一. 什么是Lambda
]W-7 U_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
YhVV~bvz* 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,
/Lf+*u>" l Wa4X#~. '_nJ DM U',9t class filler
|)7dh B {
? ^EB"{ public :
zj ?^,\{A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y_H|Fl^ } ;
QL<uQ`>( &g{b5x{iD o
IUjd 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:
b R6g^Yf zPC&p{S> ranLHm.nB X/5\L.g2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z`?Z1SBt w4S0aR:yL AS}
FRNIVx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$[p<}o/6v] vbDSNm#Yv 3M;[.b FXHcy:)}G 二. 战前分析
C;u8qVI 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。
,r&:C48dI 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
Eagl7'x "I)*W8wTn J73B$0FP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[_jd /* --------------------------------------------- */
dW32O2@- vector < int *> vp( 10 );
/GzA89N( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
63J_u-o /* --------------------------------------------- */
*@XJ7G[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;Y&<psQeb /* --------------------------------------------- */
=`8%qh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z#+{ksU /* --------------------------------------------- */
Au q) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
rj.]M6# /* --------------------------------------------- */
}\9elVt'2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Zd~l_V f 3Ishe" +}XFkH~ 8IAf9 看了之后,我们可以思考一些问题:
5pOb;ry")` 1._1, _2是什么?
'w'PrM,: 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
( 5^bU< 2._1 = 1是在做什么?
6vx0F?>_ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Hcp)Q76X Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F~NmLm A,tmy',d" d!V;\w 三. 动工
[r_YQ*+ej 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A]z~Dw3
{Hv/|.),hu Px!M^
T!Pi D!K){E template < typename T >
(XQBBt class assignment
:YZqrcr} {
n/
\{}9 T value;
,qx;kJJ public :
9]ga\>v assignment( const T & v) : value(v) {}
(8[et m template < typename T2 >
:MOr?" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?0v(_ v } ;
Ez3>}E, L(p{>Ykcc hdi/ k!9[\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d"E@e21 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Mr5E\~K>s @~4Q\^;NX #HMJBQ4v# F,t
,Ja class holder
9@nDXZPY& {
QY]^^f public :
Km5#$IiP; template < typename T >
l!U_7)s/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
*5SOXrvhu6 {
N36<EHq return assignment < T > (t);
S,K'y?6 }
^-s'Ad3 } ;
I:6N?lD4}0 IoEITKd So?ScX\lG 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:
FME&vUh/ u7rA8u|TO static holder _1;
eXHk6[%[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XZ@;Tyn0, lJ+05\pE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>L\>Th{o 而不用手动写一个函数对象。
EcBJ-j6d Y9b|lP7! ZnX]Q+w *W'F6Hpu 四. 问题分析
-h5yg`+1N\ 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。
Q(P'4XCm 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。
th@a./h" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^8,Y1r9`$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X8F@U ^@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8Ol#-2>k$ SF$]{
X 五. 问题1:一致性
Pj4WWK X 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-&PiD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;#3l&HRKH1 h0YIPB struct holder
bB|UQaCl {
c:
/Wk //
`+IB;G1 template < typename T >
0JQ0lzk1 T & operator ()( const T & r) const
K#j<G]I( @ {
2v
^bd^]u: return (T & )r;
EhEUkZE3) }
?\GILB, } ;
hJqLH?Ri jv:!vi: 这样的话assignment也必须相应改动:
|N9::),< )!h(o R template < typename Left, typename Right >
`rt class assignment
Yx- 2ux {
0 mJvoz\j8 Left l;
'cs!(z-{x Right r;
KO`ftz3 + public :
^4Nk13 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UL81x72O template < typename T2 >
JArSJ:} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
OnNWci|7 } ;
#~A (%a m).S0 同时,holder的operator=也需要改动:
QvM+]pdR6 (=v :@\r template < typename T >
AlW0GK=N-p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V SJGp` {
@ ;%+Ms return assignment < holder, T > ( * this , t);
Eei"baw/ }
s}MD;V&0 nXgnlb= 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Yp_ L.TTb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+T*=JHOD / S32)=( return l(rhs) = r;
X?,ly3, 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
AT){OQF8& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2V6=F[T c/l%:!A template < typename Tp >
axJuJ`+Y class constant_t
=oZHN, {
8@Zg@>, const Tp t;
+mM=`[Z`?? public :
K>=KsG constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2nSX90@: template < typename T >
ao4"=My*G const Tp & operator ()( const T & r) const
)tH.P:
1~, {
mR3)$! return t;
l@ +lUx8 }
%4F
Q~ } ;
8(yZX4OH> hu?Q,[+o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g"k1O 下面就可以修改holder的operator=了
8>T#sO?+ Y ^s_v_s template < typename T >
|eN#9Bm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A1b</2 {
qJjXN+/D return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
G?:{9. ( }
Yt]tRqrh;T W62 $ HI 同时也要修改assignment的operator()
N_dHPa
Bw;gl^:UG template < typename T2 >
r57&F`{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1&zvf4 现在代码看起来就很一致了。
#BB,6E
^?pf.E!F` 六. 问题2:链式操作
m:kXr^!D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YX A|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。
sK)fEx 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。
20 <$f 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
G`n|fuv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vNMndo! ]} D^?g^ template < typename T >
3Go/5X/ struct result_1
-s?f <f{ {
ZXCq> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}tq } ;
#xUX1( ``;.Oy6jS 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
;^XF;zpg 12 8aJ template < typename T >
BZS%p struct ref
|l4tR {
K|i:tHF]@ typedef T & reference;
V=$pXpro% } ;
st-
z>} template < typename T >
hv)>HU& struct ref < T &>
U0%T<6*H {
[/h3HyZ. typedef T & reference;
@uh^)6i]/ } ;
kJQH{n+)R ew13qpt)<L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x)35}mi){L mf~JolucJ template < typename T >
a
~s:f5S> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_&(\>{pm {
xwuGJ return l(t) = r(t);
[
B{F(~O }
Q6Ay$*y=D 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
/ // 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C bWz;$r UB5CvM28 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
NCrNlHIF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pUcN-WA _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BiFU3FlTf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(/mR
p 最后的布局是:
m:6^yfS Add
1 X8P v*, / \
4*AkUkP:T Divide 5
NO)Hi)$X6Y / \
6o5NeKZ _1 3
+9^V9]{Vo 似乎一切都解决了?不。
Vy.gr4Cm 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
EZ,Tc;f= 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
'CQ~ZV5 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
iXoEdt) yH=Hrz:<eM template < typename Right >
1K*`i( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:EGvI Right & rt) const
gGaA;YW1 {
8v<802 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)WBp.j /# }
c)*,">$# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{[|je]3v 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。
g~7x+cu0 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。
Arr(rM 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
?|i
C-7{8L 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。
qjBF]3%t% 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?
Wg!<V6} 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:
c-`'`L^J ?[Sac]h
ys template < class Action >
0~a9gBG class picker : public Action
009[`Z {
XRl!~Y| public :
9QXBz=Fnf picker( const Action & act) : Action(act) {}
D'8xP %P // all the operator overloaded
MyZ5~jnr\ } ;
&GfDo4$ N9dx^+\ 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。
`{oFdvL~) 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:
5cUz^ > &Z3u(Eb template < typename Right >
=x
xN3Ay picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MdC}!&W {
`i `F$ ; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+=Y[RCXT }
o?{-K-'B$ "W b>y*S Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$etw'c0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
im-XP@< 1!S*z^LGl template < typename T > struct picker_maker
!MyCxM6 {
JBI> D1`" typedef picker < constant_t < T > > result;
^XgBkC~ } ;
gcA,u)z}R template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
kgb:<{pJ {
Fv} Uq\v[ typedef picker < T > result;
CcJ%;.V,T } ;
I3.cy i Op_(10| 下面总的结构就有了:
3/{,}F$ 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。
j5:/Gl8 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。
N Zu2D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z~3 至此链式操作完美实现。
Q{o ]^tN Z[G[.\0 =h>jo&=Wad 七. 问题3
9dO. ,U*` 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。
7~qyz]KkE Yq-Vwh/ template < typename T1, typename T2 >
{9XN\v=$"* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?APCDZ^ {
&SW~4 {n: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pwg\b }
]<BT+6L Jm`{MzqL 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:
$xqX[ocor Aa`R40 yl template < typename T1, typename T2 >
M:*)l( struct result_2
u.@B-Pf[Eo {
x+bC\,q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@@3%lr71
} ;
zq'KX/o h:=W`(n5u 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?
{+^&7JX 这个差事就留给了holder自己。
Rn $TYCO I]-"Tw Zs|m_O G template < int Order >
STL+tLJ class holder;
GUps\:ss template <>
7o7*g 7 class holder < 1 >
veAdk9 {
E h+m|A public :
[{q])P; template < typename T >
tiPZ.a~k struct result_1
{U)q) {
Ou] !@s typedef T & result;
Q"s]<MtdS } ;
Y#zHw<<E template < typename T1, typename T2 >
RZ0+Uu/J struct result_2
YS bS.tq {
A~@x8 typedef T1 & result;
pG^>y0 } ;
uC|bC#; template < typename T >
2Ah B)8bG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ew&"n2r {
cS%;JV>C
return (T & )r;
a] P0PH~ }
\gGTkH template < typename T1, typename T2 >
V
X.9mt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=<X4LO)C {
XC!Y {lp return (T1 & )r1;
f_z]kA
+H }
T2_b5j3i } ;
E/hO0Ox6 Y^QG\6q template <>
3~\,VO'' class holder < 2 >
H}cq|hodn {
'd]t@[# public :
@5h(bLEP template < typename T >
;TL>{"z`x struct result_1
CsJ&,(s( {
EvptGM typedef T & result;
X`A+/{ H } ;
Ae*
6&R4 template < typename T1, typename T2 >
{Fvl7Sh struct result_2
!>:]k?$b {
<C_FRpR<f typedef T2 & result;
q4SEvP}fLx } ;
LaYd7Oyf] template < typename T >
^|(VI0KO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z:;yx {
t]hfq~Ft return (T & )r;
YJ}9VY<}1K }
t8ORfO+ template < typename T1, typename T2 >
Prrz> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_ZE&W {
c#Qlr{ES return (T2 & )r2;
A"6& }
\;1nEjIA } ;
m U= 3w ?(Xy 2%v HHL7z,%f 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> >。
eyy%2>b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Jo\karpb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8(]q/g"O i7mo89S return l(i, j) = r(i, j);
QsBC[7<jd- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
T~
P<Gq}, k54b@U52 h return ( int & )i;
Y o\%53w/ return ( int & )j;
}J6 y NoXu 最后执行i = j;
$mxl&Qr>Q; 可见,参数被正确的选择了。
]]T,;|B _FCg5F2U ~En]sj ~ E n'X4 hV NT 八. 中期总结
,M Ugww!. 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
!`dMTW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I7+yu> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Nv=&gOy= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Oo/@A_JO@ Pk&$#J_ jEm=A8q juQ?k xOB yJdkDVxYr h*?]A 九. 简化
>$7{H] 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
,WE2MAjhT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1]&{6y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4MoxP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C8 y[B1Y +-*/&|^等
4!A(7
s4t 2. 返回引用。
19i=kdH =,各种复合赋值等
4$+/7I \ 3. 返回固定类型。
_sQhD i 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
or(P?Ro 4. 原样返回。
-HRa6 operator,
QzY5S0 5. 返回解引用的类型。
2]E i4%jo operator*(单目)
$U'*}S 6. 返回地址。
VuuF _y; operator&(单目)
oGL2uQXX 7. 下表访问返回类型。
6 )lWuY]e operator[]
'OU`$K7n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S_;m+Ytg operator<<和operator>>
\*Z:w3;r \q"vC1,9 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。
n`D-?]* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m,Mg 2^)_XVX1 template < typename Left >
-kb;h F}. struct value_return
^xq)Q?[{ {
]'<"qY template < typename T >
EME}G42KN struct result_1
|N|[E5Cn {
26MoYO!k typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#<vzQ\~Y } ;
db.~^][k I.p"8I; template < typename T1, typename T2 >
10tt' : struct result_2
~JB4s%& {
/}(\P@Z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;".]W;I*O } ;
WL;2&S/{@ } ;
x5k6"S"1, `82^!7 ! "YN6o_*] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W{t-UK
(R!`Z% 下面我们来剥离functor中的operator()
w}?,N 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<W/YC2b :MGIp%3 return l(t) op r(t)
oTveY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;oOv~YB7H return op l(t)
EV_u8?va return op l(t1, t2)
/a\]Dwj5 return l(t) op
k;HI-v return l(t1, t2) op
Is!+`[ma return l(t)[r(t)]
>1q:-^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ckbD/+ ,S1'SCwVdJ 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:
7e H j"_; 单目: return f(l(t), r(t));
Fu65VLKh return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
hmI>
7@& 双目: return f(l(t));
%V92q0XW return f(l(t1, t2));
uCj)7>}v{M 下面就是f的实现,以operator/为例
2,p= % IeB^BD+j struct meta_divide
V5+|H1= {
33NzQb template < typename T1, typename T2 >
LG=_>:~t> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!X1
KOG {
=g)SZK return t1 / t2;
jsq|K=x, }
ht*;,[ea } ;
JQSczE3 ]T%wRd5&- 这个工作可以让宏来做:
/brHB @$ IW=%2n(<1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&7KX`%K"D template < typename T1, typename T2 > \
~uuM0POo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZSn6JV'g 以后可以直接用
z=TuUl@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v&xhS
yZ 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
zI_pP?4;.q (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。。。)
SA~oGgk=P L/,M@1@R Kk>va->R 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
j^D/,SW 7
;x
to = template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QPW+L*2 class unary_op : public Rettype
sbV_h;< {
g8]$BhRIfr Left l;
BWzo|isv public :
GX N:= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z
)X( >n5Kz]]% template < typename T >
l'?(4N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,1i l& {
@Dd3mWKq return FuncType::execute(l(t));
1+Bj` ACP }
YGZa##i LF!S`|FF template < typename T1, typename T2 >
o6 8;-b'n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\ZC0bHsA {
hho\e
8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
/re0"!0y }
^;;gPhhWV } ;
Xnxb.{C G4"[ynlWV 4iJ4g% ] 同样还可以申明一个binary_op
-9(nsaV ||#+ ^p7G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(o!i9) class binary_op : public Rettype
K# h7{RE {
RYM[{]4b5F Left l;
#$JY&!M Right r;
<KZ J public :
=@.5J'! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2~@Cj@P] df9$k0Fx template < typename T >
xUIH,Fp-9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2XV3f$, H {
$lF\FC return FuncType::execute(l(t), r(t));
/+f3jy:d }
*m&(h@l jk5C2dy template < typename T1, typename T2 >
}Q_ }c9? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,sn
9&E {
ZV`o:Gd return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I_na^sh* }
^/7Y3n!|3 } ;
a7e.Z9k! nb(Od,L y&2O)z!B 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
@*JS[w$1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7/FF}d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*YWk. 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
cnM`ywKW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*"j3x}
U< 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
m"~),QwF9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?I 7hbqQd 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
C oO0~q 下面是修改过的unary_op
Ml+O -
3T Ce_l\J8G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3$ BYfI3H class unary_op
j8ag}% {
zG~nRt{4 Left l;
KOD%>+vG$ Wq*W+7=. public :
FMAt6HfU n#)kvr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jn>RE ^-K~y template < typename T >
t/a struct result_1
t<znz6 {
}E\u2] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TuzH'F } ;
;V4f6[<]'z s6_[H template < typename T1, typename T2 >
*vu struct result_2
LZApz} {
"@@Z{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o*s3"Ib } ;
qr?RU .W Dqm;twd> template < typename T1, typename T2 >
7
JVonruaR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X=pPkgW {
E7|P\^}m(f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m"mU:-jk` }
O-]^_LV` usI$ template < typename T >
~)iQbLI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G!w?\- {
;Y`k-R:E6A return OpClass::execute(lt(t));
&y.6Hiy& }
)[5 .*g@ f=nVK4DuZ } ;
~9dAoILrl a9TKp$LP` sQ%gf 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
BY??X= 好啦,现在才真正完美了。
n;*W#c 现在在picker里面就可以这么添加了:
3+iQct[ S$i3/t template < typename Right >
,98`tB0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vaj-|&
{
nh%Q"; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
t}-rN5GO }
D2Dk7//82Y 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。
G:{\-R' r#/Bz5Jb* C07 U.nzh ftbOvG/
I (Kaunp5_` 十. bind
K"9V8x3Wg 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。
Qb&gKQtt@ 先来分析一下一段例子
F[==vte| RTv zS] oH kjMqju int foo( int x, int y) { return x - y;}
qn~:B7f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5`[B:<E4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w1
tg7^(@ 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。
Q)}z$h55 我们来写个简单的。
5tl uS 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
HDT-f9%}<4 对于函数对象类的版本:
|iB
svI: XLsOn(U\& template < typename Func >
doV+u(J~ struct functor_trait
Z1M{5E {
$#d.@JWi typedef typename Func::result_type result_type;
L=5Fvm } ;
t+Hx&_pMj 对于无参数函数的版本:
%%f(R7n dSIZsapH template < typename Ret >
^ l9NF struct functor_trait < Ret ( * )() >
-K%~2M< {
A0 1D-) typedef Ret result_type;
wv_<be[?* } ;
$+@xwuY'+ 对于单参数函数的版本:
UJ6zgsD1b? 2q*aq% template < typename Ret, typename V1 >
};@J)} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z;nUS,?om {
41jlfKiOm typedef Ret result_type;
2K$#U|Qi } ;
L\(" 对于双参数函数的版本:
2x dN0S f/RDo4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'K|tgsvgme struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
iZDZ/hohv {
@mId{w z typedef Ret result_type;
My JG2C#R } ;
6pY<,7t0 等等。。。
Y'v;!11#
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y]TNjLpo$ 7H5t!yk|9 template < typename Func >
F otHITw[ struct func_return
_f@,
>l {
6b9&V` template < typename T >
;gNoiAxW struct result_1
52d8EGC {
ZMI
vzQYI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&[|P/gj#> } ;
5 ]v]^Y'? ;m cu(J template < typename T1, typename T2 >
hz~jyH.h_ struct result_2
g?d*cwtU {
zCdzxb_h" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>gLLr1L\ } ;
>*cg
K}!@ } ;
=Frbhh57 p$*;>YKO zaoC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Wx-vWWx*Q eGh7 ,wngH template < typename Func, typename aPicker >
d65t"U class binder_1
hpOUz% {
"[BDa}Il Func fn;
,3E9H&@j aPicker pk;
XT0:$0F public :
!wZ9P W:z!fh- template < typename T >
#8[iqvE struct result_1
J,=:
]t {
bD;c>5t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OlF5~VAbfb } ;
v9R"dc]0h [#-!&> template < typename T1, typename T2 >
=j{r95)|u struct result_2
b&1-tYV {
<m3or typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xRU ~hQ } ;
4%L-3Ij ^HasT4M+x binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ee?+IZ H7| 'fkaeFzOl template < typename T >
pRLs*/Bw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X0"f>.Lg {
:u$+lq return fn(pk(t));
XTOZ]H*^ }
x3++JG template < typename T1, typename T2 >
bR;Zc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5^eD^[c {
`DPR >dd@ return fn(pk(t1, t2));
ko%B` }
O#5ll2? } ;
, JUP p* Y!tjaL 9D 一目了然不是么?
>&3ATH;&( 最后实现bind
OK^0,0kS3 bb^$]lT' P.;S6i
n template < typename Func, typename aPicker >
e;/C}sK: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IAJYD/Y&? {
A->y#KQ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'F[ C 4 }
}&mFpc ef;Ta|# 2个以上参数的bind可以同理实现。
ttK`*Ng 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
BLvI[b|3gn r\-25F<e5 十一. phoenix
hIr$^% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r
7mg>3 K{s%h0 for_each(v.begin(), v.end(),
2i@t;h2E
(
!&Z,ev do_
U5z}i^8a [
{)vue0
vP cout << _1 << " , "
Q$(0Nx< ]
n*oa J<o% .while_( -- _1),
A'\jaB cout << var( " \n " )
<XHS@| )
*I(g~p );
'C9H6)Zq) oYG].PC 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:
gAY%VFBP0 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
dTV:/QM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>Lo!8Hen 那么我们就照着这个思路来实现吧:
dWI.t1`i $.z~bmH"D +H K)A%QI template < typename Cond, typename Actor >
yeCR{{B/' class do_while
<9s=K\- {
f2#9E+IQ Cond cd;
R "&(Ae?LR Actor act;
/Lc=
K< public :
2z\4?HJy template < typename T >
7Pc0|Z/ struct result_1
w$5N6 {
{xC CUU typedef int result_type;
'ZHu=UT7_ } ;
WLAJqmC] >Ufjmm${ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;
-RhI_ W].P(A>m template < typename T >
,Dz2cR6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x,Cc$C~YP {
`FImi9%F do
e<>Lr {
@J~y_J{ act(t);
G@)I }
)6?.; B while (cd(t));
!_`T8pJ` return 0 ;
toipEp<ci }
!j(KbAhWZ } ;
MGO.dRy_ c#G]3vTdE s'^zudx 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;!@\|E 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。
t#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。
xX'Uq_Jv 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。
ndm19M8Y| 下面就是产生这个functor的类:
I_yIVw; r<oI4px 6bg+U`&g template < typename Actor >
0NSn5Hq class do_while_actor
$p4aNC {
{zGIQG9 Actor act;
OvPy+I public :
V=|^r? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8-5a*vV,> xQ7n$.?y@ template < typename Cond >
K]bS:[34 R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3D~Fu8Hg1 } ;
'3o0J\cz cLlfncI KrkZv$u, 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_nLZ 最后,是那个do_
1V`]sfRK -aNTFt~|[ 9ok|]d P class do_while_invoker
R7KQ-+Zb {
(Df<QC`0v public :
bq4H4?j template < typename Actor >
'w%N(N tq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
JMOP/]%D {
7/vr!tbL`p return do_while_actor < Actor > (act);
?E2k]y6< }
dITnPb)i } do_;
G
7)D+],{Y v%<_Mh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
fC3IxlG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s/[i>`g/9 最后来说说怎么处理break和continue
ud:?~?j&w 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。
U30)r+& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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