一. 什么是Lambda
+V*FFv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[P`t8 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,
"2:]9j 13(JW
l9
RjxO.~U (@Q@B%!!K class filler
7Wub@Mp {
v
WKUV| public :
vB(tpki| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
. _JM3o}F } ;
)u~LzE]{_ GGHe{l P_)h8-!+ $ 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:
$'!r/jV '#d`K.;_b. Yy]^_,r m'H%O-h\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VaQqi>;\ Xi3:Ok6FZ `Cy-*$$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
v~i/e+.h>y b}63?.M{ 8*yhx w]Z*"B&h 二. 战前分析
)+T\LU 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。
`[x`#irD 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
3 "fBp ;QbMVY _/0vmgQ& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I\J^@&JE /* --------------------------------------------- */
hhQLld4 vector < int *> vp( 10 );
Stqlp<xy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*k$&U3= /* --------------------------------------------- */
Om`VQ? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Nb/W+& y /* --------------------------------------------- */
6rlafISvO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#M$Gj>E%4 /* --------------------------------------------- */
~_^#/BnAl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*|S.[i_7 /* --------------------------------------------- */
$w{!}U 2+- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
& yFS g/Q hI -m*IpDi Z%_"-ENT 看了之后,我们可以思考一些问题:
M_@%*y\o 1._1, _2是什么?
3dm lP2 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。
ir^%9amh 2._1 = 1是在做什么?
#;ezMRKM" 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。
];X[x s 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。
Q
_Yl:c &qfnCM0Y (dZu& 三. 动工
}c/p+Wo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ox9$aBjJ
/~`4a IK~'ke R:49Gn:F template < typename T >
7=$@bHEF#* class assignment
~Y-
!PZ {
fjc8@S5x9j T value;
s~A#B)wB public :
HnDz4eD assignment( const T & v) : value(v) {}
E?L^L3s template < typename T2 >
<!+T#)Qi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5>E]C=maD } ;
v[3QI7E3 @O&<_& '<Nhq_u{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pZpAb+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9VEx0mkdd M
Y2=lT 3M 5+!H A;ti$jy class holder
:S_3(/} \ {
}O7!>T public :
saPg2N, template < typename T >
n[`KhRN assignment < T > operator = ( const T & t) const
axpn*(yE {
]"T1clZKd( return assignment < T > (t);
d[t+iBP;) }
fxcCz 5 } ;
LQr+)wI m})EYs1 vIK+18v7 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:
yE3l%<;q q_GO;-b{ static holder _1;
5(qc_~p^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m7n8{J1O2 :Qekv(z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/W @k: 而不用手动写一个函数对象。
(G#QRSXc\ ]?/7iM wpW3%r;9 \0'0)@uziQ 四. 问题分析
j_#oP 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。
&1(PS)s 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。
j3kcNb 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F8T.}qI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'
Akt5q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IFd2r;W8 u@ psVt 五. 问题1:一致性
Ic,V,#my 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?|
w<54mGMOLr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
u,f$cR LNU#NJ^Axt struct holder
_(&XqEX {
Co%EJb"tk //
+_E\Omcw template < typename T >
%I
3D/!% T & operator ()( const T & r) const
A@I ( &Z {
\as^z!< return (T & )r;
^vQ,t*Uj= }
WdvXVF } ;
{G^f/% ,%uK^U.zk 这样的话assignment也必须相应改动:
6_#:LFke rgOc+[X template < typename Left, typename Right >
1P17]j2C class assignment
*53@%9 {u {
UOwEA9q% Left l;
[$bK%W{f Right r;
X":T>)J- public :
1[&V6=n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=8!FY"c* template < typename T2 >
},W<1*| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SJXA } ;
`uN}mC!r] btV
Tt5 同时,holder的operator=也需要改动:
ys#V_ysb {"x>ewAf template < typename T >
h jCkj(b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|8:IH@K* {
QwaAGUA return assignment < holder, T > ( * this , t);
#,4CeD|(D, }
ER ^#J** d>f.p"B.gj 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。
K\2UwX 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n=+K$ R hj_%'kk-A return l(rhs) = r;
|~y>R#u8pm 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。
X^!1MpEQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
XC
D &Im -x)zyq6 template < typename Tp >
OK6c"*<z class constant_t
~$PQ8[= {
E<|p9,M const Tp t;
x^ J}]5{0 public :
Z|h&Zd1z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
F*bmV>Qq template < typename T >
N!u(G const Tp & operator ()( const T & r) const
IQ`#M~: {
" 0&+`7 return t;
yHka7D }
?<l,a!V'6 } ;
)l|/lj j?YZOO>X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
eVVm"96Q.; 下面就可以修改holder的operator=了
Jbmi[`O X;hV+|Bo template < typename T >
`h:$3a:5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
PS13h_j {
"|\G[xLOaW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[YsN c }
RJz$$,RU ["N)=d|LS 同时也要修改assignment的operator()
[xTu29X. Wsz-#kc\[ template < typename T2 >
CSUXa8u7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yJ\K\\] 现在代码看起来就很一致了。
{hS9FdWA; _I"T(2Au 六. 问题2:链式操作
}.nHT0l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;^Q- 1 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。
)2Ru}
-H 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。
o@&Hc bN^ 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。
Rh[%UNl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YA";&|V O}Ipg[h template < typename T >
#- l1(m struct result_1
=B0#z]qu {
b3>`%?A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[>rX/a%c } ;
|#y+iXTJ 9Y6Ear .W 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:
?)8OC(B8q NrHh(: template < typename T >
Y-0o>:SM struct ref
jD`p;#~8 {
s.9)?<[ typedef T & reference;
h{J=Rq } ;
4Ou|4WjnL template < typename T >
#RJFJb/ struct ref < T &>
qs["&\@ {
>~nc7j
u typedef T & reference;
Ti{~ } ;
u_;&+o2 [m}58?0~x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>+9f{FP
9 l"C)Ia&/ template < typename T >
^lt;K{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8hKyp5(%l {
K&\3j-8^ return l(t) = r(t);
H{XD>q. }
QSaJb?I 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。
z_A:MoYfo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@(~m. p| ;RmL' 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
+&U{>?.u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~O;'],#Co _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&fIx2ZM[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
",qcqG( 最后的布局是:
JfrPK/Vn Add
'ot,6@~x> / \
:~%
zX* Divide 5
A `H&"A / \
^2|G0d@.: _1 3
Q9[$8 似乎一切都解决了?不。
[pc6!qhDG& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
7jf%-X 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
o:.6{+|N OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Wg V'T#* Dd=iYMm7 template < typename Right >
]Uy
cT3A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Me.t_) Right & rt) const
hPM:=@N$ {
<+/:}S4w) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
AzfYw'^&9 }
r
N.<S[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
cc$L56q XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.;:jGe( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
GOzV# 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
=s\RK
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
,)CRozC\}K 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
[^J2<\<0 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
V*|#j0}b '/h~O@Rw template < class Action >
9T#JlV class picker : public Action
M<sY_<z {
(ohza<X;6 public :
Ep@NT+VnI picker( const Action & act) : Action(act) {}
)Q!3p={S* // all the operator overloaded
l$:.bwXXO } ;
3=SN;cn rl<!h5 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。
|PI]v`[ 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:
YTtuR` @ZD/y%e template < typename Right >
#4iiY6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T\Zq/Z\ {
g#=~A&4q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HifU65"8 }
:EXH8n&| W/U_:^[- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q]?Lg 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。
oQkY@)3.w 2K8?S template < typename T > struct picker_maker
T.=du$ {
jMT];%$[ typedef picker < constant_t < T > > result;
,sM>{NK9R } ;
I>]t% YKj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jv"^_1 {
/f:)I.FUm typedef picker < T > result;
~4{E0om@ } ;
&SzLEbU! ice7J2r_ 下面总的结构就有了:
w84
]s%y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
CD]2a@j{ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
iz2I4 _N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f>u{e~Q, 至此链式操作完美实现。
lO+<T[ )BuS'oB B>^5h?(lt 七. 问题3
e<wRA[" 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
]Tje6iF `%2e?"OOJ template < typename T1, typename T2 >
h-XMr_F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H& #Od? {
UL/|!(s return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A/ eZ!"Y }
DIk\=[{2q :qx>P_&y}z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
X9:(}=E
V )$#r6fQO template < typename T1, typename T2 >
4{'0-7} struct result_2
>!j= {hK {
@~!1wPvF`I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u5f+%!p } ;
X^tVq..0 hIj[#M&6 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?
+s6wF{ 这个差事就留给了holder自己。
u}QB-oU eQk ~YA]K kRs24= template < int Order >
3:$hC8 class holder;
CI+dIv> template <>
D_6GzgZ class holder < 1 >
8s4y7%,| {
VV(>e@Bc4 public :
)Oq N\ template < typename T >
J&{qe@^ struct result_1
U!F~>< {
.+G),P) typedef T & result;
w;.'>ORC } ;
(~oUd4 template < typename T1, typename T2 >
,L+tm>I struct result_2
l`2X'sw[/ {
29"eu#-Qj typedef T1 & result;
yQ4]LyS } ;
PXGS5, template < typename T >
=*.Nt*;; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uQN8/Gy*J {
"(}xIsy return (T & )r;
7N^9D
H{` }
DBl.bgf template < typename T1, typename T2 >
4BG6C'`% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6Q,-ZM=Z_p {
b 2n.v.$G return (T1 & )r1;
(NUk{MTX }
BRP9j
y } ;
09"C&X~ d"+zDc; template <>
L0SeG: class holder < 2 >
lTPo2-j/eK {
4-[L^1%S[ public :
Wy%q9x]} template < typename T >
|KF X0*70 struct result_1
4KE"r F {
RqW
ZhHI1M typedef T & result;
lhTjG,U= } ;
XOO!jnQu template < typename T1, typename T2 >
|,bsMJh0 struct result_2
#d%'BUde {
nMD^x typedef T2 & result;
~C<
X~$y& } ;
i 8I%}8 template < typename T >
\t'(&taX< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D%umL/[] {
Y((s<]7 return (T & )r;
c&2ZjM }
Qvs}{h/ template < typename T1, typename T2 >
6%NX|4_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7]YLe+Ds {
aksyr$d0V< return (T2 & )r2;
oD_je~b) }
ys:1%D,,_ } ;
9g+/^j^>?f XJsHy_6
7f#[+i 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> >。
~%_$e/T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ivC1=+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^ng#J\
," return l(i, j) = r(i, j);
DDn@M|*$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[o<R#f` Wm4@+} return ( int & )i;
(E59)z - return ( int & )j;
OwV>`BIwns 最后执行i = j;
/HgdTyR) 可见,参数被正确的选择了。
@jO3+ /K2VSj3\ (=0W[@k Y$!K<c k oAe]/ j$ 八. 中期总结
Ojq>4=Z\ 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:
db^S@} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ZO{uG(u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D4<nS<8 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gxpR#/(E~ \-N
4G1 P%f],f eX7Ev'(H z:bxnM2\ EcrM`E#kaZ 九. 简化
UvRa7[<y%% 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。
bKj#HHy\I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k'}}eu/ 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:
aiGT!2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/]2-I_WB +-*/&|^等
+[8s9{1{C 2. 返回引用。
1.!rq,+>1 =,各种复合赋值等
`%p}.X 3. 返回固定类型。
|Y|{9Osus 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Lgpj<H[ 4. 原样返回。
Bu">)AnN operator,
&\4AvaeA8y 5. 返回解引用的类型。
e@*Gnh<& operator*(单目)
YUJlQ2e( 6. 返回地址。
G*2bYsnhX operator&(单目)
ZN-J!e"` 7. 下表访问返回类型。
@4Z>; operator[]
l;}D| 6+_W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7)S`AQ2:) operator<<和operator>>
sh[Yu +b1(sk=4z 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。
KG6ki_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}legh:/*?O Y>geP+ - template < typename Left >
3]WIN_h struct value_return
`DIIJ<;g {
y _M<\b template < typename T >
^%-$8sV struct result_1
R<{bb' {
'A
.c*<_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:,%~rR } ;
qEPvV b>=MG8 template < typename T1, typename T2 >
eWS[|'dl struct result_2
J?Brnf. {
R}c,ahd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jhrmQS } ;
lrB@n?hk } ;
'Dv
`Gj x$d3fsEE 1%Xwk2l,8b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z(d@!Cd j9u/R01d 下面我们来剥离functor中的operator()
8o#*0d| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3P~I'FQ JO\Tf."a \ return l(t) op r(t)
w'z?1M(* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(g
xCP3 return op l(t)
.^j#gE&B return op l(t1, t2)
A9\m.3jo return l(t) op
."Wdpf`~ return l(t1, t2) op
$,4;_4t return l(t)[r(t)]
exrsYo!% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0H,1"~,w] 0gO<]]M? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
pXf@Y}mH 单目: return f(l(t), r(t));
MEMD8:[' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dOh'9kk3 双目: return f(l(t));
,L%\{bp5 return f(l(t1, t2));
Jaz|b`KDj 下面就是f的实现,以operator/为例
&cztUM( 3IQ)%EN struct meta_divide
cZI )lX {
Fj}|uiOQUS template < typename T1, typename T2 >
sc'QNhrW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.|
CcUmx {
H((!
BRl return t1 / t2;
jjbBv~vs }
/B)ZB})z } ;
o:B?gDM +6t<FH 这个工作可以让宏来做:
h1@|UxaE# ^_ <jg0V #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ON#\W>MK? template < typename T1, typename T2 > \
Ry>c]\a] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wr{03mQHxp 以后可以直接用
7^,C=2
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
wEL$QOu$ 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
RB<LZHZI (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。。。)
@Aa$k:_ 0jCYOl {;0j9rr 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
n B4)% OrP-+eg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tn\Y: class unary_op : public Rettype
Jcf'Zw"\ {
-BUxQ8/, Left l;
fTiqY72h public :
7NC"}JB& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
su.hmc Kn3qq template < typename T >
9n{tbabJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0STtwfTr: {
`&$"oW{HW return FuncType::execute(l(t));
eq.K77El{J }
?:l3O_U5 (pM5B8U template < typename T1, typename T2 >
_[;>V*?zp5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f`'? 2 {
ry9%Y3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
jn vJ`7zFP }
x*td
nor& } ;
ETvn$ Jdp m[ *)sm K +n 同样还可以申明一个binary_op
v}p'vh^8B (t'hWS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}~pT
saw class binary_op : public Rettype
;okFm {
{<0=y#@u Left l;
K{)N:|y%!$ Right r;
x95[*[ public :
(|%YyRaX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\jL n5$OW [=*c8 template < typename T >
~EJVlji typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$g&,$7}O_ {
`Wq4k>J}* return FuncType::execute(l(t), r(t));
DM"nxTVre }
l>K z5re^ SXX6EIJr| template < typename T1, typename T2 >
d`]|i:*q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>7%Gd-;l {
6 ,jp-` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2{^k*Cfd }
bOR1V\Jr$q } ;
} LuPYCzpu 7A0D[?^xe <Stfqa6FJ 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
3LXS}~& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zK.%tx}+=k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_SU%ul 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。
U~!yGj F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JU^{!u 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。。。
YC!Tgb~H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
S[p.`<{J 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)
`I*W}5 下面是修改过的unary_op
a1V+doC =TImx.D: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
p H&Tb4 class unary_op
p.{9OrH(4 {
J9s4lsea Left l;
m$nT#@l5bH E`vCYhf{ public :
["4sCB@Tr r$3{1HXc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K/oC+Z;K }bj
dK template < typename T >
E]zTd$v6 struct result_1
FPM@%U {
S3cjw9V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QwaCaYoh } ;
,E&PIbDL1 U@#YKv template < typename T1, typename T2 >
lMpjE struct result_2
u= a5Z4 N' {
8Ar5^.k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C$MaJHkiF } ;
}9n{E-bj * u\~dsD2)q template < typename T1, typename T2 >
CiE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i <KWFF# {
*=]hc@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
EdQ:8h }
{d`e9^Z: ~udi=J| template < typename T >
*Xh)22~T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KA )9&6 {
:W'Yt9v) return OpClass::execute(lt(t));
cID{X&or }
#:rywz+ YGp8./ma<I } ;
j^DoILw J}?F4 c_#\'yeW 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!acm@"Ea 好啦,现在才真正完美了。
<gU^#gsGra 现在在picker里面就可以这么添加了:
fIOI m/#)B6@A template < typename Right >
?-^eI! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@^47Qgj8U {
*b+ef return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S{cy|QD }
NYwE=b~I 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
O+vuv,gNi 5mNd5IM fp^!?u r5ONAa3. [}s nKogp 十. bind
,DrE4")4 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
eil"1$k 先来分析一下一段例子
-)%l{@Mr Y{P0?` L\L/+yNv:G int foo( int x, int y) { return x - y;}
M1><K: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T/NeoU3 p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>"qnuv G 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
2CX'J8Sy 我们来写个简单的。
FX
QUj&9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
W79wz\a 对于函数对象类的版本:
I
f9t^T# -3
.Sr|t template < typename Func >
$5XE'm struct functor_trait
RJ/4T#b"+ {
d+ P<nI/| typedef typename Func::result_type result_type;
Hk'D@(hS } ;
M*|,05> 对于无参数函数的版本:
X-$~j+YC Dh=?Hzw template < typename Ret >
=b{wzx}e struct functor_trait < Ret ( * )() >
^8p=g-U\ {
=<ngtN typedef Ret result_type;
fi*@m,- } ;
37Z@a!# 对于单参数函数的版本:
APydZ %3B0s?,I template < typename Ret, typename V1 >
p^u;]~JO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
SGi(Zkc {
9os>k* typedef Ret result_type;
SJ(<u2J] } ;
WP/?(%#Y 对于双参数函数的版本:
{C6,h#|pg JHN{vB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.EJo9s' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u >R2:i {
~\;s}Fv. typedef Ret result_type;
: b9X?%L~ } ;
zo!e<>o 等等。。。
HE>6A|rgDr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@w?y;W!a> -:mT8'.F- template < typename Func >
Pc"g
struct func_return
s];jroW@u {
2$G,pT1J template < typename T >
5Q$6~\ struct result_1
3[*E>:)qh {
zQpF,N<b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qX,TX
3 } ;
KmUH([# 0O,Q]P 82f template < typename T1, typename T2 >
kkvG= struct result_2
u">KE6um {
F#<$yUf% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/XfE6SBz } ;
puE!7:X7 } ;
UBj"m< ga BVD*> yL ?dC"c 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3m2hB%SNb H_ecb;|mP template < typename Func, typename aPicker >
uH"W07 class binder_1
Ze?(N~ {
()Cw;N{E Func fn;
)HaW# ,XB aPicker pk;
-OvzEmI" public :
3b9SyU2 Tj[=E template < typename T >
G]DSwtB?D struct result_1
BH@b]bEJ {
M.*3qWM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!:zWhu, } ;
m+3U[KKvG J%|n^^ /un template < typename T1, typename T2 >
iS/faXe5 struct result_2
v; =|-y {
Z+3j>_Ss typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"}91wfG9 } ;
:h(r2?=7 uaiCyh1: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
# Vq"Cf N51g<K template < typename T >
*{#l0My typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\R}`S`fIw` {
y?r:`n return fn(pk(t));
h3udS{9'8 }
,sk0){rW template < typename T1, typename T2 >
e
[}m@a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dI$U{;t {
qhIO7h return fn(pk(t1, t2));
]CL9N }
O)Wc\- } ;
!+F6Bf KeIk9T13O OS.oknzZZ 一目了然不是么?
xklXV 最后实现bind
})Pq!u:3 L)mb.U$`c| mqIcc'6f template < typename Func, typename aPicker >
ruf*-&Kr7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Gl@-RLo {
/4 Q^L>a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<gtqwH] }
s .xJ},E9 piy_9nk 2个以上参数的bind可以同理实现。
[=otgVteN" 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。
m:sT) xGU~FU 十一. phoenix
>U2[]fu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"j]85 ;`(l)X+7 for_each(v.begin(), v.end(),
4?vTuZ/
M (
xi!CZNz do_
|+|q`SwJ [
AfV
a[{E cout << _1 << " , "
c-ud $0)c ]
0~;Owu .while_( -- _1),
mh8{`W & cout << var( " \n " )
yH:gFEJ:x )
:I)WSXP9h );
{)c2#h Js706 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
e2@{Ab 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
GmJ4AYEP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~dpU DF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
foi@z9 #K[UqJ+x
oRbG6Vv/ template < typename Cond, typename Actor >
:hA=(iz class do_while
<691pkX {
7H~J?_ Cond cd;
a'U}.w} Actor act;
eOdB<He36 public :
tzKIi_2 template < typename T >
wVw?UN*rm; struct result_1
;]/emw=a {
aJmSagr69C typedef int result_type;
7v8V0Gp } ;
.>.B :zWI" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
z3\WcW7| ?)#qBE ] template < typename T >
I1Jo 8s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YH
5jvvOI {
hyPVt6Gkj do
^V1iOf: {
-F+
)N$CW act(t);
I>(3\z4s }
Uh9p,AV while (cd(t));
p;P"mp\' return 0 ;
|lnMT)^D }
sFvu@Wm'7W } ;
LxcC5/@\~( &m8#^]* ?hXeZB+b4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[X"F}ph 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。
Ep.Q&(D
> 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。
\9Z1'W 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。
e)#O-y 下面就是产生这个functor的类:
f<$>?o&y 91Fx0( z;#DX15Rj template < typename Actor >
h.~:UR* class do_while_actor
3
W%Bsqn {
9}=]oX!+V Actor act;
`[&) X public :
NQFMExg, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S-4C>gM eLvbPE_ template < typename Cond >
tJ_6dH8Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sv g`s,g } ;
8BHtN ?3#W7sF N 9.$--X}D 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2$fFl,v!z 最后,是那个do_
>E9:3&[F >R9_; na5:)j4< class do_while_invoker
oC~8h8"l {
v4pFts$J public :
o)(N*tC template < typename Actor >
x=/`W^t2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+# 38 {
IQ5H`o?[B
return do_while_actor < Actor > (act);
s y ]k }
TSl:a & } do_;
{hXIP` &sbKN[x M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
RW?F{Jy{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
WRq:xDRn0 最后来说说怎么处理break和continue
iEA$`LhO\A 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。
]d}h`!: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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