一. 什么是Lambda
npcBpGL{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Kxc$wN< 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
R+K&<Rz f WjS) K#UA M. l5';?>!s class filler
J(0 =~Z[ {
~,!hE&LE~ public :
AKKU-5
B9c void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v?D
kDnta } ;
7e4tUAiuU N~}v:rK>g d =(Yl r 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4 uy @ { R%N#G<^R )SL@>Cij N(-%"#M$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
CESe}^)n #~URLN k;fnC+Y$s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~I\r1Wj; :qCm71* c+b:K =*:[(Py1 二. 战前分析
1s}``1> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
FJjF*2 . 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
bpF@}#fT DtF![0w/ U.pr} hq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2w x[D /* --------------------------------------------- */
6"7:44O;G vector < int *> vp( 10 );
rY[3_ NG% transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
p-T~x$"c| /* --------------------------------------------- */
h=v[i!U-eY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K4?t' dd] /* --------------------------------------------- */
9{9#AI.G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{hs2?#p /* --------------------------------------------- */
Io,/ +#| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fz<|+(_>J /* --------------------------------------------- */
F;d%@E_Bc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SgCqxFii vy{rwZ$ k lP{yxU'n dr,B\.|jC 看了之后,我们可以思考一些问题:
%S
>xSqX 1._1, _2是什么?
%2@ Tj}xa 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。
~>N`<S 2._1 = 1是在做什么?
.*RB~c
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。
3xmiX{1e 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。
Ad}-I%Ie z&C{8aQ' ]b0zkoD9< 三. 动工
dDv{9D, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+X* F<6mZ R\9>2*w */%$6s~ zK'
_e&* template < typename T >
lgCHGv2@ class assignment
Vr&el {
3JlC/v#0 T value;
'WKu0Yi^' public :
]97Xu_ assignment( const T & v) : value(v) {}
wq:b j=j template < typename T2 >
AI^AK0.L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
V9 +xL 1U# } ;
[<en1 ]6a/0rg:t l1-4n*fU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
t/v@vJ`vSH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1zb$5 {,| q=P
f^Xp DHh+%|e ;eS;AHZ class holder
x\Nhix}1D {
*fxep08B public :
9O),/SH;: template < typename T >
kbfuvJ> assignment < T > operator = ( const T & t) const
w;N{>)hv {
(A7T}znG return assignment < T > (t);
+O|_P`HBoI }
t!6\7Vm/ } ;
z{Hz;m:*_ ]sX7%3P 68vxI|EZ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
qJ\X~5{ /'-:=0a static holder _1;
1k!D0f3qb Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o8w-$
Qb NY~ dM\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V8-4>H}Cb/ 而不用手动写一个函数对象。
I'x$,s
]a78tTi z
VnIr<!8_ ?2H{^\<(e 四. 问题分析
=Ov9Kf 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
PqTYAN&F 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
S|l&fb n 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.?A'6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
CoKiQUW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_Mlhumt #o"tMh!f 五. 问题1:一致性
[fd~nD#. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?A|zRj{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ymHKcQ a a4$'8s struct holder
k"t>He {
,Yo: &>As //
pMOD\J:l, template < typename T >
mG
X\wta T & operator ()( const T & r) const
}K?F7cD {
ri,2clp return (T & )r;
^n
t~-% }
FSv1X } ;
P;jlHZ 9?O ,bxz]S1W 这样的话assignment也必须相应改动:
eDuX"/kHA cnbo+U template < typename Left, typename Right >
xOhRTxic class assignment
KvGbDG {
~M*7N@D Left l;
0(\p<qq Right r;
I I&< public :
!!9{U%s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S3; lKr template < typename T2 >
9wzwY[{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(yfXMp,x } ;
f7.m=lbe .6LS+[ 同时,holder的operator=也需要改动:
(:JjQ`i k/U>N|5 template < typename T >
@#A!w;bz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f KHse$?_ {
l4zw]AYk+X return assignment < holder, T > ( * this , t);
j+nv=p }
D6Dn&/>Zp )x)gHY8; 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。
,|A{!j` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f7ZA837Un !h?=Wv
==] return l(rhs) = r;
("b*? : B 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。
2av*o~|J*: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`6UtxJSx RFB(d=o5S template < typename Tp >
5 1"8Py class constant_t
$ND90my {
2!BsEvB( const Tp t;
Xty#vI public :
0juDuE? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
RU7!U mf template < typename T >
y>)MAzz~\ const Tp & operator ()( const T & r) const
_%;M9Sg3 {
- {0g#G return t;
bK?MT]%}r }
RNvQ } ;
-nOq \RYV MJA~jjy4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
86y%=! bS 下面就可以修改holder的operator=了
Tn /Ut}]O lf6|. template < typename T >
k},> ^qE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jx'2N~$ {
[1Uz_HY["3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TqAtcAurM }
IKo;9|2U _=?2 3 同时也要修改assignment的operator()
|UYED%dC <&6u]uKrW template < typename T2 >
}s(C^0x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SD^E7W$? 现在代码看起来就很一致了。
t{6ap +%L qfa}3k8et 六. 问题2:链式操作
/z#F,NB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b[yE~EQxr 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。
*Wso3 6an 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。
e6 2y 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。
Li]k7w?H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
cLAesj (_U^ template < typename T >
,z G(u 1 struct result_1
c_Tzyh7l4 {
Q-(Dk?z{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<XvYa{t]{ } ;
ogJ<e_m ewym1}o 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:
u1N1n;# *Q5x1!#z# template < typename T >
vtZ?X';wh struct ref
M/} aq {
9T?64t<Ju typedef T & reference;
n]v7V&mj\ } ;
@mNJ=mEV template < typename T >
LN\[Tmd & struct ref < T &>
drIK(u\_ {
y?Onb3% typedef T & reference;
&XtRLtgS } ;
Z%e|*GS{ [;FofuZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,Bf(r "wINBya'M template < typename T >
$_FZn'Db6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`.8UKSH+ {
;`X~ k|7K return l(t) = r(t);
-dG,*0 > }
]F+K|X9- 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
s7"i.A 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?+\E3}: r[!(?%>j 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
GS4_jvD- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Vo >Xp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s!de2z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-TS?
fne) 最后的布局是:
L/fRF"V Add
t%$@fjz / \
Q6x% Divide 5
!^L-T?y.2 / \
W+hV9 _1 3
H;y}-=J+ 似乎一切都解决了?不。
v ):V 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。
<[<247% 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~LU\Ct 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:
O,irpQ nh0&'hA template < typename Right >
mgcN( n1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Vhph`[dC{ Right & rt) const
W_}/ O'l{ {
$20s]ywS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d1bhJK }
FWY[=S 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pBU]=[M0 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。
%w:'!X>< 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。
_-TOeP8#94 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。
|X 3">U +- 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。
WK4@:k
m6) 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?
_z]v<,=3M 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:
]/44Ygz/ +'%\Pr( template < class Action >
f[}|rf class picker : public Action
&I)\*Ue2t {
o(Kcs-W2 public :
aTClw<6} picker( const Action & act) : Action(act) {}
i6 L // all the operator overloaded
?gG, t4D } ;
! TDD^ !tBeuemN% 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。
MS{{R+& 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:
?4sJw: )&z4_l8`= template < typename Right >
g ;LVECk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BSDk9Oc {
QS;F+cmTh return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pYh!]0n }
waQtr,m) G/(*foT8SE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pL)xqKj 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。
{MxnIg7' nsl*Dm"*F template < typename T > struct picker_maker
>%h7dC3h {
$',3Pv typedef picker < constant_t < T > > result;
I.9o`Q[8& } ;
qguVaV4Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Z(UD9wY5m {
nuxd S, typedef picker < T > result;
XN(tcdCG } ;
Y}/c
N\ 5qiI.) 下面总的结构就有了:
[Auc*@ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
X'@f"= v9k picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
^K.*.| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?`aTu:1#Z 至此链式操作完美实现。
B@-"1m~la? R'Eq:Rv~;^ 7V'Le2T' 七. 问题3
HL8(lPgS 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
>-zkB)5<,# :A#+=O0\z template < typename T1, typename T2 >
pg!`SxFD ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!EM#m@kZ{ {
`oVB!eapl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jE*Ff&]%m }
gDv$DB8- 7t3X`db 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:
O4N-_Kfp/ Efvq?cG& template < typename T1, typename T2 >
X(b1/lzA struct result_2
> [8#hSk {
%wtXo BJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!%wdn33" } ;
%ZuLl( 117c,yM0 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?
qg)qjBQwA 这个差事就留给了holder自己。
b"&E,=L k#?|yP: [G=:?J,P template < int Order >
IhwN],-V class holder;
*(p7NYf1 template <>
gg(k7e class holder < 1 >
q-H&5K {
*.3y2m,bZ public :
Hh@2 m\HA template < typename T >
S?2YJl8B struct result_1
L&'l3| {
b@!:=_Mr typedef T & result;
4]IKh,jT } ;
TwUsVM(~ template < typename T1, typename T2 >
V pH|R struct result_2
?y46o2b*) {
?eVj8 $BQo typedef T1 & result;
!")WZq^` } ;
QheDF7'z template < typename T >
4a?r` ' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ivD^HhG {
e lay
=%) return (T & )r;
9GE]<v,_[ }
w_GLC%|7 template < typename T1, typename T2 >
Z>&K&ttJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}|,EU!nDi {
xh`Du|jvm return (T1 & )r1;
NU(^6 }
l:x_j\ } ;
g&XhQ.aa l)H9J]
template <>
(<n>EF# class holder < 2 >
#]igB9Cf)w {
=:;YTie public :
HI z9s4Y_ template < typename T >
7fUi?41XA struct result_1
\1~I04'= {
o3fR3P%$ typedef T & result;
kv/(rKLp* } ;
98=XG1sQ@ template < typename T1, typename T2 >
Iht@mE struct result_2
5qeT4|
Ol {
V54q"kP,@. typedef T2 & result;
WVinP(#nfM } ;
> e;]mU`, template < typename T >
"\}21B~{7' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xTGP {
b5[f 5 return (T & )r;
]S*E }
[GOX0}$? template < typename T1, typename T2 >
r,QJG$ Jo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GCZu<, {
P"2Q&M_/ return (T2 & )r2;
.0?ss0~ }
OCvml 2
vP } ;
3LT+9ad2d IruyE(;HS q#.rYzl0 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> >。
5c*p2:] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w/hh
4ir 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-,[~~ |dW2dQ return l(i, j) = r(i, j);
u=1B^V,6V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2LtU;}7s 9@kcK return ( int & )i;
b,=,px return ( int & )j;
u XaL 最后执行i = j;
;b{pzIe= F 可见,参数被正确的选择了。
Z3LQl( X}_QZO=z |TC3*Y C]aOgt/U g%@]z8L 八. 中期总结
)6PJ*;p- 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:
6z1aG9G 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e5]&1^+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
p,3go[9X:R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1\M"`L/ Y*]l|)a6_] tf.q~@Pi aNuZ/9O /zChdjz !7kAJG g 九. 简化
d=Rk\F'^J 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。
xCDA1y;j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?,A}E|jZ 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:
^bZ<9} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l5":[C$ +-*/&|^等
awj} K 2. 返回引用。
+?4*,8Tmmz =,各种复合赋值等
B}l}Aq8 3. 返回固定类型。
]6?c8/M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
B^Rw?:hN 4. 原样返回。
e/m'a|%: operator,
~@)-qV^~ 5. 返回解引用的类型。
u&l>cJ' operator*(单目)
A?6{ 6. 返回地址。
IPr*pQ{;c operator&(单目)
_oMs
`"4K 7. 下表访问返回类型。
u"Hd55"& operator[]
]$XBd{\D{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'6dD^0dZ operator<<和operator>>
?,+C!R? 8CN7+V OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
.MzP}8^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*`QdkVER 7 ~% template < typename Left >
I;kUG_c(4 struct value_return
)ZQ9a4% {
/64^5DjTh template < typename T >
bH)8UQR% struct result_1
mBD!:V' {
z9);e8ck typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O>o}<t7 } ;
,h5-rw' ]C!Y~ template < typename T1, typename T2 >
c?V*X- struct result_2
!lt\2Ae {
j4
& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e{rHO,#A> } ;
E=tx.h4xG~ } ;
]B-$p p JK^B +. `)(
<g 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]%Q]C
8[C [/fwt! 下面我们来剥离functor中的operator()
P/1UCITq} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^&Rxui Dry;$C}P return l(t) op r(t)
bTy'5" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#QyK?i* return op l(t)
#K,qF* return op l(t1, t2)
p*W ZY=Q return l(t) op
ZjI/zqBm return l(t1, t2) op
a*n%SUP return l(t)[r(t)]
luxKgcU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
coP$7Q . *l'$pJ X 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:
Rcx'a:k 单目: return f(l(t), r(t));
dc@wf;o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S1^Mw;?P 双目: return f(l(t));
Qig!NgOM return f(l(t1, t2));
y\f 8Ird 下面就是f的实现,以operator/为例
x#e\H
F !k??Kj struct meta_divide
5P t} {
(+Nmio template < typename T1, typename T2 >
H7XxME static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)}9}"jrDlx {
d(B;vL@R2V return t1 / t2;
*~oDP@[S }
ht
cO
~b } ;
o?
xR[N-J !CMVZf;u 这个工作可以让宏来做:
\,IDLXqp =smY/q^3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JA(q>>4 template < typename T1, typename T2 > \
9(evHR7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_2n/vF;I+_ 以后可以直接用
@_(@s*4W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=<W[dV=W 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
Yw1q2jT (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。。。)
?(L?X&)v 0c;"bA0>Sx Nn4Kt,KY 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
I$qtfGr zs^\zCb8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P>,D$-3 class unary_op : public Rettype
F^v{ Jqc {
Uz8C!L ">C Left l;
8o5^H> public :
}8KL]11b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v__Go kj- 9-<V%eNX template < typename T >
(%IstR|u: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q-%=ZW Z {
[5#/&k{ return FuncType::execute(l(t));
MZF ;k$R }
,O`*AzjS5Q U`4Zj1y template < typename T1, typename T2 >
+|w~j#j9` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WC&Ltw8 {
83(P_Y: return FuncType::execute(l(t1, t2));
J)&+y;. }
`\uv+^x{ } ;
v2z/|sG ?S7:KnU>K Z- Ae'ym 同样还可以申明一个binary_op
.Bn2;nO Q$5:P& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
} R6h class binary_op : public Rettype
Hx0,kOh) {
VDN]P3 Left l;
kpUU'7Q Right r;
6$.Xj\zl public :
4hz,F/ I binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hfc!M2/w ^%@.Vvz< template < typename T >
fJV VW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c?Qg:yU {
!XC7FUO return FuncType::execute(l(t), r(t));
e28#Yh@U }
pQ\ [F a5&j=3)| template < typename T1, typename T2 >
E6)mBAE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o%5Ao?z~ {
Xy<KvFy return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[: j_Y3-9 }
s3^SjZb } ;
K`<P^XJr p}z0(lQ*~ ?xs0J 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
d(XWt;K K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s1q d/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5gEK$7Vp 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
;_t on?bF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`lzH:B 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(*]Y<ve 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\O~P
!` 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/#5ZP\e 下面是修改过的unary_op
j>23QPG`6U Q0-~&e_' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}OFk.6{{&v class unary_op
"{lnSLk {
V
ZGhF!To Left l;
ZAwl,N){ (PF (,B public :
* UC^&5: m|[Hhw=f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d8 po`J#nb NKws;/u template < typename T >
^D)C|T struct result_1
5KzU&!Zh9 {
3*<W`yed typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V96BtVsB } ;
P+a&R<Dj4 zZ63
P template < typename T1, typename T2 >
W2^R$"U struct result_2
\b->AXe8 {
4M}/PoJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!O*n6}nPE } ;
Aj_}B. CAO$Zt template < typename T1, typename T2 >
r|+Zni] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_+i-) {
(_2eiE71 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_C?K;-v} }
)? xg=o/? FB""^IC?W template < typename T >
Qk=
w ,` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%{Gqhb=u\ {
i~4Kek6,I return OpClass::execute(lt(t));
(@ Bw@9 }
%zGPF kI]1J } ;
W!g
, Ua4} dW[w u4Sa4o 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@0G}Q 好啦,现在才真正完美了。
Oe?nX> 现在在picker里面就可以这么添加了:
Aq-v3$XL ~vgW:]i template < typename Right >
&8N\
6K= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/Wa+mp {
aaBBI S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
C9fJLCufC }
eWFlJ;= 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。
\%K6T)9 |D\ ukml w v1R
]3} 8n56rOW! ]b[3 th* 十. bind
7M4iBk4I 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。
rkD(KG9E 先来分析一下一段例子
BjShK+Y hk~s1" Tb}b*d3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
=Ij;I~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^t| %!r
G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$wBUu 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
3KqylC&. 我们来写个简单的。
-+z^{*\;N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yVW )DQ4? 对于函数对象类的版本:
g,.iM8 )t|M)z J template < typename Func >
R_-.:n%.z struct functor_trait
^*ZO@GNL {
(h
E^<jNR typedef typename Func::result_type result_type;
m$U2|5un& } ;
uG/Zpi 对于无参数函数的版本:
Ts.61Rx rx%lL template < typename Ret >
1v`*%95 struct functor_trait < Ret ( * )() >
V
]Z{0 {
1>n@`M8} typedef Ret result_type;
ZM\Z2L]n } ;
/:B!hvpw 对于单参数函数的版本:
{`{U\w5Af UF?qL1w template < typename Ret, typename V1 >
9Y0w
SOSW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BYRf MtT@+ {
$~_TE\F1 typedef Ret result_type;
p2\@E}
z } ;
y<kW2<? 对于双参数函数的版本:
-_B*~M/vV` \\6/" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:
xW.(^(d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|SCO9,Fs {
QO~!S_FRH typedef Ret result_type;
^`ny]3JA } ;
\:8
>@Q 等等。。。
)A,MTi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L~>pSP^a (r.[b template < typename Func >
ym^ struct func_return
FK<1SOE {
sZ_+6+ : template < typename T >
"luMz;B struct result_1
Tw8$6KUW {
bDK72cQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`-IX"rf } ;
RAPR-I;{ &Yb!j template < typename T1, typename T2 >
}Dp/K4 struct result_2
F@UbUm2o {
w6aq/m"' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WTbq)D(&[_ } ;
?`8jn$W^ } ;
@X5F$=aqZr {%gMA?b|" m5`<XwD9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/?VwoSgV^ H85JMPZ7
template < typename Func, typename aPicker >
Mh3Tfp class binder_1
lk;4l Z {
4SlEc|'7@ Func fn;
B:;$5PUTc aPicker pk;
hv
(>9N public :
+VT/c 05hjC template < typename T >
m9M#)<@* struct result_1
RzhAXI= {
fRh}n ^X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&L`^\B]k| } ;
&PZ&'N|P (X zy~l< template < typename T1, typename T2 >
owQSy9Az struct result_2
9lqH {
%[B^b)2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P8[rp } ;
%>Q[j`9y C8Ja>o2' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_3%eIyk4T YpJJ]Rszg template < typename T >
4Dy|YH$>S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g|TWoRx: {
y~Z7sx0 return fn(pk(t));
hU'h78bt( }
|tN:o=
6 template < typename T1, typename T2 >
m941 Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lo,uH`qU {
ZSvU1T8 return fn(pk(t1, t2));
9$f% }
T{:8,CiW } ;
L;h|Sk]{ *[Im]. swKqsN. 一目了然不是么?
*47HN7 最后实现bind
;W{2\ Es G,e!!J u+
b `aB template < typename Func, typename aPicker >
Zz?)k])F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>=1A a,_tc {
uN&UYJ'B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
muAgsH$/ }
i0nu5kD+d i&^]qL|J 2个以上参数的bind可以同理实现。
1z3>nou2{ 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。
x3:d/>b )LAG$Cn 十一. phoenix
*b7evU *1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+;T\:'CU _1G;!eO for_each(v.begin(), v.end(),
Dy&{PeE! (
jr(|-!RVMN do_
6<fcG [
& LhQr-g cout << _1 << " , "
\
[bJ@f*." ]
MFn\[J`Ra .while_( -- _1),
|G)P
I`BH cout << var( " \n " )
VpX*l3 )
Ji.FG"h+2 );
xwub-yz .Zc:$"gDu 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:
rn]F97v@] 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
QtA@p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r:M0#
2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@HE<\Z{ KI (&-I-#i N6Dv1_c, template < typename Cond, typename Actor >
z+KZ6h class do_while
#+H3b!8= {
>}B53.;.k Cond cd;
d ATAH}r& Actor act;
F. I\?b public :
#y'p4Xf template < typename T >
$F1Am% struct result_1
>y+?Sz! {
W/VEB3P>Z typedef int result_type;
drvz
[
9; } ;
J|
1!4R~ 85q!FpuH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
kZ;Y/DH cSjX/%*!m template < typename T >
]@m`bs_6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'Z|Czd8E {
2UopGxrPKw do
p0D@O_
:5 {
vuZ'Wo:S{ act(t);
b'I@TLE') }
>3,}^`l while (cd(t));
(Vn3g ra return 0 ;
qT01@Bku }
PzT@q\O } ;
8?rq{&$t .@\(ay \p%D;g+c 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`4e| I.`^r 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。
(Q.tH 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。
HIUP
=/x 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。
;I6C`N 下面就是产生这个functor的类:
E
B!
,t Ffd4c xVrLoAw template < typename Actor >
S~W;Ld<>fB class do_while_actor
L3\(<[ {
{{)pb>E Actor act;
*q;83\ public :
XjmAM/H4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)` S5>[6 JE# H&]
template < typename Cond >
i ~)V>x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e(FT4KD~ } ;
YDZB$?&a WqS$C;]% 'e6J&X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xTqP`ljX 最后,是那个do_
4;(W0RQa :;IZ|hU e.Jaq^Gw| class do_while_invoker
z@~mu {
ulk/I-y public :
` +)Bl%* template < typename Actor >
)TBm?VMe do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s2F[v:|Wq {
j3S!uA?
return do_while_actor < Actor > (act);
Xc&J.Tw#4* }
wod(P73? } do_;
}9 N-2] uZ+"-Ig 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N/1xc1$SB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K,+z^{Hvh 最后来说说怎么处理break和continue
7W+{U02O 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。
Q=Q&\.< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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