一. 什么是Lambda
#|;;>YnZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2^ kK2D$o 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
fk'DJf[M Q|tzA10E
naiy] oY" aB)G!Rm& class filler
@i>o+>V {
)O$T; U public :
NzC&ctPk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w(UZmZb} } ;
oG'
'my#3 =0mXTY1 A"Sp7M[J 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:
R~N'5#.*M 4$Ud4< 2,e>gP\] !DZ4C. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
91:TE8?Z Pw/$
}Q9X NY\-p=3c7= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[WBU_ L]3gHq #p/'5lA&j t[%ELHV 二. 战前分析
9}#9i^%} 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。
"fWm{; 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
0s%]%2ON 31{)~8 C)|#z/" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KJCi4O& /* --------------------------------------------- */
?jHu, vector < int *> vp( 10 );
v.{I^= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uV\~2#o$_ /* --------------------------------------------- */
f\c%G=y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b_GAK /* --------------------------------------------- */
'[Z.\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
b*dEX%H8sf /* --------------------------------------------- */
Lo
uYY:Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Qvm[2mb /* --------------------------------------------- */
~RIa),GVX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e<-^ }`D-]/T8. +YnQOh%v0s BTa#}LBZ+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
-< }#ImTN 1._1, _2是什么?
qY|NA)E)Bp 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"<1-9CMl 2._1 = 1是在做什么?
Vo(V<2lw} 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
_NB8>v
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
28=L9q
>|_B=<!99W 4 ky/a1y- 三. 动工
Fu"@)xw/-q 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;1L7+.A AS]jJc^ D}L4uz? \!!1o+#1j template < typename T >
0;:AT|U/d class assignment
pb}4{]sI {
&1M#;rE;D# T value;
V(<(k,8=
public :
0]MI*s>& assignment( const T & v) : value(v) {}
y>|AX/n template < typename T2 >
06fs,!Q@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n%I9l] } ;
~PiCA ?PDrj/: * &ZAc3@l[c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<7yn : 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
A:YWXcg <PTi>C8;r g].v Mp)|5<% class holder
uW^ W/S%' {
|
sZu1K public :
g0"KCX template < typename T >
-K U@0G assignment < T > operator = ( const T & t) const
8b:\@]g$ {
wm
s@1~I return assignment < T > (t);
rKr2 K' }
IXt cHAgX } ;
UCS`09KNJ DY!mq91
[nG[@)G~0M 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:
4{J'p19 6HxZS+],c static holder _1;
kJ:zMVN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l$eKV(CZ4 77o&$l,A| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`%Uz0h F 而不用手动写一个函数对象。
fqS
cf}s 2mVLR;s{_ ~ZXAW~a} aFV d}RO0 四. 问题分析
>? ({ 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。
W.VyH|? 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。
2Ik@L, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X^ZUm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i"U<=~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
XIJ{qrDr P'q ._U 五. 问题1:一致性
`8N],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?|
<|_b: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:z} G?QU|<mj< struct holder
VKXZA2<?' {
DsH`I%w{ //
`-[+(+[" template < typename T >
LTt|"D T & operator ()( const T & r) const
1$adX {
+)7Yqh#$ return (T & )r;
]6 vqgu }
5N4[hQrVJ } ;
w-(^w9_e V;SXa|, 这样的话assignment也必须相应改动:
x8wal[6
,1g*0W^ template < typename Left, typename Right >
0A>Fl* class assignment
~\D
H[Mt {
g w`}eA$ Left l;
<6)
w Right r;
'hw_ew public :
l#G }j^Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#3o]Qo[Sc template < typename T2 >
13:0%IO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1F_ 1bAh$ } ;
zPT!Fa` &.t|&8- 同时,holder的operator=也需要改动:
;Z(~;D 4yu ^cix( template < typename T >
VIjsz42C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
58 Rmq/6s {
M`kR2NCi return assignment < holder, T > ( * this , t);
,"!P{c }
6X.lncE@p 9p5{,9 .3* 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。
34P5[j!h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OY/sCx+c L?5OWVX!v return l(rhs) = r;
YOHYXhc{S 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。
LYY|8)Nj2" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=w&<LJPJ C4ut!I # template < typename Tp >
y~N,=5>j class constant_t
K?o} B {
4x
JOPu const Tp t;
d.3O1TXK public :
(~>L \]! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ck0R%| template < typename T >
GL_a`.=@ const Tp & operator ()( const T & r) const
(mJqI)m8 {
L('G1J} return t;
d#9"_{P }
y`EcBf } ;
OgTE^W@ fYzOT,c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
yEfV8aY'* 下面就可以修改holder的operator=了
|,ZmRW^2K {m/\AG)1I template < typename T >
hL,+wJ+A assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D~xUr)E {
M7(vI4V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<k^P>Irb3t }
$MmCh&V \
l+RX* 同时也要修改assignment的operator()
%#Vn?zr|~ Zbp ByRyN template < typename T2 >
f*g>~! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MKdBqnM(F 现在代码看起来就很一致了。
U$`)|/8 >_biiW~x : 六. 问题2:链式操作
qK4E:dD 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%8T:r S 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。
{daNw>TH 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。
h
!~u9 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。
O]n"aAu@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qYW{$K =Po!\[SBU template < typename T >
[Pdm1]":( struct result_1
r'p;Nj. {
kQ$Q}3f typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
JqO#W1h~R| } ;
8IH&=3 gkuI!= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Mc9P(5Bf 9Osjh G template < typename T >
G^F4c{3c~ struct ref
W&]grG2/ {
Z3G>DF:$ typedef T & reference;
<4y1[/S } ;
hgE!)UE template < typename T >
0:**uion struct ref < T &>
}`$:3mb&f {
aho;HM$hjP typedef T & reference;
C9/?B: } ;
8kih81tx"U qphN 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I~qS6#%r `
BH8v template < typename T >
-uiZp ! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/'=C<HSO {
GG\]}UjX return l(t) = r(t);
]do0{I%\eq }
ke~O+] 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。
6:B[8otQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0gVylQ %#NaM\=8v 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
sb_>D`> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`-4c}T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;0}$zy1EZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WZRrqrjq 最后的布局是:
A~-e?. Add
K$Y!d"D / \
H!&]Di1Eh Divide 5
TeQWrms / \
r]km1SrS _1 3
A5Yfm.Jy 似乎一切都解决了?不。
O!sZMGF$p 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
SPL72+S`, 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
N40.GL0s OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'M+iVF6 r,i^-jv; template < typename Right >
tCK%vd% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W)V"QrFK Right & rt) const
[Y*p
I&f {
d>NElug return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r M'snW) }
4NwGP^n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Y{@ez
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&^1DNpUZ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
m$A|Sx&sG$ 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。
E$f.&<>T 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。
]BCH9%zLj 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?
gOO\` # 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:
.0#?u1gXsX B4GgR,P@S template < class Action >
~tDV{ml class picker : public Action
E<'3?(D9hL {
iO3@2J public :
Tm[IOuhM'? picker( const Action & act) : Action(act) {}
X'ryfa1| // all the operator overloaded
c^UG}:Y } ;
rjQV;kX> kwZ8q-0 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。
|>GtClL 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:
3Zdkf]Gh >va#PFHA template < typename Right >
lW?}jzuo picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&iL"=\# {
3yDa5q{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[1dlV/ }
RMmDcvM"k #
o)a`,f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[Pby
d 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。
pb}QP 2>.B*P template < typename T > struct picker_maker
c&AA< 6pkv {
xgL*O>l) typedef picker < constant_t < T > > result;
)fpZrpLXE } ;
D^I%tn=F template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Cz
Jze {
me$7\B;wy typedef picker < T > result;
:^1 Xfc" } ;
Dx/?0F7V 4iRcmsP 下面总的结构就有了:
A/W0O;*q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}X)mZyM [ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
i=.zkIjSh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Cz+>S3v M 至此链式操作完美实现。
5)2lZ(5.A# :Y0*P U=QV^I Qm 七. 问题3
=5oE|F% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
fZ]Y 9Rzu0:r., template < typename T1, typename T2 >
/'u-Fr(Q+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W'-B)li {
@.a[2,o_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pqBd# }
d11~mU\ 5K;jW 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~0!s5 4E J template < typename T1, typename T2 >
nxKV7d@R struct result_2
O2q`2L~ {
]P<u^ `{* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hoD (G X } ;
ZTVX5"#Q a"0Xam 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8{ 8J(~ 这个差事就留给了holder自己。
0j7W\'!t 35?et-=w s}uOht}
o template < int Order >
u=5&e)v3 class holder;
<6)Ogv", template <>
F>%~<or class holder < 1 >
* h!gjbi {
{PnvQ?|Z public :
S2kFdx*Zf template < typename T >
T+9#P4 struct result_1
-[|R\'i {
Nj5Mc>_ typedef T & result;
0hnN>? } ;
!=3[Bm G template < typename T1, typename T2 >
/9,!)/j struct result_2
t Q385en {
UIi;&[ typedef T1 & result;
Q35$GFj"jD } ;
Waj6.PCFm template < typename T >
X&8&NkH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IKMkpX!] {
MxD,xpf return (T & )r;
S4aN7.'Q }
7;jwKA;k template < typename T1, typename T2 >
Kp'_lKW)]q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lRF04 {
]wMd!.lm- return (T1 & )r1;
PxNp'PZr9 }
?{NP3
} ;
PTWP7A[ [fiB!G]? template <>
D>|m8-@] class holder < 2 >
lE=(6Q {
yl/-! public :
zRd^Uks template < typename T >
o|YY,G=C struct result_1
NGcd {
:hr% 6K7 typedef T & result;
!K-lO{Z^ } ;
wmAZ { template < typename T1, typename T2 >
$A]2Iw!& struct result_2
18f!k {
:W6`{Z typedef T2 & result;
5ltEnvN } ;
?{[ISk) template < typename T >
M{cF14cQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k&wCa<Rs~R {
Z0uo.
H@.N return (T & )r;
dmI~$* }
+:k Iq template < typename T1, typename T2 >
b;G3&R] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-c|dTZ8D)8 {
AiKja>Fl< return (T2 & )r2;
X |zQZ<CO }
Hof@,w } ;
~~>`WA\G5, 3tzb@T qM=
$,s* 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
y (@j;Q3(r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ySAkj-< /P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:FB-GNd sQUJ]h return l(i, j) = r(i, j);
3D32'KO_" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NbgK#; zGzeu)d return ( int & )i;
N^</:R return ( int & )j;
H3\4&q 最后执行i = j;
1W3+ng 可见,参数被正确的选择了。
cCx@VT`0 +yYxHIOZ( OH.^m6Z 9Rl-Jz8g B=14
hY@` 八. 中期总结
(K9pr>le 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
:5|'C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`#@#eZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7QV@lR<C2R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
z ntvKOIh m}Xb #NAF8 Q^13KWvuV *Z}^T:3iw} <L'!EcHm%] 4SRjF$Bsz 九. 简化
eb1WTK@ 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。
:kU#5Aj gK 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@jh\yj rW 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:
]JDKoA{S0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<14,xYpE +-*/&|^等
[0c7fH`8V 2. 返回引用。
wHx@&Tp =,各种复合赋值等
5rp,xk! 3. 返回固定类型。
wavyREK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3oD?e 4. 原样返回。
W5i{W' operator,
p>M8:, 5. 返回解引用的类型。
m\*;Fx operator*(单目)
f2h`bO 6. 返回地址。
B
]*v{?<W operator&(单目)
T{WJf-pI 7. 下表访问返回类型。
ZkWX4?&OMt operator[]
WAq)1gwN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!s^[|2D_U operator<<和operator>>
7sypU1V6 -Cn x!g} 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。
unX mMSz( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pW4O[v` xWRkg$A template < typename Left >
6&oaxAp<s struct value_return
J|$UAOEDa {
S?Y%} template < typename T >
Sb QM!Q struct result_1
RnV#[bM{ {
MZIZ"b typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#(pY~\ } ;
y26?>.! gn-@OmIs template < typename T1, typename T2 >
hl}iw_e struct result_2
cQzUR^oq, {
cnw?3/J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
H8!;
XB } ;
x*'2%3C~ } ;
N1D{ % !)r1zSY"g pNFVa<D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=Ju%3ptH0 2I[(UMI$7 下面我们来剥离functor中的operator()
evSr?ys 首先operator里面的代码全是下面的形式:
} "QL"% P>}OwW return l(t) op r(t)
bU4l|i;j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
bVxbQ$ return op l(t)
c)`=wDi return op l(t1, t2)
,7:?Du} return l(t) op
ee2k..Tq# return l(t1, t2) op
\+Nn>wW. return l(t)[r(t)]
-3GlpC22 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'Lu d=u{ f|+aa6hN
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:
E!EENg 单目: return f(l(t), r(t));
1[]
9EJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QnJd}(yN 双目: return f(l(t));
#fVk;]u`[3 return f(l(t1, t2));
Hb&C;lk 下面就是f的实现,以operator/为例
j^5VmG M
o?y4X struct meta_divide
T`$!/BlZ {
mXwDB)O{) template < typename T1, typename T2 >
r=gF&Og,? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)BeBxo7lv {
-|DBO0q return t1 / t2;
%n{ue9 }
vqhu%ZyP } ;
_uL8TC^ ^ *1hz< 这个工作可以让宏来做:
0/5{v6_rG d_1uv_P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
GIM'H;XG template < typename T1, typename T2 > \
WSxE/C|[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6s.>5}M!
以后可以直接用
7`J= PG$A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!sVW0JS h 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
Y3.^a5o (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。。。)
b"JX6efnN h+DK
.$ c#zx" ,K 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
$!goM~pZ ,a34=, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"1wjh=@z class unary_op : public Rettype
"?=$(7uc {
g/+|gHq^ Left l;
1|WrJ-Uf public :
z1m-t#v: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s 9n_s=w =3;~7bYO template < typename T >
$DeVXW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v*JXrB&x {
yvCX
is return FuncType::execute(l(t));
je;|zfe] }
^wlo;.8Y G-[.BWQ template < typename T1, typename T2 >
ja&S^B^@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/5Tp)h| {
PiJ>gDx return FuncType::execute(l(t1, t2));
|>/m{L[ }
%7A?gY81 } ;
[_-[S GK&R,q5} R4%}IT^%P 同样还可以申明一个binary_op
3H`r|R !BDJU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Hto+spW class binary_op : public Rettype
Gt$PBlq0 {
L2IY$+=M Left l;
z9
$1jC Right r;
06NW2A%wv public :
(R]b'3,E$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n{"e8vQx u>*d^[zS template < typename T >
%9OVw#P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a8 .x=j< {
=gAn;~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
4W<8u( }
7OD2/{]5 &?*H`5#?G template < typename T1, typename T2 >
i#I7ncX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hQ}y(2A.XI {
TG6E^3a P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LAH.PcjPa }
9'0v]ar } ;
!'(QF9%Q -eFq^KP2 8Z>=sUMQ 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
O4oI&i 7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nEgYypwr DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%I#[k4,N 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。
rnP *} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_ q^JjR 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。。。
}8dS[-. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P"a9+ti+' 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)
j>)yV@g/ 下面是修改过的unary_op
Yu:!l> s:*" b' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!"SuE)WM class unary_op
]SL0Mn g8 {
ys9'1+9 Left l;
n{=N f|= >{eGSSG0 public :
"qhQJql HFW8x9Cc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z4r g.ai #\&64 template < typename T >
%Krf,H struct result_1
b G/[mZpRT {
j7qGZ"8ak typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Qq<+QL | } ;
eT@,QA(3 k? !'OHmBL template < typename T1, typename T2 >
s!?T$@a= struct result_2
lr9s`>9 {
l{t!
LTf; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yZY.B
{ } ;
jfjT::f>l c=<5DC&p template < typename T1, typename T2 >
|g!3f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,IRy.
qy {
I*0TI@Lo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*eAzk2 }
.$-GGvN] \s_`ZEB template < typename T >
)<vuv9=k\% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
li&&[=6A {
a[7Lqu return OpClass::execute(lt(t));
lO=~&_ }
o,_R;'\E[a b2XUZ5 } ;
,2]a<0m Qn`Fq,uvL v|wO qS 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
t&H3yV 好啦,现在才真正完美了。
wg=-&- 现在在picker里面就可以这么添加了:
A;gU@8m e2"gzZ4;g
template < typename Right >
aUbmEHFTV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*V?p&/>MT {
R_B`dP<"~Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~c${?uf }
{J]x81}*; 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
7(B"3qF8| N.?)s.D( hi^t zpy e#s-MK-Q ab^>_xD< 十. bind
TgvBy 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Y1 *8&xT 先来分析一下一段例子
Kd;)E 9Ti ^'Qe.DW[ 52q<|MW% int foo( int x, int y) { return x - y;}
D0LoT?$N bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
tlcNGPa bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Qb?eA 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。
1hW"#>f7 我们来写个简单的。
p
#Y2v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fm$)?E_Rp 对于函数对象类的版本:
-gVsOX0 OpFm:j3 template < typename Func >
B-W8Zq#4> struct functor_trait
L%
`lC] {
!uSG 1j"y typedef typename Func::result_type result_type;
WO{ET } ;
IRIYj(J 对于无参数函数的版本:
EJ=ud9 l1eF&wNC template < typename Ret >
S94S[j0D struct functor_trait < Ret ( * )() >
ws< (LH {
#T$yQ;eQ typedef Ret result_type;
W \XLf,_+ } ;
Z^O_7I<5E 对于单参数函数的版本:
'yNS(Bg= Zx 5Ue#I template < typename Ret, typename V1 >
t>JPK_b0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ih^ziDcW {
Q<T+t0G\O- typedef Ret result_type;
Uq^-km#a } ;
L'r gCOJ< 对于双参数函数的版本:
UB,:won GDY=^r template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$M| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/<Yz;\:Jy {
NM4b]> typedef Ret result_type;
+AYB0`X) } ;
~ ^*;#[< 等等。。。
nj6|WJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?XB[awTD~ R_2T" template < typename Func >
J4#rOS struct func_return
nWFU8u% {
IM=3n%6 template < typename T >
;3Z6K5z*f struct result_1
%JPBD]&M {
XB;C~: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$u%7]]Y^\ } ;
^!rAT1(/_ #}S<O_ template < typename T1, typename T2 >
R?iC"s! struct result_2
q6EZ?bo{ {
FgnPh%[u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"-R19SpJKh } ;
0$=w8tP) } ;
4~~G
i`XE 1Uk Gjw1J D|D)782 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SSysOeD+ U o[\1) template < typename Func, typename aPicker >
ZK5
wZU class binder_1
#D-Ttla {
"wnN
0 p Func fn;
^=[b]*V aPicker pk;
'nN'bVl/ public :
nR8r$2B+t ,vB~9^~ template < typename T >
8 DPn5E#M1 struct result_1
HwZ"l31 {
@7`=0;g typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1"f)\FPGe } ;
^T*'B-`C7X 9w dl1QS template < typename T1, typename T2 >
A.cNOous| struct result_2
Td5yRN! ? {
2x!cblo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%/w%A:y#& } ;
Ni>!b6Z`[ w@x||K= Z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v,d'SR. /wU4^8Hz template < typename T >
"=,IbC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@{U@?6eZ {
=[LUOOR*] return fn(pk(t));
c\OLf_Uf }
w5;d/r<q template < typename T1, typename T2 >
Z $Fm73 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@1s
2#)l( {
X+QoO=02LR return fn(pk(t1, t2));
ou=33}uO }
3jjV
bm } ;
y'C D[dI_|59a w+gPU1|(r 一目了然不是么?
-{ES 36 最后实现bind
2]cU:j6G J+m1d\lBu b}!T!IP} template < typename Func, typename aPicker >
PO*0jO;% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`]F#j ]" {
Y2}m/7aF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7 )*q@ }
*_@$"9 X3m) 2个以上参数的bind可以同理实现。
M\9+? 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。
,:8oVq>? )u1=, D 十一. phoenix
^#]eCXv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MH/bJtNq ~uu{
v') for_each(v.begin(), v.end(),
^/)%s 3 (
L:7 kp<E do_
TGGbO:s3 [
L[tq@[(IJ cout << _1 << " , "
lX64IvG8+o ]
`#?]g ! .while_( -- _1),
'u3,+guz cout << var( " \n " )
F#a'N c9 )
5%"sv+iO );
m8Rt>DY $Y[C A.F 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
eC`G0.op 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
k,61Va operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
KM/c^a4V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ufJHC06 q<Y#-Io%3 |%@pjJ`3 template < typename Cond, typename Actor >
!d&SVS^mo class do_while
y>0Gmr {
Jk57| )/ Cond cd;
T@d4NF# Actor act;
O@a7MzJ public :
{bNVNG^ template < typename T >
}(!3)k7* struct result_1
^e--4B9| {
4A)_D{(SH typedef int result_type;
Q+*@!s } ;
KebC$g@W A'n{K# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WNSEc% J7wIA3.O template < typename T >
0E#?H0<OeG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cUTG!
P\R {
"
f.9u do
B#4'3Y-3 {
Y+Cv9U0 act(t);
HqXS-TG }
B? 9"Ztb while (cd(t));
hfpis== return 0 ;
6t3Zi:=I }
q-qz-cR } ;
EP{/]T (#nB90E{* `!<#'PR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lQpl8> 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。
D&1(qi=x& 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。
]xPy-j6C 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。
^GNL:D%6d 下面就是产生这个functor的类:
e?:1wU WQsu}_g5y .f`KP!p. template < typename Actor >
"Iacs s0; class do_while_actor
jXIVR'n( {
{
T?1v*.[ Actor act;
8zQN[[#n public :
[0lO0ik>G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.:=5|0m (?ZS9&y} template < typename Cond >
|d=GAW
v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
4ULdf|o P" } ;
&3:<WU:U =oTj3+7 y<PQ$D) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
zA|)9Dq 最后,是那个do_
6
2t9SY .\8LL,zT 1V-si bE class do_while_invoker
eE@7AM {
j|LO g public :
czH# ~ template < typename Actor >
_z>%h>L|g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)gV @6w {
?L6wky{ return do_while_actor < Actor > (act);
XoGOY|2`6 }
ptlag&Z } do_;
pW_mS| `E|>K\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k=9k4l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2yVQqwQm 最后来说说怎么处理break和continue
(V0KmNCW` 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。
s` =&l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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