一. 什么是Lambda
>5?c93? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.t9`e=% 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,
^uphpABpD xwW(WHdC] Pa#Jwo /|#2ehE class filler
xi4b;U j {
TaaCl#g$? public :
cvf?ID84 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Jr%F#/ } ;
q2OF-.rE eD3\>Y.z 7h2/8YUgQ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
`sy_'`i>X LNrM`3%2- M,yxPHlN pAqPHD= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Nf2lw]-G4 -e?n4YO*\ HRQfT>"/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+?*.Emzl@ ~p:hqi1+<+ |/c-~|% tUW^dGo. 二. 战前分析
nv7)X2jja 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
}sJ}c}b 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4~&X]/_' ;j[gE
ux*G*QZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ew~uOG+ /* --------------------------------------------- */
7/fJQM vector < int *> vp( 10 );
T,Q7 YI transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"vkM*HP /* --------------------------------------------- */
uZ@qlq8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!>wu7u- /* --------------------------------------------- */
a+CJJ3T- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
??|,wIRz /* --------------------------------------------- */
A[`c+& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~(NFjCUY? /* --------------------------------------------- */
(&V)D?/hS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
AAuwE&Gg cVarvueS =Lb(N61 /UY'E<wBx 看了之后,我们可以思考一些问题:
BT^=p 1._1, _2是什么?
nB[B
FVkU 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0S
}\ML 2._1 = 1是在做什么?
4PR&67|AH_ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
V?>&9D"m Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
MSp)Jc F x$W3FIO] %s5(''a. 三. 动工
blP8"(U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
NXz/1ut% JDp=w,7LF gx eu2HG n$h+_xN template < typename T >
$GQEdVSNo class assignment
^JY:$)4[" {
.b!HEi<F T value;
ti]8_vP}* public :
x>Dix1b:. assignment( const T & v) : value(v) {}
5p-vSWr! template < typename T2 >
hYA1N&yz@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c=a;<,Rzb } ;
: Q2=t! %kH,Rl\g X'%BS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hY *^rY' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Nr"GxezU+A 0C"2?etMx . S;o#Zw*R t: ,lz8Y~ class holder
qC=ZH# {
z,@R jaX public :
Dr(;A>?qG template < typename T >
Ra^c5hP:.E assignment < T > operator = ( const T & t) const
ycEp,V;[Z {
hh.`Yu L return assignment < T > (t);
LW/> % }
5nmE*( } ;
Wh"xt: ]/%CTD(O UIZ9"Da 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:
.%\||1F< RaymSh static holder _1;
DGz}d,ie Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D.a\O9q"&{ j.V7`x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+K2HMf' 而不用手动写一个函数对象。
63t'|9^5 goD#2lg o?3C -A| :Fh _Ya0 四. 问题分析
DIhV;[\ 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。
QYAt)Ik9q 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。
)IIWXN2A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gy#G; 9p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_?bF;R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$z5C+K@ KEq48+j 五. 问题1:一致性
qV``' _=< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Tv%
Z|%* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/"R{1 <BBSC struct holder
tqKX\N=5^ {
9/R=_y- //
4s <ZKU template < typename T >
Q%V530
P; T & operator ()( const T & r) const
m8gU8a"( {
O"RIY3m return (T & )r;
]*{tno }
'X_%m~}N } ;
=;?Maexp3$ x51xY$M 这样的话assignment也必须相应改动:
C6D
Eq>v \#"&S@%c template < typename Left, typename Right >
q _:7uQ class assignment
)Q|sW+AF {
)G#O# Yy Left l;
3Ea/)EB] Right r;
y99|V39' public :
Xcg+ SOB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xp\6,Jyh template < typename T2 >
h<!!r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!\\1#:*_W } ;
|~Vq"6` &iJvkt 同时,holder的operator=也需要改动:
RTL@WI iTCY $)J template < typename T >
P Qi= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o'YK\L!p {
quq !Jswn return assignment < holder, T > ( * this , t);
1t#|MH
?U_ }
<sjz_::V8R =Zaw>p*H 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
0!1cHB/c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;PMy9H N_VWA.JHt return l(rhs) = r;
@4]dv> Z 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
#/hXcF 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cA!o
xti
'^,|8A2 template < typename Tp >
&Z7 NF| class constant_t
!Bhs8eGr3 {
bp P3#~
K const Tp t;
-{$L`{|G public :
D}nRH@<` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9t&m\J
>8; template < typename T >
Z.U8d( const Tp & operator ()( const T & r) const
!XF:.| {
g'.(te | return t;
-&np/tEu& }
(.g?|c } ;
>WY\P4)k z3yAb"1Hg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m=^ihQ 下面就可以修改holder的operator=了
Q\2~^w1V (:7Z-V2( template < typename T >
oUN;u*
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1@^*tffL: {
a0&R! E; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b5^-qc6X }
;k,#o!> cN]g^ 同时也要修改assignment的operator()
iE"+-z\U )Tf,G[z&ge template < typename T2 >
{6;S= 9E\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oJ0ZZu?{D 现在代码看起来就很一致了。
mX@!O[f%9e GbBz;ZV%z, 六. 问题2:链式操作
;0O>$|kg 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_Xfn 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。
h09fU5l 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。
$HFimU,V=0 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
PW"uPn 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SbD B[O% cdD?QnZ template < typename T >
2zbV9Bhq struct result_1
s-T#-raE {
OUtMel_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~s)
`y2Y } ;
<USr$ z_t%n<OvK 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:
<io;d$=} |@pn=wW template < typename T >
G@1T!` struct ref
|SwW*C {
%xP'*EaM? typedef T & reference;
E:$r" oS } ;
OF 1Qr bj template < typename T >
j>|mpfU struct ref < T &>
^ZDpG2(zk {
QlH,-]N$L typedef T & reference;
d0G d5% } ;
T1YbF/M' KO=H!Em\l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G`FY[^: 4So
,m0v template < typename T >
je5GZFQw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^:^8M4: {
:<R"Kk@ return l(t) = r(t);
NFBhnNH+ }
#;s5=aH 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
pLsWy&G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-zH` 9>J5| 7tU=5@M9D 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
sf'+; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GvT ~zNd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*T0!q#R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3KN})*1 最后的布局是:
nb #)$l Add
KDJ-IXoU / \
>vfbXnN Divide 5
rHD_sC* / \
fwz-)?
_1 3
2D'$ 似乎一切都解决了?不。
3 UG
UZ 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。
e c4vX 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。
.v_-V?7 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:
0yBiio }"6
PM)s template < typename Right >
U6LENY+Ja assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
oaM3#QJ Right & rt) const
LAU\.d {
1t< nm) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|)b:@q3k+n }
lD@`xq.M; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EOzw&M];r 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。
Ks\\2$Cm7 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
uu;1B.[b 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
O
<"\G!y~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
N:&EFfg3 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
>\ x!a:} 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
a0
8Wt ! ^TCe8 template < class Action >
tY!GJusd class picker : public Action
{# Vp`ji {
G^qt@,n$; public :
XywsjeI4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
e&ci\x% // all the operator overloaded
^#)]ICV } ;
th`pf }BJR/r 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。
D>
E N:_v 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:
P8n |MN ,]_<8@R template < typename Right >
p\ _& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
T!Z).PA# {
o' Kl+gw4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3D2i32Y@! }
#Mrc!pT]xy W?R@ eq.9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7~m[:Eg6[s 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)%0`%nSR tDn:B$*}W, template < typename T > struct picker_maker
R 9b0D>Lxt {
u E<1PgW typedef picker < constant_t < T > > result;
bSj-xxB]e } ;
=.ReM_. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
],l\HHQ {
} @4by< typedef picker < T > result;
TWSx9ii!M: } ;
JbLHW26pl !6*m<#Qm 下面总的结构就有了:
W>y& functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}5]7lGR picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
VhLS*YiSY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>h{)7Hv 至此链式操作完美实现。
}}gtz-w n'qWS/0U= nUf0TkA 七. 问题3
vX<^x2~9( 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
G?<uw RV ,j e template < typename T1, typename T2 >
r&ux|o+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lkJ"f{4f {
QyD(@MFxb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(qDPGd*1 }
k]9+/$ kV@?Oj.&I, 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:
rBZ0Fx$/[ W}'l8z] template < typename T1, typename T2 >
sny$[!) struct result_2
U%rq(`;
{
H_FT%`iM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;C,t`( } ;
JiFB<Q\ &.[I}KH|B 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?
<7_s'UAL! 这个差事就留给了holder自己。
?ZP@H
_w6} 3wN{k\ns Q)2i{\GPVn template < int Order >
@Io@1[k j class holder;
'9@AhiNV template <>
#T++5G class holder < 1 >
e5#?@}? {
IZ<Et/3H public :
@K1'Q!S* template < typename T >
_f"KB=A_x struct result_1
rVZl v3 {
tP4z#0r2 typedef T & result;
z>z9xG' } ;
:pvB}RYD template < typename T1, typename T2 >
=d#(n M* struct result_2
{JQCfs {
D-LQQ{!D5 typedef T1 & result;
00/ RBs5 } ;
Q$b4\n?44 template < typename T >
$V,ZH*
g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(/KeGgkhv {
jbWgL$ return (T & )r;
HsKq/Oyk }
SA%uGkm:e template < typename T1, typename T2 >
TlD^EJG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OM?FpRVU8 {
&[P(}??Y\ return (T1 & )r1;
yb!/DaCd }
WOi+y } ;
SvQ!n4 $ *yYeqm template <>
8(g}/%1mt3 class holder < 2 >
p# JPLCs {
S/dj])g public :
X3'd~!a) template < typename T >
9Y+7o%6e struct result_1
F0tcVdv {
OV|n/~ typedef T & result;
s*R UYx } ;
XbIxGL template < typename T1, typename T2 >
U#:N/ts*( struct result_2
X 4\V4_ {
>dXB)yl typedef T2 & result;
T%4yPmY } ;
>4bWXb'S}C template < typename T >
-ufaV# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'LYN{ {
|?
rO return (T & )r;
AnoA5H }
1d OB| template < typename T1, typename T2 >
mc4|@p* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vI]V@il {
=R*IOJ return (T2 & )r2;
ET(/h/r }
cZ3A~dTOR } ;
A3|2;4t mbHMy[R 9Zr6 KA{ 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> >。
;H9 W:_ahE 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|XmzqX% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-Gjz+cRns qv[w
1;U" return l(i, j) = r(i, j);
GJ:oUi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xVTl 5b->pc return ( int & )i;
-@Z9h)G| return ( int & )j;
{4*5Z[ 最后执行i = j;
' pIC~ 可见,参数被正确的选择了。
{LT2^gy= f8-~&N/_R ,6ae='=d Fb ~h{ qe/5'dw 八. 中期总结
u qA!#E 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:
zXk^ugFy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/ 2MhP=, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
WBR# Ux 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"n{JH9sA: l!": s:/' -`$J& YU }!"Cvu ( dh9aR_a #)s
+I2 九. 简化
iLN O}EUL 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
8!
/ue.T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Zzmo7kFx3 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
7!;zkou 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V P(JV +-*/&|^等
7Kpv fyL{ 2. 返回引用。
2InM(p7j~K =,各种复合赋值等
u+c2
m 3. 返回固定类型。
.g94|P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_#we1m 4. 原样返回。
-s\R2_( operator,
uQKo2B0 5. 返回解引用的类型。
QcX&q%*0 operator*(单目)
wbI1~/ 6. 返回地址。
AmJdZs|/ operator&(单目)
J+wnrGoK 7. 下表访问返回类型。
"LH3ZPD operator[]
?xuWha@: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,;Uf>8~ operator<<和operator>>
~du U& \ 7jGfQ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
0}po74x*r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v^ v \6uEP At!@Rc template < typename Left >
) )t]5Ys%; struct value_return
S;oRE'kk {
^1<i7u template < typename T >
&Lbwx&!0b struct result_1
?!.J0q {
bdEIvf7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
lq a~ZF* } ;
!pHI`FeAV "sWsK
% template < typename T1, typename T2 >
x$FcF8 struct result_2
<9c{Kt.5( {
wk'&n^_br typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
d.
ZfK } ;
L-zU%`1{M } ;
7Sh1QDYZ tKds|0,j| '&$zgK9T? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X&Sah}0V& 4vNH"72P 下面我们来剥离functor中的operator()
/SyAjZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=5:S"WNj f8G<5_!K_ return l(t) op r(t)
-9Ygn_M return l(t1, t2) op r(t1, t2)
aj=-^iGG return op l(t)
BkY#wJ' return op l(t1, t2)
L(9AcP return l(t) op
I!Mkss xc return l(t1, t2) op
\rE] V,,2 return l(t)[r(t)]
DyA1zwp} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Nq|y\3] t;u)_C,bmP 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:
%a:T9v 单目: return f(l(t), r(t));
keStK8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mx#)iHY 双目: return f(l(t));
-B(p8 YH return f(l(t1, t2));
,?`kYPZ 下面就是f的实现,以operator/为例
_;:_ !` >/NegJh'F} struct meta_divide
<fA}_BH%] {
W|(<z'S template < typename T1, typename T2 >
&}K%F)S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V#R; -C {
(cV1Pmn return t1 / t2;
-Owb@Nw
}
7Jd&9&O U } ;
lHHx D px(~ZZB" 这个工作可以让宏来做:
Lr(JnS ="PFCxi #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PO^#G@ template < typename T1, typename T2 > \
(ak&>pk; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Wg<o%6` 以后可以直接用
<I 0om(P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
E*kZGHA 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
DZA '0- (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。。。)
'pO-h,{TS [fELf(;( V|*3*W 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
s
OLjT34 UIU6rilB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8@|{n`n] class unary_op : public Rettype
\< a^5' {
T)Q_dF.N Left l;
"L8Hgwg public :
gvL*]U7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S,f#g?V woF{O)~X template < typename T >
)J2UNIgN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~:|V,1 {
|KO[[4b ?+ return FuncType::execute(l(t));
oa[O~z{~ }
K@:Ab'(P^| " BLJh)i template < typename T1, typename T2 >
NbCIL8f] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
m&^rC; {
2 zG;91^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
=WEDQ\ c }
` .]oH1\ } ;
nT(AO-Ue^ @X9T" lhf5[Rp 同样还可以申明一个binary_op
l)'*jZ sE!g!ht template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u
yE#EnsH class binary_op : public Rettype
q-,`\
TS {
D=Yr/qc? Left l;
rV?@Kgxi Right r;
C)UU/4a; public :
0kw) -)= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6$zd2N? E b CK9 template < typename T >
A"R(?rQi= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g1]bI$; {
P\QbMj1U return FuncType::execute(l(t), r(t));
%;<g!Vw.k }
L|;sB=$'{ ZF8`=D`:R template < typename T1, typename T2 >
FPPl^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P^U.VXY} {
,4B8?0sH| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}r;=<mc,O }
YN7`18u } ;
g`tV^b") x|()f3{. NJ;m&Tm,DF 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
m'k>U4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;>F1?5P{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y0m?ZVt 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。
yJ6g{#X4K< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hF`<I.z} 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。。。
'tU \~3k 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
SMfa(+V I 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)
A5]yC\*zt 下面是修改过的unary_op
e<FMeg7n Z`zLrXPD) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
4X+I2CD class unary_op
]\k&
l
[' {
<'7s3 Left l;
%?[0G,JG m`]d`%Ex public :
o02G:!gB 1'8-+?r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mgM"u94-] oTcf[< template < typename T >
EWv[Sp struct result_1
|WfL'_?$ {
PSX
o" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nV`W0r(f' } ;
y9=<q%Kc- K8_\U0 K template < typename T1, typename T2 >
<s$T7Zk struct result_2
FN (O {
Sq:J'%/z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wbh=v; } ;
GaL UZviJ_ 9\=SG"e( template < typename T1, typename T2 >
cqW(9A|8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZPz=\^ {
NzeiGj return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y]uVA`%"b }
vF>]9sMv (A=Z,ed template < typename T >
s<aG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|`V=hqe{ {
!$!%era` return OpClass::execute(lt(t));
iM6(bmc. }
b*{UO $jv"$0Fc } ;
<HIM
k ]<r.{EJ Q0,eE: 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#JXXq%4
@ 好啦,现在才真正完美了。
%T\2.vl 现在在picker里面就可以这么添加了:
J8Vzf$t}; acQHqR template < typename Right >
*Tr{a_{~C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8F's9c, {
} j;es(~D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
mG0_&'"YIG }
m&be55M; 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。
3"k n5)x ^=PY6! iW P:3o}CB1I r}:U'zlC{ 5@I/+D 十. bind
"}H2dn2n 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。
a0Fq$ 先来分析一下一段例子
-%{+\x2 9U=6l]Np =A$d)& int foo( int x, int y) { return x - y;}
*19a\m=>oi bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AEElaq.B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,068IEs 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+ ef>ek 我们来写个简单的。
nNnfcA&W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=En1?3? 对于函数对象类的版本:
_9Rj, !T8sWMY template < typename Func >
1rLxF{, struct functor_trait
#YK3Ogb, {
d 3#e7rQ8 typedef typename Func::result_type result_type;
{eQijW2Z3 } ;
lQm7`+ 对于无参数函数的版本:
8LXK3D}?3 s'IB{lJ9 template < typename Ret >
l
m(mY$B*_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
>$=l;jO`n {
xh!T,|IR typedef Ret result_type;
Gm0}KU } ;
vGI)c&C> 对于单参数函数的版本:
7 `c! Pt-O1$C[ template < typename Ret, typename V1 >
*O)i)[" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
iWW
>]3Q {
/WK1( B: typedef Ret result_type;
P.1Z@HC } ;
V-X Ty
iv 对于双参数函数的版本:
%[azMlp< *!3qO^b? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pZt>rv struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Hc8!cATQk {
J6rWe typedef Ret result_type;
%,aSD#l`f } ;
x {Dw?6TP 等等。。。
'SrDc'? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
T\:*+W37
&Mt0Qa[ template < typename Func >
dNov= w struct func_return
[6/8O {
NZFUC D) template < typename T >
:()K2<E struct result_1
Wc;N;K52 {
'UZ i>Ta typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$*Wa A`(U } ;
&h=f fGe"1MfU template < typename T1, typename T2 >
W2M[w_~QE struct result_2
%dhrXK5 {
1'dZ?`O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;sz _W%-;@ } ;
Xr88I^F; } ;
:&2%x B8!$?1*^a R"\(a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dX[Xe ;4Xx5*E template < typename Func, typename aPicker >
zN-Y=-c class binder_1
K2V?[O# {
&>K|F >7q Func fn;
IMpL+W. aPicker pk;
~SsfkM" public :
|t;Ktl T|
R!Aw. template < typename T >
rL?{+S]&^) struct result_1
g9d/nRX& {
q~*|Wd'& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o? K>ji! } ;
]"j%:fr */$] kE template < typename T1, typename T2 >
,JPDPI/a struct result_2
HW"5MZ8E {
s:z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_)4zm } ;
BIg2`95F| x@pzgqi3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#]^M/y
h s5MG#M 9 template < typename T >
r'XWt]B+[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qk@BM {
/1= x8Sb return fn(pk(t));
n^l5M^. }
I+jc template < typename T1, typename T2 >
|O"Pb`V+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'gsO}xj {
yHZ&5 return fn(pk(t1, t2));
Wv,?xm }
'kg~#cf/+ } ;
U2\k7I H;Gs0Qi; Lu[Hz8 一目了然不是么?
c^5fhmlt 最后实现bind
k9VWyq__ Q2Uk0:M ^nQJo"g\ template < typename Func, typename aPicker >
blaXAqe picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.Pux F {
z@jKzyq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m}6>F0Kv }
"ZmxHMf `H^
H#W 2个以上参数的bind可以同理实现。
j2 >WHh 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
K;TTGK (@O,U 十一. phoenix
yC!>7@m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
D?H|O[ Us> for_each(v.begin(), v.end(),
+|4olK$[ (
4~WSIR- do_
9R&.$5[W(s [
B\;fC's+ cout << _1 << " , "
ax2#XSCO ]
?~]mOv> .while_( -- _1),
a^VI) cout << var( " \n " )
v)*eLX$ )
Y$qjQ 1jF+ );
!8RJHMX& =~dsIG 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:
ER4#5gd 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
7EL0!:P p3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
X'2%'z< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Dd$8{~h"G E
<r;J :`4LV template < typename Cond, typename Actor >
5yroi@KT class do_while
%@C$xM" {
D{4]c)> Cond cd;
s:tWEgZk? Actor act;
T%YN(f public :
4!?4Tc!X template < typename T >
a4q02 cV struct result_1
&kH7_Lz {
=v{ R(IX% typedef int result_type;
-^rdB6O6j } ;
JNu+e#.Y dcE(uf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nyG 5sWMpe q1/ mp){ template < typename T >
;Z,l};b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MA7&fNjB {
#vPk
XcP do
grJ(z)c {
obgO-d9l act(t);
Ti#x62X{ }
mx2Ov u while (cd(t));
7~H$p X return 0 ;
a]I~.$G
}
M%Q_;\?] } ;
AJP-7PPD gO]8hLT :1#$p 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+^4HCyW 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2d&HSW 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>R\!Qk 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
6%&w\<(SG 下面就是产生这个functor的类:
8%b-.O:_$ i6^-fl o;pJjC] template < typename Actor >
hCj8y.X|E( class do_while_actor
8:
VRq {
~jC$C2A0 Actor act;
N,ZmGzNP) public :
Mo4igP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mDA1$fj" }O6E5YCm template < typename Cond >
9;A9Q9Yr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!1bATO:x } ;
+1Rz + e&9v`8}
!@
)JqF. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2W)KfS 最后,是那个do_
h<BTu7a`r -TyBb] {ka={7 class do_while_invoker
YXGxE&! {
1(Lq9hs` public :
w|ct="MG template < typename Actor >
<I2~>x5db do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v0%FG9Gk {
7+P-MT return do_while_actor < Actor > (act);
08nA}+k }
t
y%Hrw } do_;
7t6TB*H rX|{nb 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ys@\~?ym+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e~$aJO@B.R 最后来说说怎么处理break和continue
k|
>zauK 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。
Dwah_ p8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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