一. 什么是Lambda
[-3x *?Ju 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&2pa9i 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,
IvB)d}p 5VE9DTE A_|X54}w& Twk,R. O class filler
\U HI%1^ {
xG,L*3c{o public :
OH` |aqN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I@I-QiI } ;
-1]8f U#(#U0s*- %I%OHs 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:
+J2;6t EN@<z; 'oZdMl& oP`Qyk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*orP{p-U @kB^~Wf o[ 4e_ @E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z
WhV"]w& l9F]Lw `"eIzLc%o6 rL6Y4u0e% 二. 战前分析
MtBoX*" 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。
RJ$x{$r[ 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)$dQ59 SfGl*2 mP-Y9*k
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N=TDywRI /* --------------------------------------------- */
`SG8w_ vector < int *> vp( 10 );
(L!#2Jy transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
HD8*>p. /* --------------------------------------------- */
Rj])c^ZA'* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b("M8}o /* --------------------------------------------- */
7\EY&KI"0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ifcC
[.im /* --------------------------------------------- */
m4'x>Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#CNK [y /* --------------------------------------------- */
NFBhnNH+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8'0I$Qa4 Ab:+AC5{ UO_tJN#X -X,[NI3 看了之后,我们可以思考一些问题:
L~&r.81 1._1, _2是什么?
WXJ%hA 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。
,qK3
3Bn 2._1 = 1是在做什么?
oNIt<T 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。
/fC8jdp& 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。
kZ<"hsh,Y' v|; }}ol g I@I.=y 三. 动工
1\%2@NR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Kb*X2#;* A%%Vyz eBg:[44V 71OQ?fc template < typename T >
.v_-V?7 class assignment
0yBiio {
}"6
PM)s T value;
U6LENY+Ja public :
oaM3#QJ assignment( const T & v) : value(v) {}
LAU\.d template < typename T2 >
1t< nm) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|)b:@q3k+n } ;
lD@`xq.M; HkdBPMs79 ko`.nSZ-k 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)wfqGkr=m! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C0
o 2~)r,., )]3_o!o ,p9>/)l class holder
>4]y)df5 {
[^eQGv[S public :
m"RSDM!
template < typename T >
4ZrRgx2MD assignment < T > operator = ( const T & t) const
P,={ C6* {
Hm
17El68 return assignment < T > (t);
0{!+N6MiR }
uxsi+vkI } ;
M|}V6F_y L<[%tv V 4LkW`Sbm 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:
zL/rV< (Kb_/ static holder _1;
8m 5T
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-^&NwLEv= HAdDr!/` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YzeNr* 而不用手动写一个函数对象。
ID8u&: i{4J$KT 2su/I
u E<1PgW 四. 问题分析
,<!v!~Iy 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Vl%UT@D| 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
(u-eL#@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]lZg }7h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
l3HfaCP6: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'0
J*9 "-:-!1;Ji 五. 问题1:一致性
JbLHW26pl 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5LJ0V 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q cGsx2 -DL"Yw} struct holder
7)dCdO {
b;IzK' //
o3(:R0 template < typename T >
JXF0}T)C T & operator ()( const T & r) const
Tga%-xr+ {
%ZM"c return (T & )r;
x|GkXD3 }
nUf0TkA } ;
vX<^x2~9( G?<uw RV 这样的话assignment也必须相应改动:
,j e r&ux|o+ template < typename Left, typename Right >
lkJ"f{4f class assignment
a9g~(#?a {
(qDPGd*1 Left l;
k]9+/$ Right r;
kV@?Oj.&I, public :
rBZ0Fx$/[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KuZZKh template < typename T2 >
sny$[!) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U%rq(`;
} ;
PM`iqn)@ ;C,t`( 同时,holder的operator=也需要改动:
JiFB<Q\ c;.jo?RR2 template < typename T >
4n6t(/]b< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,C0D|q4/!. {
7[ZoUWx return assignment < holder, T > ( * this , t);
vE&K!k` }
9NeHN@D) Y@ X>ejk" 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。
)LTX.Kg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N^f_hL|:9 r -$VPW return l(rhs) = r;
q0 L\{ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
*>E_lWW. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
W:JR\KKU o'K= X E template < typename Tp >
([dJ'OPx$ class constant_t
xiOAj"}~ {
c'SjH".[ const Tp t;
Q PrP3DK public :
I+W:}}"j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k|`Qk!tr template < typename T >
ti!kJ"q const Tp & operator ()( const T & r) const
2B b,ZC* {
Hq#q4Y return t;
z-_$P)[c }
~Z' /b|x<3 } ;
PwU<RKAE X8y :=k,E 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m2[]`Ir^@ 下面就可以修改holder的operator=了
3 L:SJskYR mwO9`AU; template < typename T >
ujS C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sq{=TB{ {
WOi+y return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}U|0F#0$ }
Pye/o ,0f^>3&n>e 同时也要修改assignment的operator()
=rA]kGx 9D]bCi\ template < typename T2 >
S4VM(~,o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
l'7'G$v 现在代码看起来就很一致了。
^ddC a eh}|Wd7J 六. 问题2:链式操作
B*:W`}G]_c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?-JW2 E"uT 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。
Q7-'5s 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。
OmlM9cXm^4 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。
BvP++,a&Sa 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-?w3j9kk> |f1RhB template < typename T >
i?861Hu struct result_1
Ffig0K+` {
p^ ONJL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%xA-j]%?ep } ;
kgd
dq $}B&u ) 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:
{t|Q9& C5Mpm)-% template < typename T >
#j'7\SV struct ref
l ;S_ J^S {
)j!%`g typedef T & reference;
Cz6bD$5 } ;
.>1vN+ template < typename T >
?(M$r\\ struct ref < T &>
w|f@sB>j {
IZuP{7p$ typedef T & reference;
+I +RNXR/{ } ;
}U?:al/m o1thGttVDg 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[9yd29pQ] ;
W$.>*O template < typename T >
.E;}.X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ld
0j!II( {
`4wy
*!] return l(t) = r(t);
-Gjz+cRns }
4kR;K!@k 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。
Q)\[wYMt 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
h{ZK;(u$ r,q.RWuII 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
Y$_^f*sFn _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,(f({l[J} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'p)DJUwt +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!-t"}^) 最后的布局是:
f|Nkk*9$ Add
>M^:x-mib / \
XB a^
A Divide 5
*ZIX76y<!A / \
S<z 8 _1 3
N{<5)L~Y 似乎一切都解决了?不。
!Wj`U$]; 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Q.Y6 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
w$j6 !z 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:
_&[ -< cu <pM6fI6BD template < typename Right >
:;\xyy}A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Gp=V%w\FDW Right & rt) const
fi%lN_Ev? {
tMXNi\Bj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4{G>T }
GC|V>| tz# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iFZ.a.NDc 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。
OS1f}< 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。
_-2;!L#/ 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。
j+e
s 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。
/T2 v`Li 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?
ExF6y#Y G< 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:
h@J3+u< nELY( z template < class Action >
*VUJ);7k class picker : public Action
UG4I@@= {
IFW7MF9V public :
?5F;4oR2g picker( const Action & act) : Action(act) {}
3Kq/V_ // all the operator overloaded
ru|*xNXKgC } ;
dh1 N/[ K5z<n0X ~ 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。
dj}|EW4 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:
+pQ3bX A)&CI6( template < typename Right >
qpzyl~g:C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
M !X^2 {
(EH}lh}% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@z:E]O} }
^}`24~|y B~b
='jN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uMRzUK`QK 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。
40z1Qkmaey ,W;|K 5 template < typename T > struct picker_maker
Bn.5ivF3 {
6$l?D^{ typedef picker < constant_t < T > > result;
24wr=5p]Q } ;
K[x=knFO
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KOoV'YSC[( {
8idI Jm%y typedef picker < T > result;
CWJN{ } ;
f{uS 4vNH"72P 下面总的结构就有了:
wFjQ1<s= functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
gSf> +| picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Ggy?5N7P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h")7kjM 至此链式操作完美实现。
sHPj_d# +|x%a2?x: L(9AcP 七. 问题3
(*,R21<% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
e_g&L) TI\EkKu" template < typename T1, typename T2 >
\rE] V,,2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U#<{RqY {
4n1 g@A=y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#K iqV6E }
nB]mj_)R^ )*Wz5x 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
`$FB[Z} & [k&7h, template < typename T1, typename T2 >
B?Rkz struct result_2
[;o>q;75Jz {
+q+JOS]L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vsQvJDna~ } ;
o 9(x\g @\M^Zuo 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?
Om_ "X6 这个差事就留给了holder自己。
(+<66
TO s6#e?5J i6y=3k template < int Order >
_H-Fm$Q class holder;
k~F,n template <>
d/awQXKe7 class holder < 1 >
9[lk=1.qN {
DZA '0- public :
O1+yOef"k template < typename T >
Qz_4Ms<o struct result_1
XQmg^x[,A {
06v'!M typedef T & result;
>%slzr } ;
}o\} qu* template < typename T1, typename T2 >
6Q{OM:L/;. struct result_2
mS49l {
!DV0u)k( typedef T1 & result;
N P5K1: } ;
.q!i
+0 template < typename T >
H+@?K6{h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jl>wvY|| {
/b/ 6*& return (T & )r;
Og?GYe^_ }
NRspi_&4J template < typename T1, typename T2 >
Y{Lxo])e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@gmo;8?k {
0}|%pmY` return (T1 & )r1;
2 zG;91^ }
=WEDQ\ c } ;
` .]oH1\ 0%,?z`UY template <>
CkNh3'<wg class holder < 2 >
@W~aoq6 {
W@zuN)U public :
!1A< jL template < typename T >
}]<|`FNc struct result_1
@x;(yqOb {
NS;LFeGD typedef T & result;
l-x- } ;
|CQ0{1R1 template < typename T1, typename T2 >
]86*k%A struct result_2
H\a\xCP3 {
:)kHXOb. typedef T2 & result;
_::ssnG3jT } ;
:@@m'zF<; template < typename T >
$ub0$S/Hu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VN$7r {
YkFERIa076 return (T & )r;
,p!IFS` }
&l4kwds R template < typename T1, typename T2 >
@RL'pKab9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u:B=lZ[ {
hTcU
%Nc return (T2 & )r2;
G)_Zls2; }
L]&y[/\E1 } ;
PtzT>< 2iO{*cB :VLYF$| 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> >。
>hV2p/D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!,]c}Y{i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qZv@ULluc $M+'jjnP return l(i, j) = r(i, j);
'C#[iRG4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z<0/#OP' (hIo0. return ( int & )i;
SZ7; }
r8 return ( int & )j;
(A=Z,ed 最后执行i = j;
.b^!f<j 可见,参数被正确的选择了。
cRNVqMpg `R -?+76? UIht`[(z <HIM
k 7VWy1 八. 中期总结
^!n|j]aw 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
%T\2.vl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
GhjqStjS&l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*Tr{a_{~C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
qElPYN*wF EQ|Wke |zd5P ~ tN/ x~{W(;`! .3cD.']% 九. 简化
x\VP
X 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.WuSW[g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@U1t~f^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
K\s<<dRa 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}m7$,'C%P +-*/&|^等
BqA_CW 2. 返回引用。
nNnfcA&W =,各种复合赋值等
.C ,dV7 3. 返回固定类型。
V{x[^+w7X~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q(1hY"S"}b 4. 原样返回。
lLglF4 operator,
{eQijW2Z3 5. 返回解引用的类型。
+V[;DOlll operator*(单目)
`@vksjxu 6. 返回地址。
`gJ$fTi& operator&(单目)
=ReSlt 7. 下表访问返回类型。
D>Rlm,U operator[]
k5+ Fxf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sr(nd35 operator<<和operator>>
jtE'T}! d 5 [4{1v OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S?OCy4dk: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"I{Lcn~!@ U^qS[HM template < typename Left >
Z
J1@z. struct value_return
L&uPNcZ`- {
U:[CcN/~3 template < typename T >
4p6T0II_$ struct result_1
F|o1r {
y>d`cRy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j8rxhToC } ;
'UZ i>Ta s;]"LD@ template < typename T1, typename T2 >
c+8 Y|GB struct result_2
h,b_8g{! {
If8
^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5~E{bW$ } ;
[MKt\( } ;
4E1j0ARQQ +$/NTUOP ejbtdU8N< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zN-Y=-c Z^mQb2e. 下面我们来剥离functor中的operator()
Y/pK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~SsfkM" 6wXy;!2 return l(t) op r(t)
EZhk(LE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=2vZqGO30 return op l(t)
yD8Qy+6L return op l(t1, t2)
|It{L0=U return l(t) op
<dz_7hR" return l(t1, t2) op
HW"5MZ8E return l(t)[r(t)]
PQz[IZ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v3kT~uv m"AyO"}I5 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:
:?i,!0#" 单目: return f(l(t), r(t));
'RNj5r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XjxI@VXzUV 双目: return f(l(t));
ft iAty0n return f(l(t1, t2));
^1aY,6I: 下面就是f的实现,以operator/为例
gI@nE:(m _eH@G(W( struct meta_divide
s9fEx-!y {
[?g}<fa template < typename T1, typename T2 >
?}u][akM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Z 8GIZ {
Wv,?xm return t1 / t2;
%(s2{$3 }
x_/H } ;
dKw[#(m5v aghlYcPg 这个工作可以让宏来做:
]2|KG3t xr!A>q+@i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D (e,R9hPU template < typename T1, typename T2 > \
VwarU(* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=OKUSHu@V 以后可以直接用
sp0_f;bC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&iy7It 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Cwji,* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
|47 2X&e \Z~
<jv qi8AK(v 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
yDpv+6(a i9peQ61{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I6S>*V class unary_op : public Rettype
&@PAv5iNf {
QP@@h4J^ Left l;
a"k,x-EL( public :
XqcNFSo) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e
>7Ka\ f
uH3C~u7< template < typename T >
@Qqf4h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lr`Gyl62 {
:`4LV return FuncType::execute(l(t));
NpGz y`&b }
e)F_zX s:tWEgZk? template < typename T1, typename T2 >
Xxm7s S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B5;94YIN {
Q"oJhxS return FuncType::execute(l(t1, t2));
ksYPF&l }
Lk-h AN{[ } ;
|CBJ8],mT wFBSux$ MA7&fNjB 同样还可以申明一个binary_op
Nk9w;
z& aZta%3`) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gf8~Zlq4v class binary_op : public Rettype
mDWRYIuN {
Y@b|/+ Left l;
4 %u\dTg/B Right r;
#"o`'5 public :
X8XE_VtP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2nSz0 . @,pn/[ template < typename T >
H\|H]: CE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L 1q] {
eHyIFoaC/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
"YVvmCp }
Hqu?="f= 7TZ,bD_ template < typename T1, typename T2 >
Uz`OAb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}5QUIK~NA {
U(<~("ocN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xp"F)6 }
H.[(`wi!I } ;
ZP.~Y;Ch;- +n|@'= ] tYUo;V 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
.B6mvb\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2y9$ k\<xV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qp/nWGj 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。
P_
b8_ydU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#5^S@}e 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。。。
>V&GL{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
: p7PiqQ 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)
mxCqN1:# 下面是修改过的unary_op
' KNg; 4}<[4]f?| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
p.vxrk`c class unary_op
Q+E)_5_sA {
~A*$+c( Left l;
Z&GjG6t hOm0ND?;1 public :
qwd
T=H Dh9C9<Ta: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s>ZlW:jY XeAH.i< template < typename T >
rX|{nb struct result_1
Ys@\~?ym+ {
e~$aJO@B.R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ban;HGGNG{ } ;
Dwah_ p8 9]a!1 template < typename T1, typename T2 >
0}$R4<"{Y> struct result_2
v+d? #^ {
MAgoxq~;V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-qB{TA-.\ } ;
K- TLzoYA 3MHByT% template < typename T1, typename T2 >
R=L-Ulhk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ER<Z!*2 {
snny!
0E\m return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W0# VD e]> }
@P<Mc)o^ ` =I@W template < typename T >
],f%:
?%50 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FW"gj\
{
b*cVC^{Dy return OpClass::execute(lt(t));
6
$+b2&V }
p@+D$ eg>]{`WQ } ;
oD%B'{Zs4 ;VgB! ^FK-e;J 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
EA<x$O 好啦,现在才真正完美了。
NO.5Vy 现在在picker里面就可以这么添加了:
OJ)XJL o 0H.DeP template < typename Right >
C.hRL4+;Zm picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
VOrBNu {
}9Awv#+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j$khGR! }
f,8PPJ:, 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。
e|.a%,Dcy * l-F ++d[YhO qk!,:T S~.%G)R 十. bind
WVh]<?GWXk 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。
7iH%1f 先来分析一下一段例子
gnZc`)z #80r?,q A{\!nq_~N int foo( int x, int y) { return x - y;}
UAtdRVi]M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r-c1_
[Q# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ZG_iF# 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%` |kN 我们来写个简单的。
4tFnZ2x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>W=^>8u 对于函数对象类的版本:
0|`iop%(n +(##B pC template < typename Func >
wRQMuFGY struct functor_trait
v'u}%FC {
XM?C7/^k typedef typename Func::result_type result_type;
3qrjb]E%} } ;
$WZHkV 对于无参数函数的版本:
Z`{GjV3%wH Xa&0j&AH template < typename Ret >
604^~6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
C)+%9Edg {
Cg%}= typedef Ret result_type;
w:@W/e*9N } ;
jg=}l1M" 对于单参数函数的版本:
UJrN+RtL `:EU~4s\ template < typename Ret, typename V1 >
#:}mi;{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(Z at|R.F {
;%$wA5"2M typedef Ret result_type;
9I*`~il>{ } ;
`'/1Ij+ 对于双参数函数的版本:
P<IZ%eS3B 5t[7taLX\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^
&VN=Y6z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0tP{K {
H@ .1cO typedef Ret result_type;
.jbT+hhM } ;
qJ<Ghd`8v 等等。。。
Z}$1~uyw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^h"F\vIpV 2)jf~!o)Z template < typename Func >
MHAWnH8 struct func_return
#i[V{J8.p {
MD=!a5' template < typename T >
R ;3!?` struct result_1
-5Ln3\ O@ {
!i?aRI/6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,L^ag&!4 } ;
&8QkGUbS< K{]\}7+
template < typename T1, typename T2 >
6yXMre)YV struct result_2
>Ms_bfSK {
8Z(\iZ5Rgj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
EY'48S } ;
5tm:|.`SQ } ;
-Oc
NUGiDJ+[ qre(3,VE5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
IyGW>g6_. khfWU template < typename Func, typename aPicker >
oD~q/04! class binder_1
$1;@@LSw {
t{Gc,S!]5 Func fn;
\xexl1_; aPicker pk;
_f<#+*y public :
55vI^SSA -3&mgd template < typename T >
+{"w5o<CO struct result_1
]`_eaW?Ua {
RWINdJZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3d*wZ9qz } ;
:N
]H"u9X E sx`UG| template < typename T1, typename T2 >
F)hUT@ struct result_2
H0Ck%5 {
^ lM.lS>) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wb/@g=`d } ;
BZAF;j m15> ^i^W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
baVSQtda ' y9yx[P template < typename T >
b!ea(D!: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(xhwl=MX) {
:5M7*s)e16 return fn(pk(t));
xHMbtY }
K@PQLL#yJp template < typename T1, typename T2 >
:x<'>)6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/P-Eg86V' {
r+WY7'c return fn(pk(t1, t2));
>S:>_&I`I }
CN"hx-f } ;
ugI9rxT]Kv ]2Q:&T yHL5gz@k 一目了然不是么?
}7H8Y}m 最后实现bind
fQB>0RR2 g@jAIy] P5*~Wi` template < typename Func, typename aPicker >
Ydr/ T/1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xE4iey@\} {
eHjn<@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~yvOR`2Gg }
i@C$O.m( D/&^Y'|T 2个以上参数的bind可以同理实现。
iS"( 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。
01nbR+e NHCdf* 十一. phoenix
-OS&(7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u0(PWCi2 '`*{ig for_each(v.begin(), v.end(),
Pkbx/\ (
oe:@7stG do_
{G
D<s)) [
2AAZZx +$ cout << _1 << " , "
De(\<H# ]
Hi 1@ .while_( -- _1),
E\(dyq/ cout << var( " \n " )
-K_p?
l )
<6s?M1J );
BWct0= >7VOytc 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:
|GvWHe` 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
KnC;j-j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
K;u<-?En 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R{5xb v){&g5djl f(h nomn template < typename Cond, typename Actor >
G Uf[Dz class do_while
(1pxQ%yEA {
UtF8T6PKdW Cond cd;
7X$[E*kd Actor act;
oT4A|M public :
fq.ui3lP) template < typename T >
4X@
<PX5 struct result_1
0z2A!a p {
<J`",h typedef int result_type;
3+_
.I{ } ;
K{}U[@_tS hy"O_Le do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@,<@y>m7 swBgV,; template < typename T >
:3s5{s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cViEvS r {
Vs-])Q?7J do
]{r*Z6bs {
+ou
]| act(t);
xm}9(EJ }
b3G4cO;t; while (cd(t));
iINd*eXb^ return 0 ;
Ny@CP} }
I6x } ;
HWJ(O/N lw4#xH-? hlpi-oW` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iyF~:[8 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
mTcop yp 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
SO#NWa<0| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2g elmQnc 下面就是产生这个functor的类:
FC:Z9 {2! |0A"3w +!'\}"q template < typename Actor >
OS k+l class do_while_actor
[i18$q5D {
HJVi:;o
Actor act;
H uPw?8w= public :
.Vm!Ng )j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>~-8RM |F
}y6 gH template < typename Cond >
P8N`t&r"7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q= DP# 9& } ;
u%J04vG"D ,GB~Cmc1<Q 8E:8iNbF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wN"j:G( 最后,是那个do_
G x;U 3iV QxRT%;'Zh] \Kp!G1?_AY class do_while_invoker
lWr{v\L' {
$TON`+lB public :
qB57w:J template < typename Actor >
raL!} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=.=4P~T& {
}Ut*Y* return do_while_actor < Actor > (act);
Lo^0VD!O }
|H`}w2U[j } do_;
"|?zQ?E OOzk@j^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v=kQ/h 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:Ve>tZeW 最后来说说怎么处理break和continue
:.863_/ 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。
L|hdV\
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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