4)i7 return l(t) op r(t)
#>>-:?X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=&}dP%3LC) return op l(t)
rJ<v1Yb return op l(t1, t2)
,&l>^w/ return l(t) op
1lMU('r% return l(t1, t2) op
$e<3z6 return l(t)[r(t)]
kA#>Xu/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
a&y%|Gs^f B d\p!f< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
MNJ$/l)h 单目: return f(l(t), r(t));
L0uN|?} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BJ{mX>I( 双目: return f(l(t));
N %0F[sY6 return f(l(t1, t2));
8G{} r 下面就是f的实现,以operator/为例
jUjQ{eT B-eYWt8s struct meta_divide
5ue{&z
@T {
81aY*\ template < typename T1, typename T2 >
^Z}INUv]7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V1"+4&R^T_ {
'f5,%e2# return t1 / t2;
]2Lwd@ }
NCl={O9<j } ;
>eJk)qM b`%/* 这个工作可以让宏来做:
f+gyJ#R` f#mY44:,C #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TQnMPELh" template < typename T1, typename T2 > \
'VO^H68 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PW.W.<CL 以后可以直接用
Fdvex$r& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1Rwk}wL 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
n]_8!NU (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 4zH<y o1kLT@VCl j7uiZU;3Rx 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
T_I"Tsv _=,[5" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4Jo:^JV class unary_op : public Rettype
?b2%\p`" {
K4l,YR;r Left l;
t;E-9`N public :
Af *^u|# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L!/USh:IP qW7S<ouh template < typename T >
@gs
Kb*, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sFB; /*C {
zf2]|]*xz return FuncType::execute(l(t));
$7PFos%@ }
f3*u_LO *S{%+1F template < typename T1, typename T2 >
RQ|!?\a= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mJWl#3 {
&HW%0lTs% return FuncType::execute(l(t1, t2));
&AlVJEI+ }
,D~C40f } ;
\Fc"Q@.u XlB`Z81j kGX`y.-[ 同样还可以申明一个binary_op
KVqQOh'_T tS`fG; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xB
4A"| class binary_op : public Rettype
&.Yh_ {
U7
Z_ Left l;
+mV4Ty Right r;
qb
"H&)aHw public :
R+, tn,<< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v#D9yttO{ SAXjB;VH6 template < typename T >
6P+8{?V& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~@L$}Eu {
PZH]9[H return FuncType::execute(l(t), r(t));
[)9bR1wh }
Dth<hS,2J ^=Up UB template < typename T1, typename T2 >
7uxy<#Ar typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l=bB,7gL {
`@=}5 9+| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
DA[-(
s }
-zMXc"'C^k } ;
1
!OQxY}f nQg6
j Zf %,>> <8 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
#p*OLQ3~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hIPDJ1a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^K&&O{ 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。
t~X wF("; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a<c % Xy/ 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。。。
`^(6{p ? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
UHweV:(|T 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)
8pt;'' 下面是修改过的unary_op
Y@RPQPmIQ _vvnxG!x& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h^34{pKDn class unary_op
hRGK W {
c9iCH~ Left l;
ToDN^qE+ b)'Ew27 public :
bIe>j*VPh@ Lj({
T'f( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
){R_o5 ?$F:S%eH template < typename T >
0XL
x@FYn struct result_1
{EZ
; {
]@M$.msg@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-4Y}Y59\ } ;
wdoA>a?q Cl4y9| template < typename T1, typename T2 >
vF3>nN(] struct result_2
R7Hn8;.. {
56&s' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HIi"zo=V } ;
1OE^pxfi> 'Ys"yY@ template < typename T1, typename T2 >
BJ~Q\Si6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~F>oNbJIv {
kzgHp,;R{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)v8;\1`s: }
u ldea) #j iQa" template < typename T >
tkV:kh< L~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HC}D<FX| {
D@5&xd_@4 return OpClass::execute(lt(t));
:
bT*cgD{ }
8r)eiERv BalOph4M[ } ;
?i)-K?4Sb BxO2w1G u\&oiwSIP 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
n4(w?,w} 好啦,现在才真正完美了。
:h*20iP 现在在picker里面就可以这么添加了:
-5kq9Dy\, sVaWg?=qs' template < typename Right >
<`*6;j.& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
u =#LY$ {
(= uwx# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?GB($D=Y'& }
cV)fe`Gg 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Fov/?:f$ t*e+[
+5?sYp\ j\!zz dFo9O!YX[f 十. bind
VXR.2C 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。
\9@*Jgpd6* 先来分析一下一段例子
KW^s~j VlXIM, Z]uN9c int foo( int x, int y) { return x - y;}
$//18+T bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N, ;'oL+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tN";o\!} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2,q^O3F 我们来写个简单的。
qPH]DabpI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p0`Wci 对于函数对象类的版本:
\*!g0C8 o "{qhk{ template < typename Func >
1Qhx$If~ struct functor_trait
;oWh Tj` {
o9q%=/@, typedef typename Func::result_type result_type;
~e, } ;
(3{'GX2c 对于无参数函数的版本:
=u${2= yTkYPx template < typename Ret >
bN<c5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
d7$H})[^ {
T*-*U/ typedef Ret result_type;
@\u)k } ;
i+Ob1B@w 对于单参数函数的版本:
3,3{wGvHHW /=,^fCCN template < typename Ret, typename V1 >
roj/GZAy" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<MA!?7Z| {
Nz*qz"T typedef Ret result_type;
;wJLH\/ } ;
;7tOFsV 对于双参数函数的版本:
Rj+}L ~" ,'={/)c< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~;wSe[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1K09iB {
8T$:^HW typedef Ret result_type;
gC<\1AIu } ;
OtY.s\m y 等等。。。
}1z=
C< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<)?H98S 7{8!IcR # template < typename Func >
Xb#x^?| struct func_return
:}UWy?F {
}@!d(U* template < typename T >
x #BUIi struct result_1
N!9DZEcm {
^dYFFKQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZJ=-cE2n } ;
QRgWzaI C&zgt
:q6} template < typename T1, typename T2 >
z})H$]: $ struct result_2
1g2%f9G {
(gl CTF9v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C.%iQx`
} ;
W(~G^Xu } ;
tojJQ6;J Z9~~vf# E
I)Pfx"0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3`SLMPI ehOF@IA_ template < typename Func, typename aPicker >
D3;^!ln]D class binder_1
Ibd7[A\ {
W{1=O)w Func fn;
Fl(+c0|kT aPicker pk;
(.<Gde# public :
X~]eQaJ rS>njG;R template < typename T >
84e)huAs struct result_1
,XI,B\eNk {
K&D
-1u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\P&'4y~PL } ;
EG7ki0 s/`4]B;2U template < typename T1, typename T2 >
k-b_
<Tbo| struct result_2
q<,?:g$k {
Fr/8q:m& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IDdhBdQ } ;
EOVHTDkKf YPf&y"E&H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%D gU XH1so1h template < typename T >
W%Br%VQJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
frc>0\ {
E88_15'3D return fn(pk(t));
e_\4(4x }
3/}=x<ui
template < typename T1, typename T2 >
GB^Ch YOb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
goIn7ei92 {
]*sXISg1 return fn(pk(t1, t2));
sJt&`k Z }
31Zl"-<#- } ;
+%UXI$v VP0wa>50! ?
Yy[8_(tN 一目了然不是么?
7EQ
|p 最后实现bind
(+CB)nV0IA %mtW-drv> )nQpO"+M template < typename Func, typename aPicker >
@6h=O`X> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"%qGcC8 {
9p>3k&S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*2=:(OK }
vRRi"bo 8'Z9Z*^h#x 2个以上参数的bind可以同理实现。
i?4vdL8M 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。
c.KpXY VSms hld 十一. phoenix
d[-w&[iy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1wE~dpnx :Oa|&.0l? for_each(v.begin(), v.end(),
'u_'y (
fCO!M1 t do_
QmbD%kW`3 [
b==<7[8 cout << _1 << " , "
7!Ym~M= ]
o LuGW5wzj .while_( -- _1),
*1Nz
VV cout << var( " \n " )
@xSS`&b )
kTc'k );
n8iejdA' A5y?|q>5 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:
;gK+AU 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
J--9VlC' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c5R58#XK= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=WFMqBh<` ,K3)f.ArYc G/N'8Q) template < typename Cond, typename Actor >
5s;HF |2x class do_while
RUYwDtC {
.OX.z~":y Cond cd;
B~caHG1b Actor act;
|DwI%%0(F public :
sW3-JA] template < typename T >
+\\,FO_ struct result_1
[=S@lURzm@ {
~Q>97% typedef int result_type;
N/qr}-
3z } ;
!yG{`#NZZ ?9 :{p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`|
L+a~~ D0lgKQ template < typename T >
`:-{8Vo7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L*D-RYW {
z"=#<C do
C;G~_if4PR {
I/pavh act(t);
9~
K1+%! }
-P(q<T2MV' while (cd(t));
bn~=d@' return 0 ;
6_^u}me }
d]0fgwwGC } ;
\_De(
p QVb@/ 6EGh8H f 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zw7=:<z= 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。
J0C,KU( 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。
8`U5/!6fu 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。
$*9h\W-)`Q 下面就是产生这个functor的类:
Do=*bZ;A ,Hch->?Og jF_K*:gQ template < typename Actor >
aVM@^n class do_while_actor
K /g\x0 {
{%N*AxkvId Actor act;
|L%F`K>Z: public :
K e~a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ip4CC' hg]\~#&- template < typename Cond >
N&-d8[~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
j42U|CuK } ;
) e;)9~ z,X
^; ^ :6v-
Yx 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V[HHP_ 最后,是那个do_
{y`afuiB a4 O b_W0tiyv% class do_while_invoker
vp[~%~1( {
.NiPaUzc< public :
UpN:F
template < typename Actor >
(`<l" @:_* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
N$6Rg1 {
6}K|eUak/ return do_while_actor < Actor > (act);
&t5pJ`$(Cy }
z"Gk K T } do_;
)DI/y1 !FA^~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ppM d 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fY}e.lD 最后来说说怎么处理break和continue
PHyS^J` 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。
z<m,Xj4w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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