一. 什么是Lambda
'eoI~*}3WQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
RHq r-% 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,
87nsWBe CzT_$v_ [oH,FSuO!2 z<BwV
/fH} class filler
T f^O( {
J1Y3>40 public :
,0$b8lb;x/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q5w)i } ;
q{.~=~ %;G!gJeE
2K'}Vm+ 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:
^[zF IO l1RFn,Tzr {K2F(kz?T " 2@Ys*e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Vs[!WJ
7 POQ1K
O JDC,] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5TdI W&^2Fb F^');8~L @yjui 二. 战前分析
#/pZ#ny 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。
Q&9& )8- 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
@aGS~^Uh j!
cB s[@@INU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*-9b!>5eD /* --------------------------------------------- */
n1c Q#u vector < int *> vp( 10 );
\'N|1!EO|t transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Bb/aeLv /* --------------------------------------------- */
k4nA+k<WI` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#kGxX@0 /* --------------------------------------------- */
8%9OB5?F6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|zL .PS /* --------------------------------------------- */
Xq%!(YD| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KBGJB`D* /* --------------------------------------------- */
~
.Eln+N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|m7`:~ow v6?<)M% ,K[B/tD{j }~5xlg$B<< 看了之后,我们可以思考一些问题:
QfM*K.7Sl 1._1, _2是什么?
%x7l`.)N 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
8JAT2a61ur 2._1 = 1是在做什么?
`24:Eg6r 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
N,_ej@L8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
yc 5n 'lNl><e- 7f
td2lv 三. 动工
X]*W + 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
k
.l,>s`! @.iOFY >heih%Ar0J rQ$A|GJ L template < typename T >
JGD{cr[S class assignment
f1>^kl3@P {
XsHl%o8,z T value;
w02HSQ public :
(;h]'I@ assignment( const T & v) : value(v) {}
^ihXM]1{G template < typename T2 >
9tC8|~Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UwQ3q } ;
?-'Q-\j tg5jS]O YKvFZH) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
I_ .;nU1xA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w }2|Do$5 T}]Ao U>x2'B v .]H]H *wC class holder
uf)W?`e~ {
L ou4M public :
JnY3] template < typename T >
AQ
7e assignment < T > operator = ( const T & t) const
1y"37;x {
cuk2\> Xl return assignment < T > (t);
7<^D7 }
KwQO,($,] } ;
)SUN+YV^ nZ7v9o9 M7Hk54U+t 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:
5\Y/s o= 0_D~n0rq,v static holder _1;
6l
vx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@7^#_772 [Iihk5TT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L
kq>>?T= 而不用手动写一个函数对象。
(Fgt #H(B Nyqm0C6m^ X)f"`$ kdYl>M 四. 问题分析
#1bgV 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。
Em"X5>;4 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。
'/
&" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:M[E-j; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4l`gAE$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\]OD pi
2 Gj_b GqF8} 五. 问题1:一致性
ia_8$>xW+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Xp?Z;$r$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
YKc{P"'/| \!V6` @0KC struct holder
}\*Sf[EMD {
dw4)4_ //
+tN-X'u## template < typename T >
"&+0jfLY+ T & operator ()( const T & r) const
(P>vI' {
d<3"$%C return (T & )r;
z"O-d<U5 }
e #OU {2X } ;
BVNh>^W5B Nb9pdkf0 这样的话assignment也必须相应改动:
)w`Nkx 3 z#;0n} template < typename Left, typename Right >
%ej"ZeM class assignment
BmJ?VJ}Y {
r#}Sy\ Left l;
8say"Qz Right r;
4QVd{ public :
M1M]]fT0ME assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8Z!ea3kAT template < typename T2 >
K/,lw~> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mDmWTq\ } ;
j&mL]'Zy ,RHHNTB(" 同时,holder的operator=也需要改动:
A{o{o++ v:0i5h&M template < typename T >
Ji[w; [qL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O9y Q9sl {
*Sf^()5C, return assignment < holder, T > ( * this , t);
VV4_ }
k1H0hDE Vi|jkyC8 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
m #eD v* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~EM];i e4b~s return l(rhs) = r;
Mww]l[1'EL 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
D?'y)]( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h5gXYmk J?<L8;$s7 template < typename Tp >
u~kwNN9t3 class constant_t
4dK@UN\ {
K]oPh:E const Tp t;
?f`-&c; public :
F1=+<]! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
HW G~m:km template < typename T >
S_CtEM const Tp & operator ()( const T & r) const
vSA%A47G {
FTfA\/tl(; return t;
/fq6-;co+ }
{EUH#': } ;
IXN4?=)I xVyUUzXs 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|<*(`\'w 下面就可以修改holder的operator=了
!%X`c94 .'1j5Y-l`N template < typename T >
B# fzMaC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1X*T219o {
K?je(t^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l}2WW1b( }
a=FRJQ8S `Vi:r9|P 同时也要修改assignment的operator()
NHF?73: ka3Z5 template < typename T2 >
lRr-S% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
KIFx&A 现在代码看起来就很一致了。
]EnaZWyO] `[&2K@u 六. 问题2:链式操作
N96BWgT 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dE]"^O#Mc 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。
>nDnb4 'C 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。
,]mwk~HeF 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。
=R.9"7~2x 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QO.gt*" $rEd5W&d! template < typename T >
}$1;< struct result_1
Ag6
( {
03o3[g? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0?xiG SZV } ;
vWH>k+9&X ^BX@0"&- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`yZZP 61/zrMPn template < typename T >
d6EY'*0 struct ref
\2xBOe-a] {
I uj=d~|> typedef T & reference;
77d`N } ;
`Qf
:PX3 template < typename T >
\cP'#jZz struct ref < T &>
}GDG$QI]K& {
!nq\x8nU typedef T & reference;
rcmAVl:$> } ;
;
,<J:%s ~UC/|t$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&2=KQ\HO d %W}w. template < typename T >
!u}3H|6~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J*!:ar {
;-GzGDc~0 return l(t) = r(t);
bTGK@~ }
FraW6T}_ 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。
d$rUxqB. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o}+Uy _-J @$d% 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
sC_UalOC_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4E\ntufo _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V55J[s*6! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[=6~"!P} 最后的布局是:
q)ql]iH Add
MW~B[%/ / \
9[{>JRm. Divide 5
aijGz< / \
LIC~Kehi _1 3
l\;mP.! 似乎一切都解决了?不。
G5#}Ed4 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。
)?&kQ^@v 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。
Y;F
R"~^ 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:
?s)sPM? 1`]IU_) 1B template < typename Right >
<-:@} |br assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7EP|X. Right & rt) const
rHgdvDc {
` ]P5, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$>ZP%~O
}
s.^9HuM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hdtnC29$ 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。
\41)0,sEy 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。
1DLG]-j} 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。
Z#6~N/b 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。
C%_ 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?
(}1v^~FXj 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:
- (_e=3$ p?$G>nkdq template < class Action >
)YMlFzYr class picker : public Action
NJ)2+ {
j'Y"/< public :
04PoBv~g picker( const Action & act) : Action(act) {}
E<CxKY9 // all the operator overloaded
mzE$aFu8 } ;
@" 0tW: :~3{oZGX& 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。
~8xh0TSi 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:
)d(0Y<e@ gMBQtPNM template < typename Right >
2K rqY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
L;M^>{> {
4:Xj-l^D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"Z 2Tc) }
PIEW \i rW~?0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[j}7 @Mr`\ 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。
xR|eye R .z$Sm template < typename T > struct picker_maker
noh|/sPMD {
:#w+?LA* typedef picker < constant_t < T > > result;
hK39_A- } ;
|5~wwL@LW7 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f']sU/c= {
ri<'-w i typedef picker < T > result;
XK%W^a*x } ;
}or2 $\>m e-iYJ? 下面总的结构就有了:
,V33v<|wc functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
7mn,{2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#5-A& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
L)/6kt= 至此链式操作完美实现。
S*CLt x\`RW3 K 'EL || 七. 问题3
dF{6>8D=5B 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
tCbr<Ug 0ck&kpL:9 template < typename T1, typename T2 >
eMN+qkvH ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bzu(XQ {
~TG39*m return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gj[ >p=Wn }
WbQhlsc: mX@j 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
mNx,L+3 *9dV/TT~f[ template < typename T1, typename T2 >
Eg`R|CF struct result_2
}$|%/Y {
3q#"i& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
z [qdmx^ } ;
?-8y4
Ex "J P{Q 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?
>HcYVp~G 这个差事就留给了holder自己。
TwM1M["3 ,b6kTQq tg7C;rJ template < int Order >
n5egKAgA class holder;
Iys6R?~ template <>
HZDk
<aU/! class holder < 1 >
{ r6]MS#l1 {
O1?B{F/ e public :
1 [fo'M template < typename T >
FgOUe struct result_1
*MYt:ms {
(|g").L typedef T & result;
>`hSye{ } ;
Gva}J6{ template < typename T1, typename T2 >
?eL='>Ne struct result_2
pXPqDA {
j6tP)f^tD typedef T1 & result;
m\6SG' X } ;
=$b-xsmeG template < typename T >
09 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H\)gE> {
_kn]#^ucCe return (T & )r;
/rIm7FW) }
yy1>r }L template < typename T1, typename T2 >
<G\
<QV8W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3TU'*w
& {
m!#_CQ: return (T1 & )r1;
F~z_>1lpP& }
u lH0%`Fi } ;
V.;:u#{@-Q M4TrnZ1D} template <>
qs!>tw class holder < 2 >
kF+ZW%6N {
ra]!4Kd' public :
Q&u>7_, Du template < typename T >
Az
U|p struct result_1
MxY50^}( {
tCZpfZ@+= typedef T & result;
4)c+t"h } ;
IIq"e~"Vs template < typename T1, typename T2 >
')C|`(hs struct result_2
,3:QB_ {
cJP'ShnCh typedef T2 & result;
`aO.=:O_ } ;
>65
TkAp template < typename T >
X$BXT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m9#}X_&x {
X,>(Y8 return (T & )r;
U:qF/%w }
?N4A9W9 template < typename T1, typename T2 >
{B@*DQv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.=Pm>o/, {
UUl*f!&
o return (T2 & )r2;
jEZ
" }
&nQRa?3,
} ;
M} O[`Fx{W s,84*6u 4$%`Qh>yA 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> >。
65lOX$*{- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q z=yMIy= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m+Y@UgB hgj CXl return l(i, j) = r(i, j);
HKpD2M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[FB&4>V/ +d =~LQ}* return ( int & )i;
Y.E?;iS return ( int & )j;
wOjv[@d 最后执行i = j;
DWuRJ 可见,参数被正确的选择了。
?#4+r_dP bKYY{V55 AvZXRN1:' N].4"0Jv-D KZECo1 八. 中期总结
/a%*u6z@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
l#Yx
TY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7k>zuzRyF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q5g,7ac8L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bpGzTU HP;|'b VR"8Di&) MM7"a?y) =Qyqfy*@D? 6mwvI4) 九. 简化
#
2d,U\_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
PDhWFF 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r9?o$=T 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:
Bgf=\7;5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mLJDxh'B +-*/&|^等
$> ;a'f~ 2. 返回引用。
$;y1Qiel =,各种复合赋值等
Cgo9rC~] 3. 返回固定类型。
3Mw}R6g@# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.M8=^,h^K 4. 原样返回。
B0v|{C operator,
fO#?k<p 5. 返回解引用的类型。
,pn)> operator*(单目)
9MT3T?IS 6. 返回地址。
rmoJ
=.' operator&(单目)
#7+]%;h 7. 下表访问返回类型。
^=k{~ operator[]
A&NqQ
V, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6>s=CiZB operator<<和operator>>
pOKeEW<q 1ADv?+j)A/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
^L ]B5,}- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N^lAG"Jao[ wajZqC2yg template < typename Left >
M</Wd{.g" struct value_return
p/N 62G {
+SyUWoM template < typename T >
b]w[*<f? struct result_1
)Xp Vu {
/V#7=,, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#J\s%60pt } ;
dKb ^x^ ~zMDY F"& template < typename T1, typename T2 >
n%*tMr9 s struct result_2
Mo_$b8i {
q4+Yv2e
<r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w?_`/oqd| } ;
J)#S-ZB+'k } ;
ac|/Y$\w .wD>Gs{sH[ 4j^bpfb, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l:)S 3 bfhz?,b 下面我们来剥离functor中的operator()
x df?nt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7x(v? "ct58Y@ return l(t) op r(t)
pUGN!3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
dkpQZXi9% return op l(t)
6(>WGR return op l(t1, t2)
k&!6fZ) return l(t) op
-qfnUh return l(t1, t2) op
$,@JYLC2 return l(t)[r(t)]
y`6\L$c return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Gp8psH fQO
""qh 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:
U:\p$ hL9 单目: return f(l(t), r(t));
c`ftd>] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Sj@15 W 双目: return f(l(t));
jccOsG9;_ return f(l(t1, t2));
%7 /,m 下面就是f的实现,以operator/为例
]=|P<F [8TS"ph> struct meta_divide
:mP9^Do2; {
<n\i>A3`,S template < typename T1, typename T2 >
qEZ!2R^`G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1LX)4TCC {
~XKZXGw return t1 / t2;
R B%:h-t4 }
4dD2{M } ;
kf'=%]9#_T @+E7w6>% 这个工作可以让宏来做:
6^ab@GrN\ 83Uw #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Y0}4WWV template < typename T1, typename T2 > \
i(Vm!Y82 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7VY8CcL 以后可以直接用
x%pRDytA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8+ hhdy*b 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
`
jyKCm.$# (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
&//2eL TA| s@T{ ?9Ma^C;} 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
E>"8/ ($'V&x8T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.lr5!Stb class unary_op : public Rettype
~?d>fR:X {
;Yv14{T! Left l;
hJLT!33: public :
Qh8C,"a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_ ~[M+IO
1fR P1 template < typename T >
)(]Envb?A0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`,P
>mp)uU {
N8QH*FX/F1 return FuncType::execute(l(t));
TaWaHf }
-x5F;d} .:N:p We template < typename T1, typename T2 >
FB_NkXR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-"tY{}z {
kT2Wm/L return FuncType::execute(l(t1, t2));
{Xv3:"E"O }
]=Pu\eE } ;
]'g:B p x 'mF&^ gH'3 dS!{ 同样还可以申明一个binary_op
Sc{Tq\t;% (0}j]p'w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#D0 ~{H class binary_op : public Rettype
`O
n(v {
G1[(F`t> Left l;
B!uxs Right r;
He<;4?: public :
&`@lB (m binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U=DEV7 E LQ>$>A( template < typename T >
6n,xH!7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yv=g^tw {
T%~SM5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
A2BRbwr> }
t}~UYG(h~ GXYj+ qJ template < typename T1, typename T2 >
_r5wF(Y?7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7>mhK7l {
Wc\+x1 :8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZB0+GG\ }
S<pkc8 } ;
2vvh|?M z7k$0& P5P<" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
tR;{. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q5?{1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
gwq`_/d} 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
D )gD< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#g{Mne 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
v2=/[E@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;W6-i2? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
& g$rrpTzv 下面是修改过的unary_op
73)Ll"( ZPvf-PqJl template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
CW;m class unary_op
u#3)p {
,5w]\z Left l;
:q;R6-|. }DHUTP2;yz public :
y@aKNWy}$ O4!9{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xEC2@J $P;UoqG<& template < typename T >
Man^<T%F struct result_1
Xb0!( (A {
8t=3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l=NAq_?N\ } ;
bQj`g2eyM Bj=@&; template < typename T1, typename T2 >
=]d^3bqN struct result_2
5W{hH\E _5 {
:*cHA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ThiN9! Y } ;
xU:4Y0y8 `0z/BCNB template < typename T1, typename T2 >
B.RRdK+: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y;r"+bS8 {
Ko+al {2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q0WY$w1< }
x G ^f zQ<88E&&Xs template < typename T >
0$QIfT) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V]m^7^m3 {
E|{m"RUOy return OpClass::execute(lt(t));
0-GKu d }
-!~vA+jw1 kF?S 2(vH } ;
3>M.]w6{ }7Jp :. qk 5;(0 $4I 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#4N >d~ 好啦,现在才真正完美了。
p {?}g' 现在在picker里面就可以这么添加了:
(V)9s\Le_ 7IQqN&J template < typename Right >
#\<P]<C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
u uSHCp
{
F3 Y<ZbxT return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{6:&
%V }
3;A$<s 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。
nd;O(s; kU1 %f
o *W%'Di y
qkX:jt 7PA=)a\ 十. bind
Pj._/$R[/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
W8VO)3nmD 先来分析一下一段例子
KX=/B=3~ *#6|!%?g 2^J/6R$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
7N6zqjIB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^Eu_NUFe bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5!8-)J-H 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_q~'r35 _ 我们来写个简单的。
F "!`X# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
RPY6Wh|4 对于函数对象类的版本:
%]!?{U\*k ExQ--!AC= template < typename Func >
w~]}acP struct functor_trait
aoK4Du{ {
Txu>/1N, typedef typename Func::result_type result_type;
aX]y` } ;
Lg b 对于无参数函数的版本:
|veBq0U t"tNtLI template < typename Ret >
C`pan /t struct functor_trait < Ret ( * )() >
=O,e97 {
[d\#[l_ typedef Ret result_type;
E}t-N } ;
t:disL&!E 对于单参数函数的版本:
6kC)\uy gsi<S6DQ8 template < typename Ret, typename V1 >
A>5S] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F=VoFmF@ {
a0 qj[+ typedef Ret result_type;
0O_E\- = } ;
Q6xgLx[ 对于双参数函数的版本:
;=#qHo9k1% [|jIC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.N&QW
` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^,>}%1\ {
_4O[[~ typedef Ret result_type;
ID&zY;f } ;
r^e-.,+ 等等。。。
N4tc V\O 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pc^E'h: 7@3M]5:3g template < typename Func >
!SN6
?Xy struct func_return
r!>es;R8 {
lf}?!*V`+ template < typename T >
3EAX] struct result_1
N#mK7|\c?: {
dfnX!C~6 \ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L{zamVQG } ;
e_\SSH@tw N%:D8\ qx template < typename T1, typename T2 >
-g~iE]x6Y struct result_2
VB}P Ng {
YK7gd|LR] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ogn,1nm% } ;
oK%K+h } ;
#xDDh` +38Lojb} Sv~PXi^`H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4D0(Fl (gFQK[ template < typename Func, typename aPicker >
m21QN9(i% class binder_1
TZ)(ZKX*R {
l@(t^68OD Func fn;
Z(#XFXd aPicker pk;
34HFrMi public :
X}kVBT1w+x s#M?
tyhj template < typename T >
'Wd3`4V$ struct result_1
ikeJDKSG {
@?(nwj~ s` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+
?[ ACZF } ;
QJb7U5:B+ `1}HWLBX. template < typename T1, typename T2 >
# r2$ZCo3o struct result_2
m/SJ4op$ {
,%&
LG],6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9N`+ O } ;
yN%3w0v }mkA Hmu4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q=(M!9cE [J(@$Qix template < typename T >
o%y+Y;|?J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uMljH@xBc {
RI7qsm6RN return fn(pk(t));
:5q^\xmmq }
}?\#_BCjx( template < typename T1, typename T2 >
sASAsGk< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dfYYyE {
AycA:< return fn(pk(t1, t2));
Y0R\u\b }
1)nM#@%](h } ;
k
2
mkOb '` BjRg57] E,"b*l. 一目了然不是么?
:..E:HdYO 最后实现bind
ljaAB+
UtHmM,*I hnM9-hqm template < typename Func, typename aPicker >
!xJLeQFJI] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!;BZ# tF& {
|:J*>"sq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<lsi.x\y< }
rF
<iWM= 6z%&A]6k: 2个以上参数的bind可以同理实现。
N?Z+zN&P 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。
U~JG1#z6 %FXI lH5 十一. phoenix
2`q^Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7N-CtQnv *)}Ap4[ for_each(v.begin(), v.end(),
=N[V{2}q (
8 RzF].) do_
k}+MvGq [
HZ[68T[8b cout << _1 << " , "
%Hh &u
. ]
Gx~"iM .while_( -- _1),
@eAGN|C5 cout << var( " \n " )
Ynk><0g6 )
,& \&::R );
?trt4Tbe/ z[$9B#P 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4q@9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ZIGbwL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^HOwN<}`# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sk%:Sp !$ J) wAj(v6 template < typename Cond, typename Actor >
Y;%R/OyWY class do_while
ajcPt]f {
t6H2tP\AS Cond cd;
^|a&%wxA Actor act;
_z_3%N
public :
lhW#IiX template < typename T >
R+@sHsZ@ struct result_1
qU
/Wg {
O
#p)~V8~ typedef int result_type;
%yS`C"ZQ) } ;
[h2p8i'o " N`V*0h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%3@RZe >k&lGF<nl template < typename T >
eW }jS/g` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JXI+k.fi {
~$TE do
gw}7%U`T9 {
zN729wK act(t);
iA{chQBr }
[K|>s(Sf* while (cd(t));
E}CqVuU$ return 0 ;
>>
8KL`l }
.ON$vn7 } ;
;MdK3c q}7Df!<| e4NX\tCpw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
a_#eGe> 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。
w!GU~0~3[ 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)K@Ha 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。
5jCEy*%P@ 下面就是产生这个functor的类:
RE*S7[ge Ms$7E R~seUW7uv" template < typename Actor >
UdM5R
[ class do_while_actor
H&>>]DD {
;wYwiSVd Actor act;
.tHv4.ob public :
q}76aa0e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*7D$;?" uvK%d\d template < typename Cond >
]P ?#lO6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{u[K
^G } ;
_R!!4Hp<Q .AQ3zpy5B y [7xK}`_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`'k's]Y 最后,是那个do_
5F_:[H =
iJp!ROI t BXsWY{ class do_while_invoker
YaE['a {
@SMy0:c: public :
{TN@KB template < typename Actor >
HDXjH|of do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gV.Pg[[1 {
]V]@Zna@g return do_while_actor < Actor > (act);
~6kA<(x }
pQm!Bt L } do_;
]C:If h~ %cjGeS6} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
KL_}:O68 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/n 3&e 最后来说说怎么处理break和continue
0o'ML""j 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。
Jtk.v49Ad> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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