一. 什么是Lambda
LDegJer-v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U>n[R/~] 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,
^4IJL", RSAGSGp \6AM?}v 5Y;&L!T class filler
p63fpnH {
PC5$TJnj3 public :
wtbN@g0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q"269W: } ;
#y&5pP:@ zn/>t-Bc zZd.U\"2 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Lt~&K$t7~ J<0sT=/2$ _*z^PkH fNda& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\hBzQ%0 3ylSO73R C6g p}% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
SWtqp(h]' IT#Li bR}fj.gP `s69p'<;p 二. 战前分析
k v_t6 (qd 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。
{^Q,G x( 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
;mI^J=V3 ,dd1/zm <^$ppwk$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ES^JRX /* --------------------------------------------- */
u[SqZftmO vector < int *> vp( 10 );
e)s
l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cD9U^SOS /* --------------------------------------------- */
+mft sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y9-F\t=~ /* --------------------------------------------- */
Sz|kXk6&9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
s-I M /* --------------------------------------------- */
tYgHJ~1L* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
xVYa-I[Z /* --------------------------------------------- */
qHheF%[\5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;Y8>? )zy;!
|Ch,C "J*>g(H53 看了之后,我们可以思考一些问题:
Af@\g-<W_ 1._1, _2是什么?
@+nCNXK 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。
]H{*Z3S 2._1 = 1是在做什么?
O46v 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。
0s Jp,4Vv 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。
_KtV`bF YvuE:ia |Y6;8e`H 三. 动工
MtF^}/0w!` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=[:E '
-9=> O> _ F
qnQ". template < typename T >
y8C8~ -&OK class assignment
'C`Ykjf {
4*o?2P$Q T value;
IMM+g]#e public :
@d^DU5ats> assignment( const T & v) : value(v) {}
RO3q!+a$/ template < typename T2 >
|Vlx: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G{,DoCM5WL } ;
pd`m//G CAx
eJ`Q r9!s@n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9Nna-}e?W 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uzmYkBv d@$bPQQ$, m<k6oev$ )FG/ class holder
@vib54G {
?7lW@U0 public :
oa=TlBk< template < typename T >
*_J{_7pwe assignment < T > operator = ( const T & t) const
_<F;&(o {
N^wHO<IO1 return assignment < T > (t);
=j~:u.hc' }
o%`=+-K } ;
'Q7^bF^ 8sBT&A6&j vf#d 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:
\et2aX ! 0WKS static holder _1;
PJ?C[+& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z]tQmV8e 79}jK"Gc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MwQ4&z#wh 而不用手动写一个函数对象。
O^6anUV0 D@.qdRc3 @^ti*` 3` oOoKX 四. 问题分析
>!lpI5'Z& 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。
E`@Z9k1 ` 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。
3OKs?i3A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T>b"Gj/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f}*:wj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]auqf !\BM 五. 问题1:一致性
v.4G>0 0^ 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?|
n53c}^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3HuGb^SNg @x743}Y\ struct holder
nN-S5?X# {
xs Pt //
)[M:#;,L template < typename T >
x H=15JY1W T & operator ()( const T & r) const
`$6~QLUf {
o[WDPIG return (T & )r;
IoK/ 2Gp }
<-N2<sl } ;
0b
n%L~KU GP %hf{ 这样的话assignment也必须相应改动:
|#SZdXg v@M^ukk'} template < typename Left, typename Right >
/K1cP>oE class assignment
Q[q`)~| {
T*=*$% Left l;
U1lqg?KO Right r;
h9}*_qc&kV public :
mW{> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W\w#}kY template < typename T2 >
4*E5@{D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
fn5-Tnsq* } ;
nP*% N|0 N#-pl:J( 同时,holder的operator=也需要改动:
1 JIU5u) ?YS 3) template < typename T >
SA=>9L,2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
M3|G^q:l {
dkCUU return assignment < holder, T > ( * this , t);
5E~^-wX }
Xxd]j] @@{5]Y 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。
o59$vX, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
XGC\6?L~ _!,
J iOI return l(rhs) = r;
q-_!&kDK" 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^->S7[N? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K5XW&|tY! Av5:/c.B template < typename Tp >
MpZ\j class constant_t
Vr( Z;YO {
y35~bz^2 const Tp t;
2=0HQXXrq public :
0{8L^
jB/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rJCb8x+5a template < typename T >
gM=:80 const Tp & operator ()( const T & r) const
!3mt<i]a" {
#C?M- return t;
hKWWN`;b ! }
=EA:fq } ;
oo7}Hg> xY!ud) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Nf3UVK8LtS 下面就可以修改holder的operator=了
s<k2vbhI vPz7*w template < typename T >
x(eX.>o\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^IIy> {
v}V[sIs} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nM b@
B }
l$EN7^%w "opMS/a"7 同时也要修改assignment的operator()
dpNERc5 p@4GI[ 4 template < typename T2 >
0NC70+4L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T>L?\- 现在代码看起来就很一致了。
lG94^|U A(
vdlj 六. 问题2:链式操作
YE{t?Y\5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*`Vm ncv3 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。
`V\?YS} 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。
}$L63;/H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
+>vKI8g*RH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
* zyik[o )hj:Xpj9# template < typename T >
6:Z8d%Z struct result_1
tLfhW1" {
Cgh84
2% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
NE8W--Cg| } ;
tB,(12@W sTlel& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
PMB4]p%o ow3.jHsLA template < typename T >
}shxEsq struct ref
/kkUEo+ {
/YF:WKr2 typedef T & reference;
'D
?o^ } ;
oR=i5lAU template < typename T >
|.UY'B struct ref < T &>
Q^rR }Ws {
uu,F5<y[ typedef T & reference;
sAL
]N][Y } ;
31G0B_T Y6sX|~Zy 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p T 8?z x}?<9(nE c template < typename T >
Wx{E\ l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~:bdS 4w {
'Uf?-t*LT@ return l(t) = r(t);
6xJffl }
\?^2}K/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Z}dK6h5+' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e:9EP, V1V0T , 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{a:05Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TI<
x;p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
NEri{qxm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Nq6'7'x 最后的布局是:
GN(<$,~g Add
Ms(xQ[#+ / \
_2hLc\# Divide 5
8aP/vToa / \
$Xu3s~:S _1 3
Ytlzn% 似乎一切都解决了?不。
3$k#bC 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
e;6KxvX~ 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。
0^-1d2Z~ 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:
WxGD*% &HM-UC| template < typename Right >
qM(}|fMbN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k*hl"oL"X Right & rt) const
lZcNio {
UPfO;Z`hJ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s.}K?)mH }
\7/yWd{N$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U+)p'%f; 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。
y3dk4s77 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。
LEgP-sW 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。
FRrp@hE 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。
yS\&2"o 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?
NFs 5XpZ~ 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:
D%YgS$p[M$ PX
8 UVA template < class Action >
r<e%;S class picker : public Action
5XZ!yYB? {
@%R<3!3v public :
'+cI W(F? picker( const Action & act) : Action(act) {}
y~
=H`PAE // all the operator overloaded
`um,S } ;
^hC'\09=c MePD:;mm^ 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。
$>XeC}"x68 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
~t`s&t'c| ?0VR2Yb${b template < typename Right >
F3qK6Ah. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
pSw/QO9 {
7C{ yNX# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d!y*z }
<=q}
Nd\ ' [
4;QYw Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G21o@38e 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。
yp.K- `Z?wj@H1` template < typename T > struct picker_maker
;<AcW.jx {
EiW|+@1 typedef picker < constant_t < T > > result;
/fr> Fd } ;
u]J@65~'b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*x"80UXL {
#@S%?`4, typedef picker < T > result;
N6Ud(8* } ;
W_\zx<m %fqR 下面总的结构就有了:
wSTulo: 9 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。
hArY$T&MB picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
TC\+>LXiZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9t"Rw ns 至此链式操作完美实现。
|W">&Rb<t# @c3xUK &_ekA44E 七. 问题3
|^pev2g 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9 E!le=> Sjpx G@k template < typename T1, typename T2 >
kXMp()N8` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G'ykcB._ {
:gh[BeqQ) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?{{w[U6NE }
|cPHl+$nh. o\IMYT 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:
uepyH qLN^9PdEE template < typename T1, typename T2 >
2@&r!Q|1vR struct result_2
|\5^ub,m {
0lfK}
a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>H2`4]4] } ;
vT'Bs;QR !>8~R2 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?
RK>Pe3< 这个差事就留给了holder自己。
K7+yU3 1uw#;3<L O !L`0
=%c template < int Order >
':'g!b`/ class holder;
n_8[bkbi template <>
>:;dNVz class holder < 1 >
*z=_sD?1 {
wbO6Ag@)) public :
C6_(j48& template < typename T >
?Ec9rM\ze struct result_1
RU )35oEV| {
Y?VbgOM) typedef T & result;
{f!/:bM } ;
?9b9{c'an template < typename T1, typename T2 >
aER|5!7(2\ struct result_2
K"}fD;3 {
<AHpk5Sn{ typedef T1 & result;
%\As } ;
Qw5nfg3T template < typename T >
3dShznlf_* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}{aGh I~< {
1gEH~Jmj return (T & )r;
OW:*qY c;: }
Nkdv'e\ template < typename T1, typename T2 >
=8kmFXo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
US6_5>/ {
FqKJids- return (T1 & )r1;
;t`
?| }
EP;/[O } ;
!QUY ( j=_rUc'Me template <>
!*IMWm> class holder < 2 >
~}/Dl#9R! {
l^B.iB public :
E_HB[9 template < typename T >
Qy,^'fSN struct result_1
B~Q-V&@o {
f0Q6sV ZHa typedef T & result;
15$xa_w}L
} ;
?0tg}0| template < typename T1, typename T2 >
.p`4>XA struct result_2
"}]`64? {
# kI> typedef T2 & result;
R#(0C(FI^ } ;
F /b`[ template < typename T >
cpY{o^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hh<H~s [ {
0ju1>.p return (T & )r;
q!c(~UVw }
<t%gl5}| template < typename T1, typename T2 >
wN2+3LY{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(z?HyxRT {
]' mbHkn68 return (T2 & )r2;
\/-c) }
.J#'k+> } ;
@nxo Bc !P 5:Qz ] m]`J|%i 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> >。
&{iC:zp 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3KLUH=)P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z*Sm5i&)_q _MBa&XEM return l(i, j) = r(i, j);
p:,Y6[gMo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~Eut_d ^S#; return ( int & )i;
yTaMlT| return ( int & )j;
-H1=N 最后执行i = j;
@WJ;T= L 可见,参数被正确的选择了。
<QtZ6-;_f
fF:57*ys -F[8ZiZ ^s,3*cAU yr]ja-Y 八. 中期总结
\}-4(Xdaq 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)f.ON36I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g14*6O: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#kg`rrFr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_iwG'a[` 4"@<bKx aCQtE,. c=\tf~}^Ms (5a73%>@ MsB>3 九. 简化
Nk~}aj 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。
` ]|X_!J- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UuG%5 ZC 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:
F[qXIL) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U~
{k_'-i +-*/&|^等
+^I0>\ 2. 返回引用。
GqFx^dY4* =,各种复合赋值等
;yH>A ;,K% 3. 返回固定类型。
CjdM*#9lW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?z
,!iK` 4. 原样返回。
*[MWvs:, operator,
rK~-Wzwu 5. 返回解引用的类型。
*0WVrM06? operator*(单目)
Tw~R-SiS`s 6. 返回地址。
:\TMm>%q
operator&(单目)
>T$0*7wF 7. 下表访问返回类型。
W?7l-k=S operator[]
G1:}{a5i_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
` Xc7b operator<<和operator>>
D?|D)"?qb hW7u#PY OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
9O[IR)O~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[X(m[u '% jzvK;*N template < typename Left >
{sTf4S\S struct value_return
n}p G&&;q {
NW|B|kc template < typename T >
e8a^"Z`a struct result_1
6(|mdk`i {
J,a&"eOZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j KU2 } ;
"tCI_
Zi; #h!+b template < typename T1, typename T2 >
c
'|*{%<e2 struct result_2
|jsI-?%8J {
ktu?-?#0, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
RK# 6JfC3X } ;
!E70e$Th } ;
B`pBIUu cJKnB!iL5 N,t9X7G& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+)jUA]hJ/ F)P:lvp<r 下面我们来剥离functor中的operator()
QE]@xLz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
l;F"m+B!$ ZvY"yl?e return l(t) op r(t)
,%i
Scr,z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T2{e1 =Z7 return op l(t)
V:0IBbh)w return op l(t1, t2)
}_Bo:*9B-o return l(t) op
lH fZw})d return l(t1, t2) op
gt4GN`-k return l(t)[r(t)]
]aN9mT
N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,@"yr>Q9#6 31n"w; 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:
2:LUB)&i 单目: return f(l(t), r(t));
yoE-a
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g&RpE41x 双目: return f(l(t));
Q\oa<R
D5 return f(l(t1, t2));
j/v>,MM 下面就是f的实现,以operator/为例
=^"Sx??V o:8ns m struct meta_divide
L3]J8oEmU {
^&3vGu9 template < typename T1, typename T2 >
2[
sY?C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tqZ91QpW {
z/Lb1ND8 return t1 / t2;
* :"*' }
YznL+TD } ;
_/[qBe +|?a7qM 这个工作可以让宏来做:
Vjs2Yenx %<i sdvF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b:1B
> template < typename T1, typename T2 > \
5nPvEN/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
kH g|! 以后可以直接用
H4Bt.5O* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&-/J~b)" 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
AArLNXzVW (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&& i` 3h
bHS~ >WHajYO" 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
v}>g* @ aru2H6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sbvP1|P8% class unary_op : public Rettype
bbL\ xq^ {
l@Lk+-[D Left l;
0GMb?/
public :
4DIU7#GG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fb
f&bJT St;9&A template < typename T >
G>~/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[_N1
.}e {
-=-^rQx9 return FuncType::execute(l(t));
4'faE="1)S }
^%oH LsY9 TF%n1H-sF template < typename T1, typename T2 >
8YSvBy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$GoS?\G {
zkt~[-jm} return FuncType::execute(l(t1, t2));
M:O*_>KF }
cg )(L; } ;
O!PGZuF qJ" (:~ U& GPede 同样还可以申明一个binary_op
CW;zviH5 Iq|h1ie
m+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
->#wDL!6 class binary_op : public Rettype
II^Rp],> {
ImQ-kz?b Left l;
Rd(8j+Q?ps Right r;
Eq@sU?j public :
!19T=p/:$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?;=7{Ej $7X;FmlG& template < typename T >
$d1ow#ROgy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~vP_c(8f {
qX&+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Gb2|e.z }
l[ko)%7V yO-2.2h template < typename T1, typename T2 >
'"Cqq{* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f$</BND {
eDo4>k"5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.}E<,T }
!:d\A } ;
{?
yRO] D}%VZA}]. 6n:X
p_yO 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
bO6z;D# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gy1kb,MO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%AV3eqghCg 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。
[:,|g;=Y} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
JAW7Y:XB 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。。。
?n<sN" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
//G&=i$ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
XW'7 下面是修改过的unary_op
GDj_+G;tO\ qoan<z7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>$<Q:o}^ class unary_op
q89yW)XG {
+=`w Left l;
uA?a
DjA Q2|6W E public :
7DW-brd
'o_ RC{k2" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I%?M9y.u6 uxrNkZia template < typename T >
1^Q!EV struct result_1
v@X[0J_8 {
G4F~V't typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8Z@O%\1x6 } ;
L8;`*H .<P@6Jq template < typename T1, typename T2 >
4[0.M struct result_2
3e[k 9` {
XF4NRs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<
Lrd(b; } ;
wS2N,X/Y +c'I7bBr template < typename T1, typename T2 >
Tq6@
1j6p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:Ea]baM" {
{-IRX)m* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YkV-]%c }
%D^j7`Z v^IMN3^W template < typename T >
(+\K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4_eFc$^ {
=2wy;@f return OpClass::execute(lt(t));
x(zW<J5X" }
~m'8BK 3~0Xe } ;
a'@?c_y;$ \AR3DDm A`1/g{Ha 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
\?\q0o<V$ 好啦,现在才真正完美了。
ffQ&1T< 现在在picker里面就可以这么添加了:
HLt;1:b xeHqC9Ou template < typename Right >
s@3<] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#KSB% {
[TpW$E0H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r(=3yd/G$ }
01^W Py9l 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。
@l2AL9z$m> "2/VDB4!FG 1<9m^9_ro -Kf'02 +%RXV~ 十. bind
`!T6#6h 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
YI?y_S 先来分析一下一段例子
Y6@A@VJ 5h(]S[Zf3 w3IU'(|G int foo( int x, int y) { return x - y;}
gs|%3k | bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cXokq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7~q'3 N 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
W,n0'";') 我们来写个简单的。
0 g(hY: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)%OV|\5# 对于函数对象类的版本:
whg?X&j\V K31rt-IIt template < typename Func >
]pA}h.R#- struct functor_trait
<<![3&p# {
?G-a:'1!6 typedef typename Func::result_type result_type;
{z%%(,I } ;
Wm ?RB0 对于无参数函数的版本:
BPKeG0F7 9X{aU)"omQ template < typename Ret >
= %7:[#n struct functor_trait < Ret ( * )() >
"|"bo5M: {
71w$i
4 typedef Ret result_type;
\h"QgHzp } ;
Z5{M_^ 对于单参数函数的版本:
\*w*Q(&3 CLD*\)QD\ template < typename Ret, typename V1 >
HgX4RSU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yHoj:f$$x {
uEuK1f` typedef Ret result_type;
'm"H*f } ;
/T*]RO4%>] 对于双参数函数的版本:
[H)p#x vexQP}N0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
NLF{W|X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6q8qq/h) {
^f1}:g typedef Ret result_type;
)5X7|*LP } ;
.|{*.YE 等等。。。
}qXi;u)) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y#Ch /Jg?| t9x.O template < typename Func >
]}G(@9 struct func_return
J]|-.Wv1 {
bd<zn*HZ* template < typename T >
Y6fU; struct result_1
+3t(kQ {
Md_\9G .e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G(4:yK0 } ;
5NeEDY2%# 'F[Q E9]* template < typename T1, typename T2 >
&ze'V
, : struct result_2
d|6*1hby {
$-
#M~eZv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"$:nz} } ;
#,
vN } ;
D9c8#k9Y. ">voi$Kzey oc-7gz) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hgKs[ySo,3
OH*[ template < typename Func, typename aPicker >
m.EWYO0XQ class binder_1
m(Bv}9 {
Q.6pmaXrb Func fn;
+|(
eP_ aPicker pk;
x_(B7ob public :
NCSb`SC: 9}2I'7] template < typename T >
.6OE8w
1 struct result_1
o~^hsm[44J {
D@4hQC\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A"z') } ;
1/w['d4l! ]b<k% template < typename T1, typename T2 >
7,jh44(\= struct result_2
UmQ 9_H 7 {
KY"W{D9ib typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-_pI:K[ } ;
m2<sVTN`^ )X| uOg&| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jB?Tua$,s 2J|Yc^b6 template < typename T >
oOe5IczS( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WZ~rsSZSV {
Z^`>;n2 return fn(pk(t));
G*Z4~-E4* }
Dw6Q2Gnv template < typename T1, typename T2 >
|yN7#O-D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
le|e 4f*+ {
}QG6KJh_% return fn(pk(t1, t2));
HHoh//(\ }
Z:9"7^+ } ;
WRFzb0;01 W/{HZ< :. +l&ZN\@0X 一目了然不是么?
|3\
mH~Bw 最后实现bind
4(
^Ht tX Z5oG7 |' mgo template < typename Func, typename aPicker >
,uEWnZ"4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@;d(>_n {
C8@SuJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M_UhFY=' }
*wyaBV?*K J0lTp / 2个以上参数的bind可以同理实现。
=JNoC01D 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。
qV^,muyoG @y)-!MHN(8 十一. phoenix
z+NXD4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
],&WA?>G xC!, v 0& for_each(v.begin(), v.end(),
3@s|tm1 (
q}tLOVu1 do_
d5+ (@HSR [
SS@#$t: cout << _1 << " , "
#ra:^9;Es: ]
AXz'=T}{ .while_( -- _1),
)5)S8~Oc cout << var( " \n " )
B]InOlc47 )
&FIPEe#n );
^0A'XCULG mTYEK4} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
r/+<_3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
(?I8/KYR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&D>e>]E|P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|zGwt Z 70a7}C\/o
"+r8izB template < typename Cond, typename Actor >
7oh6G class do_while
]6W#P7 {
B.;/N220P Cond cd;
-`FTWH Actor act;
KE&Y~y8O\ public :
\ d+&&ns template < typename T >
*>9#a0cp struct result_1
X9#Od9cNaC {
'X"@C;q typedef int result_type;
Mfuw y } ;
92bvmP*o4 9eH(FB do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6|rqsk 2zh?]if template < typename T >
b,$H!V* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#ZRQVC; b; {
QOcB ]G do
Y)g7
E" {
,X)0+DNsq act(t);
=Qp~@k=2 }
iO,0Sb
<y while (cd(t));
z#SBt`c return 0 ;
Pj8s;#~u }
TfDx>
F$ } ;
7y&Fb T`Sp! BPIp3i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
smF#'"{ 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。
|Xlc2?e 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。
@w[WG:-+ 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。
_hMMm6a| 下面就是产生这个functor的类:
qi.|oL9p ; mu9;ixZ cx&jnF#$ template < typename Actor >
Gyw@+(l class do_while_actor
W0K&mBu {
SVpvx`&kT Actor act;
6cb;iA public :
Uz>5!_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5Q^
L"&0 ,pq<.?&E template < typename Cond >
h$_Wh( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&-470Z%/ } ;
!r,ZyJU Jb#*QJ= |)}F}~& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
PnJr 最后,是那个do_
5^t68
WOl Pv1C o: =4/LixsV| class do_while_invoker
{W62%>v {
qDxz`}Ly= public :
t^)q[g template < typename Actor >
$h`?l$jC(@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
cmmH)6c> {
@f{yx\u/ return do_while_actor < Actor > (act);
R)?K+cJ% }
ja$ e) } do_;
OziG|o@I aBj~370g 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
x#|=.T 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
i%GjtYjS 最后来说说怎么处理break和continue
kZs 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。
5H1SC8+B, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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