一. 什么是Lambda
>lQ&^9EI% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
F;Ms6 "K 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,
9qkH~B7 V`?2g_4N Z{RRhJ mz;S*ONlV class filler
?#idmb}( {
6rP[*0[ public :
#k5WTcE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_S5\5[^ } ;
eW#U<x%P awN{F6@ZE S]iMZ \I/ 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:
\^2%v~
YJ_`[LnL JCZ"#8M3 .f
4a+w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}q9;..oL "ut:\%39. 68?oV)fE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h"/FqO mcAg,~"HB w
V&{w7 GCCmUR9d 二. 战前分析
w_|R.T\7 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。
2P`QS@v0a= 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
=\.Oc+p4 %:oyHlz% D"_~Njf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I9P<!#q> /* --------------------------------------------- */
6r"uDV #0 vector < int *> vp( 10 );
r1&b#r>
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-]c5**O} /* --------------------------------------------- */
} r^@Xh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
k .? aq /* --------------------------------------------- */
wOQ-sp0q0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5\1Z"? /* --------------------------------------------- */
CZyOAoc< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^G%Bj`% /* --------------------------------------------- */
$by-?z(( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^! /7 l4u@0;6P V !G&Aen -G&>b
D 看了之后,我们可以思考一些问题:
}LQ*vD-Jj 1._1, _2是什么?
q#wg2 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。
?T-6|vZA 2._1 = 1是在做什么?
OJ$169@; 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_|W#IM*+ 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。
<SI&e/ .QOQqU*2I :"? boA#L 三. 动工
GgkljF@{} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e&Z}struE _KiaeVE P
lJl#-BO fo~8W`H& template < typename T >
<e"O`*ZJ class assignment
yO.3~H)c {
|eL&hwqzG T value;
iA*Z4FKkT public :
a*JM2^,HO assignment( const T & v) : value(v) {}
|,M&ks template < typename T2 >
r*]0PQ{? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lQQXV5NV } ;
x bF*4;^SI ;;'b;,/ f%9EZ+OP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8>a/x , 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{Pm^G^EP tdg.vYMDPC /9dV!u!; +4^XFPq~ class holder
/!ZeMY:x {
,?i^i#Wqzg public :
YAnt}]u!" template < typename T >
M iIH&z assignment < T > operator = ( const T & t) const
;:1d<Q| {
avxI\twAU return assignment < T > (t);
"Q9S<O8) }
NhQIpzL) } ;
b $x<7l5C @
fm\
H jQ.]m 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+aRjJ/* <\Nf6>_qEM static holder _1;
<b"ynoM.A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
P;0tI; c.jq?Q k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8}h ^Frh 而不用手动写一个函数对象。
?^P#P0 YfUdpa0 m! &bK5+* Kv"e\
E 四. 问题分析
b1{~j]"$L 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。
+(3"XYh 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。
; iQ@wOL] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{LTb-CB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Qfo'w%px 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H4 Y7p pWH8ex+ 五. 问题1:一致性
j~c7nWfX 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?|
d$)'?Sf]h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[^ck;4q Malt7M struct holder
p%Ae"#_X% {
Pa2HFy2 //
~jAOGo/&6 template < typename T >
=BY)>0?z T & operator ()( const T & r) const
B5Rm z& {
)xCpQ=nS return (T & )r;
]3hz{zqV^ }
I=&5m g=m } ;
>bxT_qEm D.)$\Caq 这样的话assignment也必须相应改动:
k6rX/ocu mH*42XC* template < typename Left, typename Right >
b,5H|$nLu class assignment
#{7= {
vIG8m@-!&; Left l;
Pgf$GXE Right r;
f2[z)j7 public :
OTd=(dwh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o1"U'y-9V template < typename T2 >
S]ZO*+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=O1CxsKt6 } ;
T3Kq1
Rh YD2M<.U 同时,holder的operator=也需要改动:
//KTEAYyy# !.iu_xJ template < typename T >
H7G*Vg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_6THyj$f {
K2nq2Gbn return assignment < holder, T > ( * this , t);
1iaNb[:QX }
{@g3AG% k#`.!yI, 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
O]w &uim 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
W5}.WFu jEklf0Z return l(rhs) = r;
hbR;zV|US 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
NI=t)[\F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<Sm -Z,| s2g}IZfo template < typename Tp >
]tH/87qJ class constant_t
y%
uUA]c*m {
@Qd6a:-6 const Tp t;
Z<En3^j` public :
Jjik~[<q: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2j-|.l c template < typename T >
] =b?^' const Tp & operator ()( const T & r) const
:Y
y+% {
B:ddlxT$ return t;
h0Acpd2 }
eJE?H] } ;
2f`u?T gm8L5c
V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
BMU~1[r 下面就可以修改holder的operator=了
~FH''}3:3 X55Eemg/ template < typename T >
E&
T9R2Y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*La*j3|: {
dGQxGt1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8^p/?R^bu }
^SxB b,\ eznw05U 同时也要修改assignment的operator()
8U\;N u%a2"G| template < typename T2 >
xBG&ZM4"^f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/#9O{) 现在代码看起来就很一致了。
HoymGU`w M]jzbJ3Q 六. 问题2:链式操作
$ePAsJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~6!=_" 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
?)Z~H,Q(z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
R_uA!MoLs 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{~16j" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{i~qm4+o v;el= D template < typename T >
INW8Q`[F struct result_1
,f$A5RN {
~t<BZu typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!fwLC"QC } ;
ex $d~ &xr?yd 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:
)Be}Ev#)Zx IyOujdKa template < typename T >
?Z(
6..& struct ref
-}2q- {
CeR4's7 typedef T & reference;
#E5#{bra } ;
Vj0`*nC)/ template < typename T >
>~TLgq* struct ref < T &>
XIJ>\ RF {
-:pLlN-f typedef T & reference;
itX<! } ;
Mz40([{ D!J
("~[3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?.|qRzWL PPDm*,T. template < typename T >
.pu]21m= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y M , hF {
GUmOK=D > return l(t) = r(t);
!s\-i6S> }
..'^1IOA 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。
n0@e%=H)I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$>OWGueq64 +?*,J=/ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
DDN#w<# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%l,p />r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Jnb>u*7, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p[h A?dXn 最后的布局是:
1`5d~>fV Add
?*tpW75hR[ / \
uV52ko, Divide 5
>LFhu6T / \
rh${pHl _1 3
|6"zIHvtc 似乎一切都解决了?不。
$}aLFb 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6Ei>VcN4a 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
4B-v\3Ff OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
bf'@sh%W H;G*tje/M template < typename Right >
j*q]-$ 2E assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#J, `a. Right & rt) const
OY51~#BF {
M!,$i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IM}#k$vM: }
1}QU\N(t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B<H5WI 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。
IpB0~`7YI 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。
c+_F nA 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。
H^B/
'#mO 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。
Sl 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?
9%$4Ux*q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
!HY+6!hk #Ji&.T^U/ template < class Action >
|TkMrj0 class picker : public Action
Hp8)-eT {
)C<c{mjk( public :
U5Q `r7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
{&4+W=0
n // all the operator overloaded
QApil } ;
[L{q %_(e{Mf) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
bEMD2ABm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
b_|`jHes V'mQ{[{R template < typename Right >
[_^K}\/+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a^@6hC>sr {
{Ymn_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(VI4kRj }
2p Q
zT KWLI7fTgj$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\{\*h /m 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。
{<v?Z_!68 BB.^-0up template < typename T > struct picker_maker
VEkv
JX. {
_Q t typedef picker < constant_t < T > > result;
}Cvf[H1+ } ;
Xat>d>nJ] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,_!pUal {
Q=)$ typedef picker < T > result;
rFh!&_ } ;
>OgA3)X [1F.
下面总的结构就有了:
pi*cO 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。
pV9$Vg?-H 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。
`+CRUdr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(oBvpFP33 至此链式操作完美实现。
bg'Qq|<U bE74Ui p`fUpARA! 七. 问题3
F/tGk9v 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。
bX Q*d_]WT A_tdtN< template < typename T1, typename T2 >
>=G;rs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tda#9i[pkH {
=2F;'T\6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jdiH9]&U }
Iq]+O Q -y|>#`T/ 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:
tBd-?+~7 0Dv r:]R template < typename T1, typename T2 >
dY5 m) ? struct result_2
J: vq)G\F {
f~%|Iu1ob typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CBN,~wzP* } ;
84j6.\, ++w7jVi9 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?
[3lAKI 这个差事就留给了holder自己。
"Rr)1x7 BCMQ^hP}t $REz{xgA= template < int Order >
R&KFF'% class holder;
O?L6Ues template <>
8JYU1Ew class holder < 1 >
T&+*dyNxMK {
bWWZGl9 public :
WVyk?SBw template < typename T >
##!idcC struct result_1
KG<. s< {
e0;0 X7 typedef T & result;
Y\75cfD } ;
Gf71udaa template < typename T1, typename T2 >
xKl\:}Ytp struct result_2
a;bmZh {
mO<1&{qMZ typedef T1 & result;
{6Y |Z> } ;
=Ot|d #_ template < typename T >
FxU a5n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SG\6qE~ {
7md,!|m return (T & )r;
>|zMN$: }
ES,T[ template < typename T1, typename T2 >
p{|!LcSU$2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fk&>2[^& {
$Mg[e*ct return (T1 & )r1;
J4?i\wD: }
#{_iNr a9 } ;
iq^F?$gFk }TQa<;Q template <>
|P0!dt7sQ class holder < 2 >
n
f.H0i; {
,>+B>lbJ* public :
*'w?j)}A9g template < typename T >
9*Q6/?v struct result_1
9$k0 {
~ Y/:]&wF typedef T & result;
OEw#;l4 C } ;
{ty)2 template < typename T1, typename T2 >
.jUM';
l struct result_2
rjK]zD9 {
)E|{.K typedef T2 & result;
H2lQ(Y+H } ;
)Cu2xRr^` template < typename T >
ff&jR71E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-wa"&Q {
@yM$Et5 return (T & )r;
fn#qcZv? }
mUj_V#v template < typename T1, typename T2 >
LXoZ.3S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mq}V @H5 {
n
g%~mt
return (T2 & )r2;
E/V_gci }
\&_pI2X } ;
po\(O8#5U 2cEvsvw> {8I,uQO 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> >。
S=}1k,I 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_?>x{![ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!He_f-eZ j"hNkCF return l(i, j) = r(i, j);
dBw7l} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dd=ca0c7e a[Nm<
qV05 return ( int & )i;
=MU(!` return ( int & )j;
]ur?i{S, 最后执行i = j;
{p.^E5& 可见,参数被正确的选择了。
%nRgHN> 9>ajhFyOhX ayI<-s- %oB0@&!mS ZIN1y;dJ 八. 中期总结
,eGguNA9 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:
GKc? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
en>n\;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。
> ^=n|% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~R&rQJJeJ qj9[mBkP" U&i#cF Z`_x|cU?J Lk)I;; C$p012D1 九. 简化
L;lu)|b" 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。
i?ZVVE=r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$K.DLqDt 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ZC]|s[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NH;e|8 +-*/&|^等
f&j\gYWq 2. 返回引用。
/qKA1-R}4
=,各种复合赋值等
cLEd-{x 3. 返回固定类型。
-4[eZ>$A| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4E2#krE% 4. 原样返回。
(gnN</% operator,
-AD@wn!wCJ 5. 返回解引用的类型。
uwQgu!|x operator*(单目)
qfG:vTm 6. 返回地址。
Nw9@E R operator&(单目)
| }L=e. 7. 下表访问返回类型。
L3w.<h operator[]
_&~l,%)& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x <a}*8" operator<<和operator>>
A_l\ij$Y ny{S&f OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+oh |r'~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Nyt*mbd5
{ ~j>yQ%[v template < typename Left >
9N `WT= struct value_return
X!:J1'FE {
#]dq^B~~ template < typename T >
m.rV1#AI struct result_1
i}:hmy' {
Q7<Y5+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oi]XSh[_s } ;
g zlxkv-F{ O&MH5^I template < typename T1, typename T2 >
whYk"N struct result_2
}W@refS {
#8sy QWlG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=@
acg0 } ;
r95,X! } ;
T ay226 zJP jsD] ?
V1ik[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
De>e`./56 r!1f>F*dt 下面我们来剥离functor中的operator()
"f8,9@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T_!F I29 cHt4L]n8n return l(t) op r(t)
kQe<a1 8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%3*|Su%uC return op l(t)
\?oT.z5VG& return op l(t1, t2)
k;jl3GV return l(t) op
yKuZJXGVo return l(t1, t2) op
'$Z@oCY# return l(t)[r(t)]
[ )
0JI6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|||m5(`S ^mjU3q{; 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:
@Co6$< 单目: return f(l(t), r(t));
$3B%4#s return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\#JXch 双目: return f(l(t));
gm
pY[ return f(l(t1, t2));
`*[\b9> 下面就是f的实现,以operator/为例
Y#I8gzv yZ{N$ch5b struct meta_divide
p:4-b"O {
?A;RTM template < typename T1, typename T2 >
2*^=)5Gj-h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|JR`" nF` {
`k>C%6FG$# return t1 / t2;
g)\ Tex< }
Op8Gj
` } ;
)5n0P
Zi \9@}0}%` 这个工作可以让宏来做:
}cI-]|)|2 vs$h&o>| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
qLN\>Z,3; template < typename T1, typename T2 > \
h^_^)P+; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xOPQ~J|z 以后可以直接用
;~DrsQb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y\j[\UZKO 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
G~DHNO6 (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。。。)
50dN~(;p )b (+= \BH?GMoP 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
W!T[
^+ s-5#P,Lw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7FkiT class unary_op : public Rettype
BJ]L@L% {
50|nQ:u, Left l;
(tq);m& public :
7XT(n v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IJKdVb~ (^W
:f{ template < typename T >
;hODzfNkS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<m^a
?q^ {
*1!'ZfT; return FuncType::execute(l(t));
w)* H&8h@ }
:Cezk D& Z2@e~&L template < typename T1, typename T2 >
fd #QCs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xjF>AAM_Px {
~:k
r;n2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
)7!,_r }
^7ID |uMr } ;
shL_{} [qV/&t|O*h M:(.aEe 同样还可以申明一个binary_op
)MSCyPp5 `n-/~7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]mi\Y"RO class binary_op : public Rettype
cAGM|% {
^`M%g2x Left l;
6HJsIeQ Right r;
l"
~
CAw; public :
L4T\mP7D7* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|A,.mOT Jw}&[ template < typename T >
h5T~dGRlR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yc?S< {
j~S=kYrGM return FuncType::execute(l(t), r(t));
g"Hl 30o }
<+r~?X_ p5OoDo template < typename T1, typename T2 >
`Ix`/k} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(e~9T MY {
|OAiHSW"V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BMQ4i&kF| }
~N}Zr$D } ;
4,W,E4 7 J!RRG~ }@jJv|| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
qhG2j; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
mJd8?d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"[k>pzl6 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yMM2us#*+q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
8kSyT'kC% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
]8OmYU%6V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h+!R)q8M 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
wj0_X;L 下面是修改过的unary_op
LjEMs\P\ +:jv )4^O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6C"zBJcGc class unary_op
yxT}hMa {
R rH{Y0 Left l;
|H,WFw1%} [>_zV.X public :
9bRUN<
/*e<r6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6{udNv X :6%ivS template < typename T >
IO7gq+ struct result_1
A /c
{
/E{tNd^S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LkK&<z } ;
g,o46`6" G#f3
WpD template < typename T1, typename T2 >
X{i>Q_8> struct result_2
hyJ&~i0P{J {
ToKG;Ff 4b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w'_|X&@H } ;
fWW B]h 7BqP3T=&_ template < typename T1, typename T2 >
)+Z.J]$O- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J4j:nd {
SYQP7oG9oQ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
KRn[(yr`% }
yKK9b
@].!}tz template < typename T >
\kY:|T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k#~oagW_Gw {
AY"wEyNU return OpClass::execute(lt(t));
Voq/0,d }
J(~1mIJjC z[Q e86L } ;
P*}aeu&lnD [ g:cG y4 ]5z/ 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
z<^LY] 好啦,现在才真正完美了。
}M"])B I
现在在picker里面就可以这么添加了:
'qde#[VB :kE* template < typename Right >
-vc$I=b; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=\oW{? {
Ma(Q~G
. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
91yYR* }
ob9od5Rf 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
7F]Hq E+e),qsbO |=~mRqG lfd-!(tXD v$JW7CKA 十. bind
v+trHdSBYE 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。
SS8$.ot 先来分析一下一段例子
./.aLTh P|lDW|}D@ n)D int foo( int x, int y) { return x - y;}
]B~(yh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UA]T7r@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1=9GV+`n 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
r}Gku0Hu_E 我们来写个简单的。
5&_")k3$* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#cW:04 对于函数对象类的版本:
p/7'r O}2/w2n template < typename Func >
e0ni struct functor_trait
zLg$|@E& {
SD8>, typedef typename Func::result_type result_type;
umAO&S.+M } ;
8cMX=P 对于无参数函数的版本:
`)KGajB MF*4E9Ue. template < typename Ret >
L\bcR struct functor_trait < Ret ( * )() >
;l0%yg/} {
vd$>nJ" typedef Ret result_type;
:P%?!'M } ;
m MWhUr 对于单参数函数的版本:
7Lj:m.0O^ n;vZY template < typename Ret, typename V1 >
>o&%via} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?8< =.,r {
z?kE((Ey typedef Ret result_type;
$nIE;idk } ;
)"{}L.gC6 对于双参数函数的版本:
}vgM$o s[/d}S@ > template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:M`~9MCRf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*}Z {
w~pe?j_F$ typedef Ret result_type;
oOubqx } ;
=`N 0 等等。。。
U#w0 E G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ZZ :*c"b: 0jxXUWO template < typename Func >
55] MRv struct func_return
[TqX"@4NS {
u}_x template < typename T >
C8)s6 struct result_1
usoyH0t!? {
qx*b\6Rt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[0kZyjCq@ } ;
QG
L~?? <m{#u4FC' template < typename T1, typename T2 >
Iue=\qUK^ struct result_2
2,Z@< {
K$:btWSm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>){}nlQf } ;
v6! `H } ;
[(TmAEON I4UsDs*BD d>#X+;-k 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g1 y@z8Z{ O ]-8 % template < typename Func, typename aPicker >
K *1]P ar; class binder_1
0HbCT3g. {
--c)!Vxzx Func fn;
LL+_zBP. aPicker pk;
J_|%8N{[x public :
};Df >< 7`)RBhGB template < typename T >
<Zfh5AM struct result_1
|\|
v%`r2 {
R{aqn0M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0 A8G8^T } ;
$DnJ/hg;qD !B9Yw/Ba template < typename T1, typename T2 >
H
]](xYy. struct result_2
KZ65#UVX {
/1.Z=@ 7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TC=>De2; } ;
/Zx"BSu SymlirL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*] >R f/0k,~,* template < typename T >
YT)1_>*\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y[rCF=ZVH {
5UK}AkEe&x return fn(pk(t));
N693eN! }
+~
Y.m8 template < typename T1, typename T2 >
5s4x%L (~} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j9/iBK\Y {
{S@,
, return fn(pk(t1, t2));
h+YPyeAs }
!g|[A7<| } ;
:qShP3 ^ =t~]@?]1D N
PqO
b 一目了然不是么?
|GPYbxzc 最后实现bind
K 4{[s
z 7<2^8` F`Z?$ 1 template < typename Func, typename aPicker >
,#0#1k<Dm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rCA0c8 {
ICG:4n(, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
W~l.feW$i }
Go]y{9+(7 ew c:-2Y^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
oJE<}~_k 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
N>sHT
=_ !#
xi^I 十一. phoenix
u,`V%J?vW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Aaz:C5dtU G#E8xA"{/ for_each(v.begin(), v.end(),
IkGM~3e (
*N6sxFs do_
P.^*K:5@ [
tpgD{BY^wJ cout << _1 << " , "
^0(D2:E ]
ChNT;G<6$ .while_( -- _1),
\,!Qo*vj cout << var( " \n " )
IRv/[|"L )
2q9$5 );
CSNz8
y XF@34b5( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
DoICf1 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
[8acan+
2l operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#??[;xjs! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T7Ju7_q} ~eiD(04^r* 5pff}Ru` template < typename Cond, typename Actor >
jF#Dc[* class do_while
d@Wze[M?0 {
}p8iq Cond cd;
mK^E@uxN Actor act;
j:^gmZ;J public :
yio8BcXH54 template < typename T >
l @E
{K| struct result_1
fP\*5|7%R {
VY=YI}E typedef int result_type;
8@FgvWC } ;
M%$-c3x `C^0YGO% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
PT4iy< h`p=~u + template < typename T >
QUz4 Kt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cF"}}c1*M {
q$<VLrx do
"5\6`\/ {
}/L#<n`Z act(t);
*A0d0M]cg }
I &%
Z*H while (cd(t));
q1rD>n&d return 0 ;
%."w]fy>P }
uj)fah?Wg } ;
idjk uB(6 v++&% {~'Iu8TvZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#3FsK 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
O6\c1ha 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
A":cS }Ui 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
JEeXoGKd 下面就是产生这个functor的类:
,}l|_GGj p&
Kfy~
|z0% q2( template < typename Actor >
\0FwxsL class do_while_actor
tF.N {
>Udq{<]#r Actor act;
s#Xfu\CP public :
C;_0 0EQ= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
UMK9[Iy$<M -U|Z9sia template < typename Cond >
nx%eq,Pq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ou+b ce } ;
i*T
-9IP '#jZ` !Yz
CK*av1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Rt@O@oD I 最后,是那个do_
` ^;J<l I]WvcDJ}C 27}0 class do_while_invoker
XI,= W {
CQ7NQ^3k public :
?[)V template < typename Actor >
S.pXo'} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}-Jo9dNs {
B)dG:~ return do_while_actor < Actor > (act);
XQ8q)B= }
*aGJ$ P0 } do_;
C(M ?$s` C*
0ZF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=>@
X+4Kb 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|<uBJ-5 最后来说说怎么处理break和continue
{e0(M*u 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。
U(%6ny 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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