一. 什么是Lambda
N?;5%pG
< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hFWK^]~ a 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,
1)f~OL8o ,\RxKSU yS:1F
PA$_ :,(ZMx\ class filler
ZIrJ"*QO= {
j;b<oQH public :
';bovh@* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
pu*vFwZ } ;
4?^t=7N j?n:"@!G/ Bswd20(w 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
hq^@t6!C\m <\cH9D`dE |.Pl[y :Gz# 4k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/RmHG
H! 1$Pn;jg: ~:%rg H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Uwqm?] sR. ecs+ #}A
>B afMIq Q? 二. 战前分析
zSiSZMP" 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。
*?+maK{5+ 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
X;ZR"YgT #)BdN ,{{uRs/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%8V/QimHU /* --------------------------------------------- */
GBZx@B[TY vector < int *> vp( 10 );
-vfV;+3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Cu\A[6g, /* --------------------------------------------- */
EO;f`s)t sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
iM Xl}3 /* --------------------------------------------- */
M9@#W" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@:. 6'ji,` /* --------------------------------------------- */
P~0d'Oi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M,Px.@tw. /* --------------------------------------------- */
8P 3EQY- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T@]vjXd![ 1b'1vp g'`J'6Pn K`@GNT& 看了之后,我们可以思考一些问题:
q*ZjOqj 1._1, _2是什么?
OwQ 9y<v 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。
:!1B6Mc 2._1 = 1是在做什么?
e3wFi,/@ 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。
y )v'0q 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。
NDRk%_Eu( Z8=4cWI~; 'sm+3d 三. 动工
I@ch 5vl4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~`{HWmah
,h1r6&MEY n\ma5"n0=\ 1GW=QbO 6 template < typename T >
%t\`20-1< class assignment
sf?D4UdIH {
vbQo8GFp} T value;
fj 19U9R public :
b=QO ^ assignment( const T & v) : value(v) {}
j~"X`: = template < typename T2 >
COj50t/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6kjBd3 } ;
;X\>oV3# ^G#=>&, a'Qy]P}'Ug 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
F#iLMO&Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@-;-DB]j Gz!72H jo<[|ZD C
did*hxJ class holder
xN}P0 {
KI$?0O public :
(^9q7)n template < typename T >
\x x<\8Qr_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
A
A<9XC {
"^<:7 _Y return assignment < T > (t);
i2$U##-ro] }
_hMVv&$ } ;
,q/K&'0` =X>3C"] A@_F ;4X 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:
rP;Fh|w# 4\2p8__ static holder _1;
=YZp,{T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rEdr8qw Roy`HU
;0a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8+
B. x 而不用手动写一个函数对象。
Iu(T@",Q# {*t'h?b 0tn5>Dsk .rG Rdb 四. 问题分析
F!`.y7hY@ 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。
/n?5J`6 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。
G+b $WQn2t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cGsxfwD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\E?1bc{\f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zmf5!77 XOgX0cRC4 五. 问题1:一致性
N iNZh; 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Tr/wG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`W?aq]4x5 Ej 'a
G struct holder
A0O$B7ylQ {
(rZq0* //
in#qV template < typename T >
%~^R Iwm T & operator ()( const T & r) const
)@1_Dm@0b {
IOTHk+w return (T & )r;
!pw%l4]/t }
S][:b } ;
]ueq&| Lkk'y})/ 这样的话assignment也必须相应改动:
<LZvG IMl t
~U&a9&Z template < typename Left, typename Right >
r]BB$^@@V class assignment
}Ss#0Gee {
4^70r9hV9 Left l;
RS<c&{? Right r;
7F\U|kx_ public :
RXl52#: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\)y5~te* template < typename T2 >
X[NsdD?w1+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.__X[Mzth3 } ;
\+Qx}bS{ q*Ns]f'a 同时,holder的operator=也需要改动:
{U^mL6=&v ,a^_
~(C template < typename T >
kc~Z1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`U(A 5 {
ttZ!P:H2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
}Ax$}# }
s(Kf%ZoE u4z]6?,"e 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w{2V7*+l 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G-M!I`P #0G9{./C return l(rhs) = r;
K Qub%`n 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6sQ"go$} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
quGb;)3 -BQM i0 template < typename Tp >
Qkr'C
n class constant_t
nV:.-JR {
\vFkhm const Tp t;
Am kHVg public :
bB)EJCPq> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*RxbqB- template < typename T >
wAk oX const Tp & operator ()( const T & r) const
>L&>B5)9 {
L8 R|\Bx return t;
zq{L:.#ha }
C+y:<oo) } ;
AU-/-h=Mr ua4QtDSs 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Qo;$iLt 下面就可以修改holder的operator=了
NwT3e&u%| V)N9V|O' template < typename T >
)
I-8. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w?!@fu {
#Fu OTBNvB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U]e;=T:3 }
V\ARe=IWM Eg
w ? 同时也要修改assignment的operator()
3TtnLay.k /:U\U_j template < typename T2 >
*(o~pxFTR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x]y~KbdeB 现在代码看起来就很一致了。
dLQ!hKD~ }4eSB 六. 问题2:链式操作
/ x$O6gi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
42#
rhgW 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。
tgg*6lc 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。
[[[p@d/Y 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。
\n:' >:0X! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B[cZEFo\ Nv #vfh9}P template < typename T >
aQinR"o struct result_1
e7vPiQCc {
bS*
"C,b~s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AbLOq@lrK } ;
LG&~#x ?N $ 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:
a#j0N5<Nl ]_F%{ 8| template < typename T >
Xv=n+uo struct ref
<A"}Krq? {
WI}P(!h\J typedef T & reference;
LA"`8 } ;
Et`z7Q*e template < typename T >
0[9A* struct ref < T &>
(y#8z6\dx {
_~5{l_v|I typedef T & reference;
lh8`.sWk4V } ;
>,32~C x*bM C&Ea 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
m:Z=: -x oDM}h
+ template < typename T >
Ojie.+'SB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a.wRJ {
"E8-76n return l(t) = r(t);
hD # Yz< }
M<g>z6 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。
S37Bl5W 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
",`fGu ) 7(Y!w8q&^ 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
3H@TvV/;f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N<Ti[Q]G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
el7P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l"b78n 最后的布局是:
bWUo(B#*I Add
'$q'Wl) / \
c?>Q!sC Divide 5
KuE
2a,E4 / \
sT'wps 2 _1 3
q;t
T*B W 似乎一切都解决了?不。
Dr,{V6^ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
lj'c0k8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
]}~*uT}> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
J3y5R1?EP FU5vo template < typename Right >
VX2bC(E'% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
U#d",s Right & rt) const
8WfF: R; {
Y
-o*d@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sAC1Pda }
G5bi,^G7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6&$z!60 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。
yi
r#G""7 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。
1MX:^L!f8 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。
jO<K0cc 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。
iV(B0z 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?
P0k|33;7L 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:
jYO@ %bQ [[oX$0Fp\! template < class Action >
Y'%sA~g class picker : public Action
VG q' {
kO~xE-(= public :
j}#48{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZTMzL%i // all the operator overloaded
DZR kK3 } ;
@C~TD)K *N[.']#n Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
) m%ghpX 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
L8TT54fM c^Rz?2x template < typename Right >
'O
\YL(j_e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6V*@
{ {
CZxQz
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D8paIp }
D>VI{p ()}O|JL:K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
FavU"QU&| 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+2|X 7wA It(8s)5 template < typename T > struct picker_maker
K>,Kbs=D6 {
l/DV
?27 typedef picker < constant_t < T > > result;
T5Sa9\`> } ;
R]m`v: 9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f(|qE( {
DTlM} typedef picker < T > result;
X+?*Tw!\ } ;
v}+axu/? }sd-X`lZ 下面总的结构就有了:
R^f~aLl functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
j<R,}nmD3\ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+}I[l,,xy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
HC?yodp^ 至此链式操作完美实现。
NA]7qb%%< DN&ZRA ]Qkto4DQ5 七. 问题3
7h&$^ 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。
Zo-E0[9 gupB8 .! template < typename T1, typename T2 >
?*9U
d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JihI1C {
VahR nD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^G~W}z?- }
$io-<Z#Q ,B5Ptf# 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-l`@pklQ DcQ^V4_ template < typename T1, typename T2 >
uQ vW@Tt struct result_2
wkdd&Nw; {
pyT+ba# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-=Q_E^' } ;
}2:bYpYQ f0IljY!. 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
zt[TShD^ 这个差事就留给了holder自己。
Ke&lGf"5 ^R,5T}J. P>)-uLc~W template < int Order >
= EyxM class holder;
N>/*)Frt template <>
it&c
,+8 class holder < 1 >
ojs&W]r0Z {
8!VjXj" public :
s|pb0 template < typename T >
H'q&1^w) struct result_1
#_2V@F+, {
N5}vy$t_P typedef T & result;
p$?c>lim } ;
Uf4QQ`c# template < typename T1, typename T2 >
,H1J$=X' struct result_2
6N~ jt {
Gxi;h=J2)> typedef T1 & result;
+(/XMx}a } ;
nd3]&occ template < typename T >
i#kRVua/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Co[[6pt~ {
r;|Bc$P return (T & )r;
k{c~ }
By3dRiM=,2 template < typename T1, typename T2 >
+FY-r[_~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`Jm{K*&8Q {
_\@i&3hkx return (T1 & )r1;
<e/O"6='Z }
a(x[+ El } ;
+
{a A'[A!NL% template <>
o<Y|N class holder < 2 >
GdG%=+ {
*ivbk /8 public :
t$l[ 4
R- template < typename T >
P2`ks[u+i struct result_1
Sw5H+! {
$XyGCn typedef T & result;
_JR4
PKtx } ;
d57(#)` template < typename T1, typename T2 >
aj(M{gFq~ struct result_2
`d
OjCA_& {
Tw!x* typedef T2 & result;
AQQj]7Y } ;
]"/ *7NM template < typename T >
Z
NCq/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ya:H{#%6 {
*
+OAc`8 return (T & )r;
cgz'6q'T }
F6%rH$aS template < typename T1, typename T2 >
Y Nq<%i!> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+s[(CI.b {
t8?+yG; return (T2 & )r2;
6@l:(-(j2A }
da I-* } ;
c$e~O-OVD? KJ9~"v
<7PtC,74 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> >。
OVj,qL) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3_33@MM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.S?,%4v%% @kqy!5)K return l(i, j) = r(i, j);
|9_e2OwH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$7BD~U IloHU6h' return ( int & )i;
}:jXl!:V return ( int & )j;
YDmFR,047 最后执行i = j;
Q'A->I<;_s 可见,参数被正确的选择了。
G 8NSBaZe )L#I#% E*
lqC h SR 43#!99Q \lY26' 八. 中期总结
Eydk645:3 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:
=3(
ZUV X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D2?7=5DgS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
l|uN-{w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A$5!]+ LXK+WB/s :^ cA\2= N86Hn]# ](a<b@p u;Z~Px4]v 九. 简化
54'z"S:W 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
t;4{l`dk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i^gzl_! 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!D6@ \ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\,_%e[g49 +-*/&|^等
9xWeVlfQ 2. 返回引用。
GJ((eAS) =,各种复合赋值等
8<g5.$xyz 3. 返回固定类型。
t=yM}#r$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
U|y+k` 4. 原样返回。
>yL8C:J9 operator,
U~T/f-CT 5. 返回解引用的类型。
RQh4RUm operator*(单目)
)9PQj 6. 返回地址。
|\b*p:el operator&(单目)
43(+3$V M7 7. 下表访问返回类型。
$Itehy operator[]
fo5!d@Nv 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>Vg<J~[g operator<<和operator>>
D&]SPhX /O&j1g@ 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。
WO
'33Q( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P [gqv3V fwOvlD&e template < typename Left >
O-mP{ struct value_return
paiF ah {
g8B@M*JA template < typename T >
$_<,bC1[ struct result_1
sYp@.?Tz {
+=:CW'B5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Mb+cXdZb } ;
CM~)\prks y=q\1~] Z template < typename T1, typename T2 >
&%INfl>o7. struct result_2
PiM@iS {
QZzi4[-as typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@4H*kA } ;
{HQ? } ;
r6j
3A Dmn6{jyP ;JDxl-~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&grT} gP)g_K(e 下面我们来剥离functor中的operator()
LUJKR6oT{> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Z9TG/C,eo Xgc@cwd return l(t) op r(t)
*y
F 9_\n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,GGr@}) return op l(t)
W}nD#9tL return op l(t1, t2)
K^w(WE;db return l(t) op
A=E1S{C return l(t1, t2) op
-x@mS2 return l(t)[r(t)]
91e&-acA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jsc1B
"ifYy>d 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:
$^}?98m 单目: return f(l(t), r(t));
= K}5 fe return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b=`h""u 双目: return f(l(t));
EO3?Dev return f(l(t1, t2));
&+d>xy\^/ 下面就是f的实现,以operator/为例
591Syyy GnkNoaU struct meta_divide
mKQ!@$* {
F3i+t+Jt template < typename T1, typename T2 >
gI<TfcC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
| Fm( {
-6(C^X% return t1 / t2;
%sbDH }
TE3A(N' } ;
Bc`jkO.q oxha8CF]D 这个工作可以让宏来做:
u4, p.mZtb 7q^osOj" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1c8J yp template < typename T1, typename T2 > \
>/Gz*. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w =^QIr% 以后可以直接用
>A;Mf*E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nGZZCsf < 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
s(o{SC'tt (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。。。)
T'"aStt6 Q
&<:W4N* /ZUKt 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
?<STt 9 !-_0I:m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6*J`2U9Q class unary_op : public Rettype
Ep>3%{V {
:GBWQXb G Left l;
<,$(,RX public :
m-dyvW+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<Wn={1Ts" ~Pq1@N>n template < typename T >
BqC!78Y/e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
meA=lg? {
e)]9u$x return FuncType::execute(l(t));
f 0A0uU8y }
\09eH[ L0H;y6& template < typename T1, typename T2 >
[DpGL/Y. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kclClB:PS {
l=,\ h& return FuncType::execute(l(t1, t2));
'Alt+O_ }
YNyaz\L } ;
Fa:fBs{ 1BO$xq pLjet~2}iJ 同样还可以申明一个binary_op
ufyqfID ErIAS6HS' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(ZH5/VKp class binary_op : public Rettype
"Ah (EZAR
{
QWz5iM Left l;
$fES06% Right r;
*5?a%p public :
(7/fsfsF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
exT
O#*o ilJeI@ template < typename T >
H'7AIY} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z ea=vx>` {
5mxHOtvtWM return FuncType::execute(l(t), r(t));
5{/CqUIl }
\i_y(; acr@erk template < typename T1, typename T2 >
{uH
4j4)2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.#0),JJZ[ {
swNJ\m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&Uq++f6 }
jyQBx } ;
a Mp*Ap e[_W( v
Z)}q=NjA 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
rw_T&>! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hpp>+= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0s )B~ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
EXn$ [K; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZfalB 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。。。
HgL*/d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6&V4W"k 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)
w}n:_e 下面是修改过的unary_op
n.zVCKNH l*]9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
gNkx]bm class unary_op
9Br2}!Ny {
*4}lV8 Left l;
"j|}-a ~@a7RiE@ public :
V#
Mw sX53(|?* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_J^q|
/;LteBoY template < typename T >
|rJ_ struct result_1
2{naSiaq {
48,Aq*JFw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+o&E)S}wP } ;
PRmZ3 )Y':u_Lo template < typename T1, typename T2 >
tV2SX7N struct result_2
*UVjN_na5 {
~N+lI\K typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FI@2KM } ;
Ycb<'M*jE !ZP1?l30 template < typename T1, typename T2 >
%8iA0t+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/bA\O
{
Mi'Q5m return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}%k,PYe/ }
!v\m%t|. -k\7k2 template < typename T >
j}YZl@dYV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5r/QPJ<h {
@ [_I| return OpClass::execute(lt(t));
^5vFF@to }
CaNZScnZ aq3evm } ;
b!hxx Z g-xbb&] }]sI?&xB 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
Y.rHl4 好啦,现在才真正完美了。
GV)#>PL 现在在picker里面就可以这么添加了:
$I_04k#t s<0yQ-=.?N template < typename Right >
}4xxge?r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
77/y{#Sk {
#m
3WZ3t$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j-$aa; }
b0LjNO@< 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
tjk Y[ Y">tfLIL_ _%l+v GSV, n]4)~ZIAU 十. bind
n);2b\& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9<<$uf.B 先来分析一下一段例子
Jf`;F : g2C-)*'{yh
3@$h/xMJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
F']Vg31c bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-a3+C,I8g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=B1t?(" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^w2n 我们来写个简单的。
05*_h0} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
MS^,h>KI 对于函数对象类的版本:
w ;H f]$g9H template < typename Func >
3D\.Sj% struct functor_trait
<)Kjf/x {
V2w[0^L typedef typename Func::result_type result_type;
H#U{i } ;
sLbz@5 4 对于无参数函数的版本:
oZ6xHdPc4 xx;'WL,g template < typename Ret >
B>X+eK struct functor_trait < Ret ( * )() >
d;lp^K
M {
o~P8=1t typedef Ret result_type;
e /;Ui } ;
&[cL%pP 对于单参数函数的版本:
F]yclXf(' 2l5@gDk5 template < typename Ret, typename V1 >
rF~q"9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
idO3/>R
[ {
m_rR e\ typedef Ret result_type;
od^ha } ;
8GlH)J+kq 对于双参数函数的版本:
(-dJ0!
Qg6m template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
p6=#LwL' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;t?pyFT2Z {
l'16B^ typedef Ret result_type;
k})9(Sy~ } ;
;o^m"I\y 等等。。。
fE7WLV2I> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#i2q}/w5`C ?!~au0 template < typename Func >
ui 2RTAb struct func_return
$ @1&G~x {
kI[EG<N1k template < typename T >
iI
^{OD struct result_1
!uO|T'u0a {
J.?p?-" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3"L$*toRA } ;
p$9N}}/c
%;W8; template < typename T1, typename T2 >
&R^mpV5 struct result_2
9h0|^ttF {
=u;q98r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i;dr(c/ft } ;
` j Un } ;
_v$mGZpGY W}=2?vHV= J|DWT+$#Z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m",bfZ H+ M~|Ju7 template < typename Func, typename aPicker >
5N|77AAxK class binder_1
w^p2XlQ< {
V&}Z# 9Dx Func fn;
pEaH^(I* aPicker pk;
G:&Q)_ public :
92tb`' X|q0m3jt template < typename T >
\Fe5<G'v struct result_1
eBN>|mE4N {
&WRoNc typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vcSS+ } ;
b~~}(^Bg &a(w0< template < typename T1, typename T2 >
{Y/ struct result_2
Fwqv1+ {
Ebk@x=E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4C[gW } ;
[a
Z)*L
; 9"aTF,'F/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#nxx\,i> 6x7=0}' template < typename T >
\G"/Myi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}9kq? {
h}d7M55#| return fn(pk(t));
@Uu\x~3y }
/>oU}m"k template < typename T1, typename T2 >
VcL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nl8Cctrf {
2#[Y/p return fn(pk(t1, t2));
p?h;Sv/ }
#}Cwn$ } ;
pJ(l=a O*PHo_&G ;wF|.^_2 一目了然不是么?
7wnzef?) 最后实现bind
sDC RL%0QK :Ry24X z~_\onC template < typename Func, typename aPicker >
!<)_ F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#(H_w4 {
ig,|3( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4s8E:I=K }
WWLVy( Rt|Hma 2个以上参数的bind可以同理实现。
"10VN*)J} 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。
)X/Faje 2I<T<hFW] 十一. phoenix
.R'i=D`Pz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<j#EyGAV 5HN<*u%z for_each(v.begin(), v.end(),
NZuFxJ-` (
a3 x~B=E do_
EHHxCq? [
yDC97#%3u cout << _1 << " , "
/z5lxS@# ]
8hfh,v5( .while_( -- _1),
NjxW A&[ng cout << var( " \n " )
&>{>k<z )
w!RH*S );
\7/_+)0}' VZoOdR:d 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:
.B13)$C 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
mmL~`i/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p#d UL9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M<unQ1+wh zf~zYZSr "~<~b2Y"5 template < typename Cond, typename Actor >
BT3O_X`u class do_while
(Y)h+}n5N {
;l ()3; Cond cd;
%Z yPK,(" Actor act;
WZ&@
J B public :
6sl<Z=E# template < typename T >
fm>K4\2 struct result_1
E{s|# {
7V
(7JV<> typedef int result_type;
ZPao*2xz } ;
&o@5%Rz2/ ?w/nZQWi do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I%919 acY[?L_6J template < typename T >
p0y?GNQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:QV6z*#zD {
[9om"' do
K=TW}ZO {
:s '"u] act(t);
43=-pyp }
g/Jj]X#r while (cd(t));
YwWTv return 0 ;
w s>Iyw.u }
l0\>zWLZZ9 } ;
hX| UE h)
PB dG>Wu o 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X]MM7hMuR 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。
YCBML!L 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。
b[o"Uq@8? 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。
X1[R*a/p 下面就是产生这个functor的类:
;To+,`?E;q '3UIriY6 vKf;&`^qE template < typename Actor >
#'Y6UGJ\n class do_while_actor
ZX6=D>)u {
JvJ!\6Q@ Actor act;
Ox*T:5 public :
B
m@oB2x) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
QqK{~I|l h9w^7MbO template < typename Cond >
gc:p@< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
MY*>)us\ } ;
$4*E\G8 '`~(Fkj hPi
:31-0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!na0 Y 最后,是那个do_
dms:i)L2 ]#-/i2-K 0/00W6r0 class do_while_invoker
6dR-HhF {
-KJ! public :
IfmIX+t? template < typename Actor >
aU]O$Pg{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
awSS..g}L {
- Zoo) return do_while_actor < Actor > (act);
m57tOX }
yH"$t/cU"R } do_;
5nM9!A\D )>X|o$2 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"tz0ko,( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&0
)xvZ 最后来说说怎么处理break和continue
)bCG]OM7< 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。
JXRf4QmG 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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