一. 什么是Lambda
Kh=\YN\E< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
EZiLXQd_ 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,
\(Nx)F |) ~-Wy >G!=lLyR ML|?H1m> class filler
UZFs]z!,k {
$2*_7_Qb public :
O95gdxc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
aKW-(5<JW } ;
:D3:`P>,c k*2khh- /8]K}yvR 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
-32P}58R '")'h ehB'@_y 6FUcg40Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.'66]QW
I__b$ TT(R<hL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
dR=sdqS#J 40
u
tmC _(m455HZ a3M I+ 二. 战前分析
*iru>F8r: 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。
2Jiy`(P 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
r<(UN@T} (p#c p #'f5owk>, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ddl]!
^IK /* --------------------------------------------- */
CIo`;jt K vector < int *> vp( 10 );
Kp7)my transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X4\T=Q?uLx /* --------------------------------------------- */
!!ZGNZ_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v]@ XyF\j8 /* --------------------------------------------- */
T}?b,hNl$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T[e+iv<8j /* --------------------------------------------- */
sF :pwI5^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g2?W@/pa /* --------------------------------------------- */
k
t!@}QP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
I_Lm[ JDa_;bqL *^{j!U37s d,i4WKp 看了之后,我们可以思考一些问题:
fO5L[U^` 1._1, _2是什么?
aLLI\3 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。
uIO?4\s&G 2._1 = 1是在做什么?
.EWj eVq 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。
\rh+\9( 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。
tkptm%I_
C[TjcHoA c^H#[<6p 三. 动工
f:P;_/cJc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x{!+4W;S v h)CB8 $_'<kH-eP ncUhCp?' template < typename T >
->{\7|^ class assignment
9k62_]w@6 {
.i )K#82 T value;
T,/<'cl" public :
# ^,8JRA assignment( const T & v) : value(v) {}
/8:e|
] template < typename T2 >
+6+1N)L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kn1u1@&Xd } ;
ZBU<L+# s H'FqV,) 8 *m,# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
OUN~7]OD% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O['[_1n_u] oMM@{Jp suaP'0 K0'p*[yO/j class holder
@$p6w {
RJ 4=AA| public :
A$\/D2S7! template < typename T >
e
:ub]1I= assignment < T > operator = ( const T & t) const
1=>b\"P#E {
k'F*uS
return assignment < T > (t);
DN*M-o9 }
M`=\ijUwN } ;
Fm&f '>bn94$ F|VHr@% 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 28TH
Jh K",Xe> static holder _1;
v?nGAn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%,S:^Rvv (IHR {m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F!I9)PSj 而不用手动写一个函数对象。
(?T{^Hg MfI+o<{r ?)Gb= $LU|wW 四. 问题分析
1"<{_&d1 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。
meap ;p 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。
S n~P1C 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9zBt
a 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g[ @Q iy 下面我们可以对这几个问题进行分析。
D7thLqA ei]Q<vT6 五. 问题1:一致性
VJr ~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?|
^{8CShUCv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i(# Fjp hf)RPG& struct holder
N /2WUp {
CAA3-"Cwi //
Y!(w. G template < typename T >
7oL:C T & operator ()( const T & r) const
(o\D=!a {
1]8Hpd return (T & )r;
vON7~KA }
#~|esr/wf } ;
Mac :E__G `09[25? 这样的话assignment也必须相应改动:
eXLdb- xo-}t5w6t template < typename Left, typename Right >
"6%qi qt class assignment
=zp{ ^mC {
"x:-#2+h Left l;
8_rd1:t5 Right r;
{pRa%DF public :
c~\^C_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[>Zg6q| template < typename T2 >
$['`H)z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QS,_= <
( } ;
\D%n8O OMjx,@9 同时,holder的operator=也需要改动:
gV5mERKs tM:$H6m/( template < typename T >
S =sL:FC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ZM=eiJZ {
hJ8B&u( return assignment < holder, T > ( * this , t);
.b2%n;_>. }
'Ze&
LQ bg|=)sw4 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$e|[~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!83 N#Y_Mz UrS%t>6k return l(rhs) = r;
WL\*g] K4 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。
ej(w{vl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vL;=qkTCQ z3 fU|*_c template < typename Tp >
TPZ^hL>ao class constant_t
4]cr1K
^ {
D_w<igu!3 const Tp t;
`V[ hE
r| public :
q^[SN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0|rdI,z template < typename T >
IPY[x| const Tp & operator ()( const T & r) const
q6
4bP4K {
6k1_dRu return t;
$yFR{_] }
:|ytw=3> } ;
l2LO,j} 7'{Y7]+z+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H Mfhe[A? 下面就可以修改holder的operator=了
^g+M=jq _ ef:Zi_o template < typename T >
!-B|x0fs assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g3(?!f {
QP6a,^]; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0gKSjTqo }
~Z97L R"71)ob4 同时也要修改assignment的operator()
vrsOA@ee3H OF(tCK template < typename T2 >
KZ/2W9r_, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y;sN UX 现在代码看起来就很一致了。
':T"nORC ?=Mg"QU 六. 问题2:链式操作
M[=sQnnSFW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G^\.xk] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
g$Nsu:L 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。
;q2e[ 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{%[G2.A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d]l(B+\vf 8qq'q"g template < typename T >
GYri\ <[ struct result_1
xC$CRzAe5p {
%e=UYBj" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
l]P3oB}Yo } ;
*3y:Wv T> f87lm*wZ 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:
-s6;IoG/ Snas:#B! template < typename T >
g6q67m<h struct ref
TUR2|J@n {
2{-'`lfM% typedef T & reference;
y]%Io]!d } ;
)G$0:-J- template < typename T >
M7AUY#) struct ref < T &>
::k/hP9.^ {
r1xhplHH@ typedef T & reference;
-;[,`g(f } ;
-<n]Sv;V AkV8}>G?#A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Y/n],(t) '$be+Z32 template < typename T >
ljO t~@Ea typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<o_(,,P% {
:#spL*FIx return l(t) = r(t);
:]IYw!_-p }
_i1x\Z~
N 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。
kT{d pGU9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f!##R-A 8>V)SAI' 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
9GVv[/NAb _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C%kIxa) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o[K,( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|1"n\4$ 最后的布局是:
h-RL`X Add
| <l=i( / \
R;2
Z~P Divide 5
]s:%joj%^ / \
#vvQ1ub _1 3
;*8,PV0b_< 似乎一切都解决了?不。
!qVnziE,, 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。
8 gzf$Oc 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。
p EbyQ[ 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:
S9S%7pE xy1R_*.F^T template < typename Right >
VpmD1YSn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
G>c:+`KS Right & rt) const
,hXhcfFl {
i@#fyU)[G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$"]*,=-X }
AtW<e;!0te 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W%^;:YQ9i XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
K)r|oW=6Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
+HNM$yp 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。
$/;;}|hqi 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
InR/g@n+D1 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
dgM@|&9*m 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
WkR=(dss8 )Fh5*UC template < class Action >
\L{V|}"X class picker : public Action
q <Zza {
k'JfXrW<! public :
=-|,v* picker( const Action & act) : Action(act) {}
O4fl$egQU // all the operator overloaded
%.VFj7J } ;
T:(c/> 'Q F@@ 48 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。
h1.<\GO 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:
&S+ooj Ow4H7sl template < typename Right >
X[KHI1@w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o+^5W {
_iZ_.3Ip return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x 2Cp{+} }
C(kIj 9&}i[x4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
DDwm;,eZ 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。
N.@@ebuE sW]fPa(cn, template < typename T > struct picker_maker
aJ^RY5 {
]KE"|}B typedef picker < constant_t < T > > result;
R;EdYbiF b } ;
Y('?Z] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,@4~:OY {
\RDS~u\d typedef picker < T > result;
yRv4,{B}X> } ;
E|v9khN(]. XPQY*.l&. 下面总的结构就有了:
p?XVO# 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。
(N
:vDq' 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。
c}r"O8M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;o-c.-!F 至此链式操作完美实现。
o-_H+p6a A$ Ok^ tzV^.QWm 七. 问题3
9B<aYp) 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。
KoKd.% g,]GzHV1 template < typename T1, typename T2 >
Ek%mX" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XlDN)b5v{ {
`4kVe= { return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
].r~?9'/ }
{IA3`y~ ::R5F4 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:
\qj(`0HG e'0BP,\f_} template < typename T1, typename T2 >
|Pj]sh[^Y struct result_2
?0J&U4 {
c$#7Kp4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-#<AbT } ;
Cu&y',ee~ 3P2x%G p 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?
C
5
xsh 这个差事就留给了holder自己。
d !=AS LZH~VkK@m} {q1u[T&r template < int Order >
^R7|x+ class holder;
)]M,OMYq- template <>
K|sk]2. class holder < 1 >
Vc*"Q8aZ~ {
zSo(+ D
&[ public :
U~1)a(Yu; template < typename T >
)
o`ep{<t struct result_1
7w51UmO {
P}8cSX9 typedef T & result;
R;3nL[{U } ;
s_}q template < typename T1, typename T2 >
>7,?X_:A-1 struct result_2
5-?*Boi>i {
0 n}2D7 typedef T1 & result;
,y}@I" } ;
^ZPynduR template < typename T >
{U"=}j( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d`9ofw~3= {
z,xGjSP return (T & )r;
:Fh#"<A&& }
WiiAIv& template < typename T1, typename T2 >
IC6r? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+*L<"@ {
k$3Iv"gbx return (T1 & )r1;
Cm%|hk>fQ }
</]a`h] } ;
GW,RE\Q: <\`qRz0/ template <>
"el}9OitC class holder < 2 >
F_ -}GN% {
Xb2.t^
]f public :
7.FD16 template < typename T >
_?v&\j struct result_1
!q!5D` {
h,|. qfUk typedef T & result;
>["X(%&w } ;
*b8AN3! template < typename T1, typename T2 >
K( r@JW struct result_2
*3\ Nj6 {
QERj`/g typedef T2 & result;
w:aV2 } ;
A9Icn>3?`( template < typename T >
F[KM0t! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H/}W_ h^^ {
bJoP@s return (T & )r;
U%)-_
*`z }
Ubm]V{7 template < typename T1, typename T2 >
21[=xboU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
suHisc* {
{PKf]m return (T2 & )r2;
rT_J6F5J }
rT(b t~Z } ;
yb6gYN XwIKpr8 @{{6Nd5 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
>S>B tRl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tUi@'%>=5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
XaF;IS@A moRo>bvN~ return l(i, j) = r(i, j);
?7uK:'8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x%W% *i>hFNLdOM return ( int & )i;
NA=m<n# return ( int & )j;
4*'ZabDD 最后执行i = j;
J,:Wv`N:9~ 可见,参数被正确的选择了。
4s6,`- 4JRQ=T|P7I zZ 94_8b 08+\fT [ 5,J.$Sax 八. 中期总结
bbT1p:RF 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:
0BQ{ZT-Kh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>i"WKd= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|3 mcL' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
VS3lz?o?6g %7[q%S rvuasr~ =q}Z2 OoYh Rj3ad 3z'E u#UtPF7q 九. 简化
.uSVZqJ7 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。
_rg*K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?[;>1+D 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:
De2$:? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w=FU:q/ +-*/&|^等
^l<!:SS 2. 返回引用。
k}C4:?AT =,各种复合赋值等
WO6R04+WV 3. 返回固定类型。
qM<CBcON 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
m48Ab` 4. 原样返回。
a4n5i.; operator,
Ibg~.>.u{ 5. 返回解引用的类型。
'61>.u:2 operator*(单目)
"U/yq 6. 返回地址。
Nw{Cu+AwG operator&(单目)
iJ`zWpj+{Q 7. 下表访问返回类型。
/>wE[` operator[]
a7!{`fR5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L;WFHIE operator<<和operator>>
0BH-kr (/FG#D. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
]=PkgOJD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GI@;76Qf C3'?E<F template < typename Left >
5O;D\M{> struct value_return
l#~pK6@W {
R90#T6^ template < typename T >
V|~o`(] struct result_1
U>sEFzBup {
eD8e0
D'S typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
gVrfZ&XF84 } ;
|w+
O.%= rZWs-]s6t template < typename T1, typename T2 >
Ckc5;:b&m struct result_2
kj6H+@
{ {
#lO ^PK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[=",R&uD$ } ;
`Tei } ;
C80< L5\ b
+Z/nfS z;MPp#Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D8{,}@ U }AIOtUw 下面我们来剥离functor中的operator()
6Yc(|>b! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'j-U=2,n jYvl-2A' return l(t) op r(t)
Z1Qv>@u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K>C@oE[W return op l(t)
DIfQ~O+u return op l(t1, t2)
GG"6O_ return l(t) op
`:C2Cj
return l(t1, t2) op
GS7'pTsYH return l(t)[r(t)]
:5BCW68le return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=k>fW7e r-*j"1 e 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:
v^)B[e! 单目: return f(l(t), r(t));
U#&+n-npO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Kr[oP3 双目: return f(l(t));
4H NaE{O4 return f(l(t1, t2));
B]vR=F}* 下面就是f的实现,以operator/为例
*;xGH 3@:O1i struct meta_divide
MkhD*\D
/ {
)+DDIq template < typename T1, typename T2 >
w!z*?k=Da static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
X%iJPJLza {
R1/c@HQw? return t1 / t2;
=XK}eQ_d }
|KY-kRN7 } ;
Nukyvse KMK8jJ 这个工作可以让宏来做:
!
,{zDMA P]TT8Jgw #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{9X mFa template < typename T1, typename T2 > \
|28'<BL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,iY:#E 以后可以直接用
|rG)Q0H, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dwQ1~ 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
CyS%11L (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。。。)
lHDZfwJ&C1 K&zW+C b 99(@O,*(Y 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
%-$BtR2@o U{/fY/kq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l~w^I|M^C class unary_op : public Rettype
_/'VD!(MV {
T?QW$cU!e: Left l;
@56*r@4:q public :
6yO5{._M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~( 0bqt3c u{h67N template < typename T >
znSlSQpTv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I$p1^8~L {
m Rm}7p return FuncType::execute(l(t));
oK
7:e~ }
REYvFx?i ;obOr~Jx'5 template < typename T1, typename T2 >
d7mn(= & typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M@P%k`6C {
:WX
OD return FuncType::execute(l(t1, t2));
u|T]Ne }
/zb/am1# } ;
NL>Trv5 ^)I}# G;iH.rCH 同样还可以申明一个binary_op
TET=>6
lM}-'8tt? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
iF":c}$. class binary_op : public Rettype
/H"fycZ {
)Tp"l"(G Left l;
09trFj$L Right r;
7(uz*~Z?`0 public :
dP+wcl4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U#]J5'i B :S8{ template < typename T >
de)4)EzUP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c;Tp_e@ {
x,]x>Up return FuncType::execute(l(t), r(t));
JN4gH4ez) }
e^3D`GA K;WQV, template < typename T1, typename T2 >
ok0ZI>=, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|m6rF7Q {
]s\vc:cc? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c61OT@dZEA }
`/`iLso&- } ;
F[SZwMf29 xr]bH.> E:dN) 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
ZI;*X~h 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(,jsZ!sl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
n6.Z{Q'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。
ZSwuEX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{9-9!jN{" 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。。。
o $W@@aM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cTzR<Yr 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'W4B 下面是修改过的unary_op
t-o,iaPG3 RXg\A!5GV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|aAyWK S class unary_op
ygj%VG {
U~)5 { Left l;
7M7Lj0Y)L 8/(}Wet public :
>l><d!hw wdfbl_`T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{U$XHG R]e&JoY template < typename T >
Z37Dv;&ZD struct result_1
- _8-i1? {
*?d\Zcj85[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y0(.6HI } ;
G4*&9Wo 0C>_aj template < typename T1, typename T2 >
utuWFAGn A struct result_2
(lS[a {
ZD'mwj+K typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1fMV$T==K } ;
%J9u?-~ >6jal?4u- template < typename T1, typename T2 >
V^R,j1* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
" "m-5PGYo {
9
@ < return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d^nO&it }
t0e5L{ QJ ui,!_O .c template < typename T >
IqFcrU$4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I:/|{:5 {
A+8)VlE\ return OpClass::execute(lt(t));
"{qnm+G }
"qF/7`e[ \%Y`>x. } ;
GiX3c^V"1 p7-\a1P3 FXDB> }8 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
hZ452W 好啦,现在才真正完美了。
K$,<<hl 现在在picker里面就可以这么添加了:
K mH))LIv 9xz@2b@ template < typename Right >
AVw oOvJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i0/QfB%O {
b way+lh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@@U }
>A X_"Q~ 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。
#<"od '{U ><D2of| &8l?$7S"_/ aReJ@ 0C%IdV%CU 十. bind
lSaX!${R'T 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。
yc?L
OW0 先来分析一下一段例子
#J3o~,t< \P+^BG! ]
&" ` int foo( int x, int y) { return x - y;}
}(!Uq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HQ9tvSc bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yOQae m^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。
gAorb\iJ 我们来写个简单的。
Z;a)P.l.> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F7O*%y.'; 对于函数对象类的版本:
8g!79q\c4 !KOa'Ic$V template < typename Func >
e,p*R?Y{[ struct functor_trait
'}(>s%~ {
Miw=2F typedef typename Func::result_type result_type;
!ITM:% } ;
c}n66qJF5 对于无参数函数的版本:
A|1xK90^XT KCbJ^Rln template < typename Ret >
>'q]ypA1
struct functor_trait < Ret ( * )() >
L-E?1qhP> {
q x1Js3% typedef Ret result_type;
_[z)%`kay } ;
.rO~a.kG 对于单参数函数的版本:
2bTS,N/> qOy(dG g template < typename Ret, typename V1 >
N[3Y~HX!q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yH-&o, {
!Whx^B: typedef Ret result_type;
K) } ;
qGH[kd 对于双参数函数的版本:
)@I] Rk? DFQ`(1Q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T^#d;A struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*5oQZ".vA* {
$dKfUlO typedef Ret result_type;
ww7nQ}H5( } ;
rQ _cH 等等。。。
z(Uz<*h8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
iOEBjj;C =dHdq D template < typename Func >
a@jM%VZ struct func_return
OET/4(C {
~D}fy template < typename T >
C}<e3BXc struct result_1
D=z="p\ {
]!sCWR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6?%$e$s } ;
F%$ q]J[ K<::M3eQ template < typename T1, typename T2 >
dF 6od struct result_2
*q=\e 9 {
Mx6
yk, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=|Qxv`S1 } ;
n=JV*h0 } ;
kG5+kwV=: o:ow"cOEf u? >x 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q.eD:@%iE 8(Ptse
, template < typename Func, typename aPicker >
>gL&a#<S class binder_1
.!L{yU, {
"O9n|B Func fn;
r`sKe
& aPicker pk;
PR!0=E*} public :
Nb3O>&J x?B`p"ifS template < typename T >
rp<~=X struct result_1
G7`mK}J7 {
J5jI/P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h(AL\9{=} } ;
R"HV|Dm|m @8m%*pBg template < typename T1, typename T2 >
=to.Oa RR struct result_2
p|nPu*R-\ {
"{E%Y* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~"\v(\P e } ;
Ws0)B8y,| ,.2qh|Ol binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
DeW{#c6 U& template < typename T >
Q.jThP`p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?o6#i 3k#' {
eB9&HD: return fn(pk(t));
zBq&/? }
A7#nBHwxZ template < typename T1, typename T2 >
Y=Ic<WHR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^fO9oPM| {
KwaxNb5 return fn(pk(t1, t2));
T zS?WYF }
}BT0dKx } ;
0/|Ax-dK sl@>GbnS 4HZXv\$ 一目了然不是么?
2#yDVN$ 最后实现bind
N$t<&5+ pN9U1!|uam LcA7f'GVK template < typename Func, typename aPicker >
<6;@@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>0iCQKq {
#b)`as?!1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|N6.:K[` }
K%
snE7X?) LDU4 D 2个以上参数的bind可以同理实现。
3rHn? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
=(\BM')l M6A0D+08 十一. phoenix
tmBt[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kd"nBb= F/LMk8RgR for_each(v.begin(), v.end(),
G `3{Q7k (
+!ljq~% do_
n,s7!z/ [
4,R"(ej cout << _1 << " , "
*CQZ6&^ ]
xj8z*fC; .while_( -- _1),
qgfP6W$ cout << var( " \n " )
\5j}6Wj )
,gG RCp );
#ucb p{ZyC 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:
.w{Y3,dd> 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
X}x\n\Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%#&njP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
t\YM Hq<Y e9/Mjq\
tKh template < typename Cond, typename Actor >
%;u"2L0@ class do_while
>/ A'G {
tEo-Mj5: Cond cd;
cvT@`1 Actor act;
H
n]( )/ public :
?tqJkL# template < typename T >
uF}B:53A struct result_1
za 7+xF
{
[MbbL typedef int result_type;
+kE~OdZG } ;
q7soV(P .$y'>O*$G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
BAvz @H o6~JAvw template < typename T >
\Z42EnJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`s
UY$Q {
HIE8@Rv/3 do
a(?)r[= {
?GhMGpdMq act(t);
Z'!ORn#M }
{{M/=WqC while (cd(t));
E6O!e<ze^ return 0 ;
O8"
t.W }
o%;ly } ;
~a_X
7 T"X]@9g^- KDP4 7A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:HY =^$\ 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。
xw_)~Y%\ 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。
(4ZO[Ae 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。
FAM:; F30 下面就是产生这个functor的类:
o^"OKHU,S0 b.?;I7r
@+p(% template < typename Actor >
f.aa@> class do_while_actor
#OjyUQ, {
mPQT%%MF Actor act;
wWf_d jd public :
tk h
*su do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q I~*G3 C$C>RYE?. template < typename Cond >
+%K~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vV9vB3K5? } ;
EH M 59s|B }#4Ek8nFR cjg~?R 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
P,-5af*; 最后,是那个do_
8>x'. 8 L1g0Dd\Ox
w >2G@ class do_while_invoker
I"3C/ pU2 {
6H U*, public :
ZADMtsk template < typename Actor >
ZS]Z0iZv9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a:HN#P)12 {
mDbTOtD return do_while_actor < Actor > (act);
z9OpxW@Ou }
Z^4+ 88 } do_;
+O9x8OPHW ZbdGI@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>D~8iuy]8. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|%F4`gz8KP 最后来说说怎么处理break和continue
7D:rq 8$\ 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。
C^B$_? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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