一. 什么是Lambda
qP .VK?jF| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+iDz+3v( 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,
v_F?x! t-ReT_D|; 1nM?>j%k nOoh2jUM class filler
0PX@E-n {
HvfTC<+H public :
PL B=%[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rN!9& } ;
Erymx$@P ewlc ^` !m.')\4< 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
_xwfz]lb+ NZ? =pfK\s ha'm`LiX
.;sPG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eMMiSO!3 HE.Dl7{
nLLHggNAV 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u6&Ixi/s' o\YdL2:X kR|DzB7 nQ*oOxe|X 二. 战前分析
Iz=E8R g 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"+"dALX{3K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
H_$f
v_ 7.'j~hJL x~,?Zj)n?C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ll^O+>1dO /* --------------------------------------------- */
e/I{N0SR vector < int *> vp( 10 );
UVRV7^eTe transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7`n8
OR4 /* --------------------------------------------- */
NNV.x7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
24k}~"We /* --------------------------------------------- */
$f-pLF+x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
N9hWx()v /* --------------------------------------------- */
sSb&r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VFp)`+8 /* --------------------------------------------- */
RR {9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^g"6p#S=n ]o[HH_`s@ 78A4n C $w}aX0dK& 看了之后,我们可以思考一些问题:
ApB'O;5 1._1, _2是什么?
m`6`a|Twp$ 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。
5w%9b 2._1 = 1是在做什么?
V^H47O;VC 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。
6EGEwx 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。
3Jit2W4 Xq$0% WjG C/#/F#C 三. 动工
4h@of' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g5]DA.&( qoq<dCt3 R5~m"bE C8SNSeg template < typename T >
dNmX<WXG class assignment
n m$G4Q {
_$x *CP0( T value;
C_&tOt public :
0a;zT
O/"v assignment( const T & v) : value(v) {}
4ov~y1Da) template < typename T2 >
Qx#)c%v\\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
dz DssAHy } ;
.j,&/y& r+obm)Qtp zXO.NSC[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jtJU5Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O~1p]j UzRF'<TWf S!c@6&XJm? Lg53
Ms% class holder
x@x@0k`A2 {
:\cJvm public :
[r~lO@ template < typename T >
{=Y&q~:8v assignment < T > operator = ( const T & t) const
Lf<9GYNy>` {
$t?e=#G return assignment < T > (t);
e1a %Rj~ }
=sJHnWL[ } ;
[C#pMLp,~ *]k"H`JoFC n*|-"'j 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Fs~-exY1 "R]K!GUU static holder _1;
`hhG^O_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2Ki/K( L~zet-3UNf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6ns_4,
e 而不用手动写一个函数对象。
+d15a%^` ~-zC8._w3r (\_d'Js(; a+Nd%hoe 四. 问题分析
3sNq3I 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
"*WXr$ 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。
hWJc
A.A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
IVKE dwA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1 ErYob.p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_E 8SX
v we?#)9Q< 五. 问题1:一致性
U3QnWPt}> 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?|
O*7~t17 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;RYKqUE [HfFC3U struct holder
G)`MoVH1 {
LdL\B0^l //
djp(s$:{4 template < typename T >
O@$i T & operator ()( const T & r) const
C\[UAxZ3X {
.42OSV return (T & )r;
C?J%^?v }
glUP } ;
.})8gL7V YWdvL3Bgk, 这样的话assignment也必须相应改动:
_X/`4 G )$i3j
1[; template < typename Left, typename Right >
D.}b<kDD class assignment
:
Dlk`? {
|szfup~5es Left l;
VN;M;fMs Right r;
Y]Q*I\X public :
)c/BDC7g assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"/=xu| template < typename T2 >
WBdb[N6\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
VP&lWPA}\$ } ;
ShP V!$0 TjdY Ck]' 同时,holder的operator=也需要改动:
IU}`5+:m I1jF`xQ&0 template < typename T >
Q[^d{e*l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9|,AhyhO {
(@9-"W return assignment < holder, T > ( * this , t);
5=\b+<pE }
R!ij CF\ |V5H(2/nk 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。
o=}?aC3I 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ho. a93 :csLZqn[ return l(rhs) = r;
{s]eXc]K} 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。
BVDo5^&W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<T>f@Dn, WqO*vK!t template < typename Tp >
c`cPGEv class constant_t
Yy]Henw; {
$ hapSrS const Tp t;
(H7q [UG| public :
Vow+,,oh constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.*{LPfD| template < typename T >
YDJc@*D const Tp & operator ()( const T & r) const
3ly|y{M", {
fQdQ[ return t;
pe8MG(V }
a>6p])Wh } ;
\uH;ng|m Rh|&{Tf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ek<U2C_u# 下面就可以修改holder的operator=了
z!tHn# 1?;s!6= template < typename T >
IZGty=Q_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D
KOdqTW {
W=drp>Uj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{fWZ n }
Sk xaSJ" #+$z`C` 同时也要修改assignment的operator()
Bs*s8}6 8in8_/x template < typename T2 >
r QF%; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SrxX-Hir 现在代码看起来就很一致了。
9S}PCAA; _kfApO)O 六. 问题2:链式操作
q%l<Hw6{z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
a"EXR-+8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
MWB?V?qPSC 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
{v(3[7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
8@!SM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ouujd~b+ G8@%)$A template < typename T >
F -m1GG0s struct result_1
pdM|dGq^ {
|"arVde typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(Xx
@_ } ;
zT@vji%Y mYZH]oo 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:
D*b>
l_ xJ4T7 )* template < typename T >
Ty>`r n struct ref
Wjp<(aY[ {
Mw <1 typedef T & reference;
CR<*<=rI } ;
5}f$O template < typename T >
HRk+2'wjAz struct ref < T &>
.d;/6HD[y {
I>:'5V typedef T & reference;
Xo
P]PR`cQ } ;
lw7wvZD 3=z'Ih` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,%u\2M jd#{66: template < typename T >
@E1N9 S?> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&"=inkh {
v+Hu=RZE return l(t) = r(t);
6d,"GT }
f?)qZPM
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]N~*,D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/IgTmXxxj ~&g:7f|X 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
D+RG,8Ht _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%"o4IYV# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e_Y>[/Om +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tUzuel* 最后的布局是:
3N?uY2 Add
#+XKfumLk / \
Yk }zN_v Divide 5
I;=}@]9 / \
Da.v yp _1 3
uu HWN| 似乎一切都解决了?不。
tP`,Egf"g 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。
P
)`-cfg 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。
lgU7jn 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:
VXC_Y Ltc>@ template < typename Right >
o|*,<5t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
${e{# Right & rt) const
?;\YiOTda {
iidK}<o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=*t)@bn }
gq/q]Fm\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iYFM@ta XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
VPK)HzPG, 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
*T 6<'a 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
vAX %i( 4 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@A
g=2\9 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
F&Q:1`y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
R6!t2gdKe@ &}6=V+J; template < class Action >
VsFRG;:\U class picker : public Action
t~e.LxN {
+YXyfTa public :
*PD7H9m picker( const Action & act) : Action(act) {}
gmt`_Dpm$ // all the operator overloaded
Tk)y*y } ;
pX"f " s %/3X\_ 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。
5E4np`J 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:
GDhg
VOW( '(=krM9; template < typename Right >
tMC<\e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=ayl~"bW {
r-=#C1eY& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?bY'J6n. }
zK?[6n89f $5(co)C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%-> X$,Q
: 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。
T=9+ dQTJC
%]O template < typename T > struct picker_maker
H&l/o {
S9-FKjU typedef picker < constant_t < T > > result;
Lk4gjs,V } ;
~#Vrf0w/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ea 0
j} {
o#CNr5/ typedef picker < T > result;
7iT#dpF/A } ;
RWK|?FD\< _>0I9.[5 下面总的结构就有了:
KftZ^mk+p 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。
bt"*@NJ$ 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。
\K55|3~R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x+47CDDu3 至此链式操作完美实现。
rdSkGb 0"LJ{:plz 5@6F8:x}V 七. 问题3
??)IPRv?yF 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。
\\xoOA. k,OP*M template < typename T1, typename T2 >
V& _ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v:|_!+g: {
)$XcO] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PS**d$ S }
?31#:Mg6g+ 7
wH9w 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:
W:'H&`0 G*JasHFs template < typename T1, typename T2 >
wa2?%y_G struct result_2
!UDTNF?1 {
:;HJ3V; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
t,Ss3 } ;
7M7sq-n5z "MOM@4\ 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?
]?M3X_Mq 这个差事就留给了holder自己。
K+p7yZJ f@rR2xZoQ
XOsuRI? template < int Order >
LR%]4$ /M class holder;
0QcC5y; template <>
8Q4yllv4 class holder < 1 >
wO.T"x%X {
NU"Ld+gw public :
B
OKY
X template < typename T >
*:}9(8d struct result_1
Wa.y7S0(@ {
sQwRlx typedef T & result;
zsOOx%
+ } ;
b*Sw")# template < typename T1, typename T2 >
_X;xW#go struct result_2
9(eTCe-~6 {
+6-_9qRq typedef T1 & result;
'(fQtQ% } ;
#\1)Tu%- template < typename T >
UXgeL2`; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2D;2QdO {
/fgy 07T return (T & )r;
@?e+;Sx }
@^R6}qJ template < typename T1, typename T2 >
ld typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=e*S h0dK {
hX4V}kj return (T1 & )r1;
E7mB=bt>= }
ON [F } ;
#l 7(WG !A":L0[7n template <>
<Ukeq0 class holder < 2 >
Smg z} {
[SJ3FZ< public :
#7v=#Jco template < typename T >
Qv1<)&Ft< struct result_1
pm` f?Py {
oDW)2*8yF typedef T & result;
r|av|7R } ;
D qu?mg;L template < typename T1, typename T2 >
;T hn C>U struct result_2
B5v5D[ o5 {
M,w5F5 typedef T2 & result;
$/J4?Wik } ;
;x,yGb` template < typename T >
^J~5k,7jX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Iw;i ". {
?
R!Pf: t return (T & )r;
Y+)qb); }
NWue;u^ template < typename T1, typename T2 >
L
NS O]\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#V9do>Cu% {
$&Lw 2 c0 return (T2 & )r2;
<]Btx;} }
B}fd#dr } ;
Fzmc#? '/2)I8 z#HNJAQ#| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
b]5/IT)@O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
yByxy-~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Mh"iyDGA <H,E1kGw9 return l(i, j) = r(i, j);
bUU\bc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k|4}Do%; }y>/#]X return ( int & )i;
yU|=)p5 return ( int & )j;
fL(_V/p^ 最后执行i = j;
O%s7 }bR3 可见,参数被正确的选择了。
>zX`qv&> dt5`UBvUg UX24*0`\~ VV-%AS6; HC!5AJ&+}v 八. 中期总结
7<0oK|~c# 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
y?'Z' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@+>t]jyz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s{uSU1lQn 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Lky T4HC8n sW]>#e kF-7OX0) EG!Nsb^, "M}3T?0 O tS3!cO\ 九. 简化
OE/r0C<& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
!ZS5}/ZU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
L'HO"EZFj 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
h9Tst)iRi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e'X"uH Xt. +-*/&|^等
Z6fR2A~Q[ 2. 返回引用。
K!a7Hg =,各种复合赋值等
{W'{A 3. 返回固定类型。
O:j=L{,d^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q|_Cj]{ 4. 原样返回。
o0kKf+[ operator,
+2#pP 5. 返回解引用的类型。
nmw#4yHYy: operator*(单目)
.efbORp 6. 返回地址。
7V%b!R} operator&(单目)
<YAs0 7. 下表访问返回类型。
a\m0X@Q operator[]
^!6T,7B B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)O ,+'w? operator<<和operator>>
yRWZ/,9x 1}q(Pn2 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)uO 3v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
E?h'OR@_ L 5Z>+NKQ template < typename Left >
ZMEYF!jN struct value_return
2m,t<Y; {
uCjbb template < typename T >
Ssd7]G+n: struct result_1
!DBaC%TGC {
Wb#ON|.2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Yb348kRF } ;
ua!RwSo Va$JfWef template < typename T1, typename T2 >
s+9b. struct result_2
"y-/ 9C {
Tffdm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yK>s]65& } ;
>mMmc!u>G } ;
V9;O1 +7Qj%x\ ejpSbVJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Bgs,6: \ccCrDz 下面我们来剥离functor中的operator()
B/K{sI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@<$_X1)s E9Hyd #A return l(t) op r(t)
^.>XDUO F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S[y?> return op l(t)
TUi< return op l(t1, t2)
/mQ9}E4X return l(t) op
s;,ulME return l(t1, t2) op
YH3[Jvzf4 return l(t)[r(t)]
=k2"1f~e return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s x) x7 `aM8L 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
a;v;% rs 单目: return f(l(t), r(t));
nm`}Z'&) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.~%,eF;l$ 双目: return f(l(t));
*40Z}1ng return f(l(t1, t2));
15cgmZsS 下面就是f的实现,以operator/为例
xHaoSs*C9 i> PKE. struct meta_divide
}-PV%MNud {
eR!K8W template < typename T1, typename T2 >
+pjU4>) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*}Gu'EU {
?j$*a7[w return t1 / t2;
^ oh%Ns }
u4~(0 } ;
S %(R9N| <xAlp;8m5 这个工作可以让宏来做:
trg&^{D< +zzS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8_uh2`+Bvb template < typename T1, typename T2 > \
0hX@ta[Up static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]*\<k 以后可以直接用
hJGWa%` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Iq(;?_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
o[>p (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
y0
qq7Dmu aR0v qRF )}SiM{g 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
3L%g2` Eq'oy~.oV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)q'~<QxI\ class unary_op : public Rettype
uH8`ipX {
&>z}u&oF Left l;
Bk8 '*O/) public :
6 WEu(}= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kA(q-Re$B* AK5$>Pkvk template < typename T >
u^uo=/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9Jp"E5Ql) {
d5tpw$A return FuncType::execute(l(t));
p&(~c/0 }
?p!+s96 2O)2#N template < typename T1, typename T2 >
W'M\DKJ? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l|K`'YS!<{ {
Y\ G^W8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
:@q9ll`6u }
nwAx47>{ } ;
T(6B, 8Zvh"Z? f>C|qDmT 同样还可以申明一个binary_op
6882:,q ! jb{q bq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x_|: 3I class binary_op : public Rettype
0 ;ov^] {
LdY aJh~h Left l;
|h65[9DMP Right r;
-}r(75C public :
^Sz?c_<2P binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d
3}'J od~`q4p1(- template < typename T >
js8\" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.j 0]hn] {
z/t:gc. return FuncType::execute(l(t), r(t));
;t}ux }
7<%Rx19L*
LYX\# template < typename T1, typename T2 >
5s2334G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\ |9KOulr {
Zx}.mt#}8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[/I1%6; }
vH^^QI:em } ;
`)R@\@jt $[P>nRhW JTg0T+ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
1eDc:!^SD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
rKys:is DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
:cK;|{f 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
uH-*`* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T4{&@b
0* 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
CfnRcnms 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
eX>X=Ku 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
JSQ*8wDcl 下面是修改过的unary_op
84*Fal~Som tr\Vr;zd template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
DqHVc)9 class unary_op
20f):A6 {
W[3)B(Vq<E Left l;
6\9 9WQ >AW=N public :
'yM )>]u" gaJIc^O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&xqr&(o
<&'r_m template < typename T >
@kKmkVhu* struct result_1
9{bzxM {
uOrvmb typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0fPqO2 } ;
QPfS3%p` 5yQv(<~*G template < typename T1, typename T2 >
=#<hT
s struct result_2
yX(6C]D {
EhybaRy;C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`8TM<az-L } ;
<8At= U 0\jOg template < typename T1, typename T2 >
va8V{q@t' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r Q'tab.,] {
ys;e2xekg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
morI'6N }
<5(8LMF S~F:%@,* template < typename T >
T}[W')[s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
As (C8C< {
h& (@gU`A return OpClass::execute(lt(t));
r<O^uz?Di }
rA9x T` C<fNIc~. } ;
)B*?se]LJ ?4Z0)%6
jl2nRo 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
)
ZOmv 好啦,现在才真正完美了。
S_:(I^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
@6$r|:]G- ooIMN = template < typename Right >
>UJ&noUD#: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
),\>'{~5& {
`z)!!y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}]zmp/;a }
GGF;T&DWad 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。
{zUc*9 {7eKv+30 n/8Kb.Vf Xx|&%b{{r _T5~B"* 十. bind
5.[{PJ]bq 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。
9$Mi/eLG2N 先来分析一下一段例子
dY\"'LtF e|Sg?ocR `z` `d*_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
!icpfxOpjQ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AD?DIE(v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
qW7"qw= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0dkM72p 我们来写个简单的。
R[&lk~a{= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@?B=8VHR 对于函数对象类的版本:
[k'Ph33c <YeF?$S} template < typename Func >
j5'Jp} struct functor_trait
0!vC0T[ {
E;4Ns typedef typename Func::result_type result_type;
Y[~6f,?^ } ;
)i_FU~ LRq 对于无参数函数的版本:
J82{PfQ" }=;>T)QmMO template < typename Ret >
BRD'5 1]| struct functor_trait < Ret ( * )() >
rIb[gm)Rk {
Ve8! typedef Ret result_type;
2/7=@>| } ;
)b%c]! 对于单参数函数的版本:
/a$+EQ$ T![K
i template < typename Ret, typename V1 >
xu:m~8% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hx^a&" {
S-rqrbr|AT typedef Ret result_type;
#`p>VXBj! } ;
KV5lpN PC 对于双参数函数的版本:
1=;QWb6 Z@[,"{Sn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(j~V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<{) 4gvH {
&1h3o^K typedef Ret result_type;
sd[QtK^ } ;
kH&ZPAI 等等。。。
s^oNQ} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+
kF[Oh# 0wkLM-lN template < typename Func >
{cv;S2 struct func_return
_#gsR"FZ$ {
bY2Mw8e% template < typename T >
^J
RTi'v struct result_1
zl:D|h77 {
9#(QS+q~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[*vN`AfE } ;
d_,tXV"z& m@,>d_|-K- template < typename T1, typename T2 >
g\-3c=X struct result_2
S!q}Pn {
Lq [wabF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2:N_c\Vi } ;
q],R6GcVr } ;
P\s+2/ - X_w& od}x7RI%m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cLU*Tx\ Dy@\!F template < typename Func, typename aPicker >
9(l'xu X class binder_1
=_dd4`G&< {
cP2R24th Func fn;
&JlR70gdHi aPicker pk;
.zAafi0 public :
ziycyf.d 1hviT& template < typename T >
Uu
X"AFy~\ struct result_1
s4$m<"~ {
4sj%: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nwo!A3w: } ;
IA^)`l 7H I.u,f:Fl' template < typename T1, typename T2 >
3rY /6{ struct result_2
D%idlL2%J {
>>bYg typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_cw^5 } ;
kV rT? +2}(]J=- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,&?q}M tlERis template < typename T >
'r n;|K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.:ZXtU {
&iOtw0E return fn(pk(t));
Hm*vKFhz }
3K!0 4\ template < typename T1, typename T2 >
|2<f<k/UT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
02^(z6K'&? {
1:!rw,Jzl` return fn(pk(t1, t2));
R$fIb}PDr }
T+nC>}*jgJ } ;
0o|,& K _A|\.(t W>s'4C` 一目了然不是么?
C9H11g7{ 最后实现bind
<M OL{jan ,;P`Mf'YC \u_v7g template < typename Func, typename aPicker >
gwaC?tf[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/mwr1GU {
un^IQMIh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_O;~
}N4u }
!;*2*WuO; ,*Z[P%<9 2个以上参数的bind可以同理实现。
WJU NJN 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。
OPY/XKyY, !;aC9VhSU 十一. phoenix
]2Fo.n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
FFeRE{,
|J Q:.h for_each(v.begin(), v.end(),
j' *p (
x\hn;i< do_
!J=;Z9 [
WQLL[{mhS cout << _1 << " , "
TJ[jZuT: ]
gZEA;N:H%< .while_( -- _1),
DVoV:pk cout << var( " \n " )
q&$0i )
CotMV^ );
y [9}[NMZ A%*DQ1N 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:
R,w54}, 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
T :S{3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Df,VV+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Px7g\[] inv{dg/2 /9+A97{ template < typename Cond, typename Actor >
A Wh*<H class do_while
lZA>L,
\d {
aho<w+l@ Cond cd;
]<;i}n|
< Actor act;
WUWb5xA public :
Rf(x^J{ template < typename T >
@
U8}sH^ struct result_1
~:}XVt0%8 {
qv*uM0G6i typedef int result_type;
4fu\3A& } ;
"4k=(R? ckjVa\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%M)oHX1p Cb%.C;q template < typename T >
Bd oC6H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fpK0MS]=b {
1yaIV+_y/ do
Z:Y.":[
Qi {
Bx}0E act(t);
LJNie* }
9 /Ai( while (cd(t));
C|d!'"p return 0 ;
!:5`im;i }
K?Xo3W%K } ;
1[/$ZYk: K]pKe"M P$6f +{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:YJ7J4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
[%iUg\'7d 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^Q)gsJY|I 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
,4>WLJDo 下面就是产生这个functor的类:
/Xu;/MMpd3 Z:o
86~su
TCKI template < typename Actor >
2.Eu+*UC class do_while_actor
kJvy<(iG {
ngkeJ)M0$ Actor act;
'^F|k`$r public :
\;B$hT7z* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Zn<(,e Gx h~ template < typename Cond >
4j@kMe;RjZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_> |R-vQ8 } ;
,+NE: _ tgvpf/cQ "\zj][sL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_Xk03\n6 最后,是那个do_
csFJ5 R%)2(\ RlslF9f class do_while_invoker
j""y2c1 {
.,ppGc|* public :
LG Y!j_bD template < typename Actor >
_8x'GK
tU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;vI*ThzdD {
I_zk' return do_while_actor < Actor > (act);
{+/
.5 }
g]==!!^<D } do_;
0?6If+AC :?$Sb8OuIL 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
){:q;E]^fB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/H%<oAjp6 最后来说说怎么处理break和continue
\2].|Mym 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
N
o_$!)J. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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