一. 什么是Lambda
KT?vs5jg$& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b\=0[kBQw 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
H1\~T > %#J8 Zs+6Zd4f (d#?\ class filler
5? c4aAn {
&\0LR?Nh public :
a2dF(H
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.4_~ku } ;
g'pE z =C`v+NPM)| &[3y_, 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G9E?
g^B6NF M/UJb1< IFG`
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
G92=b*x/ N1LR _vS" XHN?pVZ7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
R#1m_6I Hd;>k$B ? ~_%I Lb2Bu > 二. 战前分析
NNe'5q9 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。
z W+wtYV4 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
,0- 4RTEXoXs YnJ=&21 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
? _HTOOa /* --------------------------------------------- */
!o*oT}6n vector < int *> vp( 10 );
j:<E=[Kl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*:YW@Gbm /* --------------------------------------------- */
j1/J9F' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
F!fxA# /* --------------------------------------------- */
HO' ELiZ_q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:dLS+cTC /* --------------------------------------------- */
m{b(^K9} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2a?
d:21 B /* --------------------------------------------- */
\BJnJk!% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w'L;`k;Q &X|z(vSJ$ {jk {K6 } [;|g2\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
pMX7Rl
1._1, _2是什么?
@&,r|- 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。
"}PmAr e 2._1 = 1是在做什么?
"B+M5B0Z 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。
-$e\m]
}Z Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ig?]kZ It]CoAo+ 1
#EmZ{* 三. 动工
#wC4$y<> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H2k>E}` !_x-aro3< xss D2*l apw8wL2 template < typename T >
a2).Az class assignment
N18Zsdrp {
&3u*
zV$ T value;
Yt|{l public :
v{%2`_c assignment( const T & v) : value(v) {}
`^_.E:f template < typename T2 >
A;2?!i#f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F}sfk}rp } ;
[0J0<JnK DVpqm6$Q y# x]?%m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Dm4\Rld{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8dL(cC !sR`]0 E; RI.6y +j`*?pPD(. class holder
A>d*<#x {
NINyg"g< public :
I}?fy\1A& template < typename T >
p&ZD1qa assignment < T > operator = ( const T & t) const
:T'"%_d5 {
Rl6E return assignment < T > (t);
.^Ek1fi. }
nnr(\r~ } ;
Qz/=+A/4 )9@Ftzg| T_B$ 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:
noL<pkks~R bNc=}^ static holder _1;
I^lb;3uR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;itz`9T ql8CgL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hg\$>W~2 而不用手动写一个函数对象。
M+nz~,![ >TtkG|/U-T wt)tLMEv m\jp$ 四. 问题分析
meIY00 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。
L{\B9b2 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。
$=H\#e)]Ug 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Lww0 LH
> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
wcV~z:&^5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Soop)e 501|Y6ptl 五. 问题1:一致性
AZtZa'hbkQ 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?|
&|gn%<^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$Cf_RFH0 uWMAXGL struct holder
4'_uN$${$ {
se(_`a/4Q //
4}?Yp e- template < typename T >
A
u(Ng q T & operator ()( const T & r) const
!xa,[$w(^ {
<L5[#V_ return (T & )r;
%JiA, }
Vl'|l)b4W } ;
BBy/bc! B23R9.FK 这样的话assignment也必须相应改动:
lm@<i4%$F ^#"!uCq]gM template < typename Left, typename Right >
oOJN?97!k class assignment
E#_}y}7JY {
zFv>'1$ Left l;
2&5"m;< Right r;
{mueP6Gz@J public :
(obeEH5J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N5oao'7|A template < typename T2 >
P_i2yhpK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/<y-pFTg } ;
cty.)e= >F@7}Y( 同时,holder的operator=也需要改动:
WXXLD:gxI M[Ls:\1a template < typename T >
],' n!:> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
WKmGw^ {
i}M&1E return assignment < holder, T > ( * this , t);
&HW%0lTs% }
}R.cqk\qa^ :IS]|3wD 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。
|4wVWJ7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e9N 1xB | F:? return l(rhs) = r;
]36 R_Dp 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。
xB
4A"| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
HiVF<tN HtS:'~DYo template < typename Tp >
1LcQ*d class constant_t
ggX'`bK {
v#D9yttO{ const Tp t;
SAXjB;VH6 public :
6P+8{?V& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,uuQj]Dac+ template < typename T >
0UlaB
sv const Tp & operator ()( const T & r) const
4JP01lq'\ {
D<Ads return t;
^9"|tWf6O }
o-7>^wV%BD } ;
Z.VVY\ %n!s{5:F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8M:;9a8fh 下面就可以修改holder的operator=了
R-hqaEB Z/56JYt!~ template < typename T >
#!9aTp).AL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B||^sRMX {
:S?'6lOc( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
g2 4)GjDi }
0.|tKetHq sDWX} NV 同时也要修改assignment的operator()
3]<$;[Q 0(-'L\<>x template < typename T2 >
MT;<\T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q_LPLmM 现在代码看起来就很一致了。
IN`05 Q fm:/}7s 六. 问题2:链式操作
y&9v0&o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+<@7x16 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Bn47O~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
`%F.]|Y0 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
WB$Z<m: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jcFh2 <E6]8SQE template < typename T >
b*r1Jn"h struct result_1
:NS;y-{^^y {
MdZ7Yep typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mNm
8I8 } ;
56&s' N;RZIg(x 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:
LK/gG6n5M0 XQ,IEj| template < typename T >
=F8uuYX%m struct ref
'Ys"yY@ {
b"x;i\Z0% typedef T & reference;
E{Y0TZ+ } ;
KdYT5VUM/ template < typename T >
t3v*P6 struct ref < T &>
u ldea) {
w0tlF:Eg typedef T & reference;
c3i|q@ k } ;
e+4p__TmZ +;U}SR< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rm(<?w%'? `H^Nc\P# template < typename T >
DQH _@-q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
n4(w?,w} {
ANp4yy+ return l(t) = r(t);
W[j =!o }
9j$
OU@N
8 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。
H>;km$b + 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mkrvWZjZX BAg*zYV7 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
<w.V !"! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_N9yC\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hFj.d]S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j$&k;S 最后的布局是:
9BNAj-Xa Add
[WX+/pm7> / \
X1#D} Divide 5
pRUN[[L / \
aW4 tJN%! _1 3
o(C({]UO/ 似乎一切都解决了?不。
-(Taj[;[ 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。
/2Y
Nu*v 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。
1S0Hc5vw 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:
B2WPjhzD zZki9P
template < typename Right >
hH )jX`Ta assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Qf7]t-Kp Right & rt) const
<74q]C {
=@gH$Q_1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c@5fiRPv! }
REnRpp$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^X"G~#v=q 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。
dUOjPq97 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。
Q3wD6!'&m 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。
C<6u}czA 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。
>:Xzv 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?
/$&~0pk 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:
a%*W^R9Ls Qj[4gN?}= template < class Action >
3`IDm5 class picker : public Action
3,3{wGvHHW {
g%1!YvS3v public :
91mXv Q:u picker( const Action & act) : Action(act) {}
#x)G2T'? // all the operator overloaded
V{ra,a* } ;
H<X4R P}DrUND 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。
L1P]T4a@) 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:
_
CXKJ]m4 :v1'(A1t template < typename Right >
%w/o#*j<; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>^D"% Oj y {
[M@i,d-;A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>`'#4!}G5j }
ZV_mP'1* pc:K5 -Os Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Xb#x^?| 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。
:}UWy?F }@!d(U* template < typename T > struct picker_maker
x #BUIi {
N!9DZEcm typedef picker < constant_t < T > > result;
^dYFFKQ } ;
ZJ=-cE2n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|K aXek {
2Z7smDJ typedef picker < T > result;
JNuo+Pq } ;
y !47!Dn ;T-i+_ 下面总的结构就有了:
o@EV>4e y 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。
@UkcvhH 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。
e0(loWq] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
PPPRO.y 至此链式操作完美实现。
(<itE3P ]/JE# I;uZ/cZ|/ 七. 问题3
X~]eQaJ 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。
rS>njG;R 84e)huAs template < typename T1, typename T2 >
,XI,B\eNk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K&D
-1u {
\P&'4y~PL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#++MoW}'g }
u9N?B* &{ O 4l[4,` 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:
_d
A-{ TnPd pynP template < typename T1, typename T2 >
azF"tke struct result_2
.7+_ubj&, {
wV W+~DJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(ai E!c } ;
42U3> 5p
U(A6RtS 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?
qNC.|R 这个差事就留给了holder自己。
csH1X/3ha\ qGl+KI vb5tyY0c template < int Order >
`r+e!o class holder;
v|t^th, template <>
rZ w&[ G class holder < 1 >
Ij@YOt {
~"
}t8`vP1 public :
0-l
@U{ template < typename T >
uAK-%Uu? struct result_1
6H.D`"cj {
p?0 a"5Q typedef T & result;
Lo7R^> } ;
/LPSI^l!m template < typename T1, typename T2 >
sBZKf8 @/ struct result_2
:*A6Ba {
Zo-s_6uC typedef T1 & result;
I&Yu=v/_ } ;
3::DURkjf template < typename T >
w/h?, L| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x8b w# {
q,0o:nI return (T & )r;
^[\F uSL }
/_26D0}UuF template < typename T1, typename T2 >
Eq~&d.j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4K[U*-\" {
DE."XSni return (T1 & )r1;
S7E:&E& }
b==<7[8 } ;
j9x}D;?n y?CEV-3+ template <>
19bP0y class holder < 2 >
/G G QO$' {
Ur?a%] public :
`Qaw]&O template < typename T >
'WxcA)z0cQ struct result_1
l_ >^LFOA {
8yB typedef T & result;
uDQ
d48> } ;
uJF,:}qA template < typename T1, typename T2 >
HMrS:: struct result_2
_4x X}Z; {
Tx`;y| typedef T2 & result;
"eZNci } ;
sW3-JA] template < typename T >
+\\,FO_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[=S@lURzm@ {
o-GlBXI; return (T & )r;
Ol{)U;,` }
+ [|2k(U template < typename T1, typename T2 >
pWw aN4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h1FM)n[E7 {
~O
65=8 return (T2 & )r2;
xo7H^!_ }
d_1w
9FA } ;
w# ,:L) >9uDY+70I3 hi`\3B 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> >。
qZ6P(5X 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w[~$.FM/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v&xk?F?WU, X<#Q~" return l(i, j) = r(i, j);
z<sf}6q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2Z\6xb|u aOyAP-m, return ( int & )i;
%RdCSQ9~ return ( int & )j;
-9.S?N'T>; 最后执行i = j;
tm#T8iF 可见,参数被正确的选择了。
NVcL9"ht*@ %fJ*Ql4M .Rd@,3 Beiz*2-}a xzz[!yJjG 八. 中期总结
azS"*#r6} 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0p*(<8D} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dfO@Yo-?*' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`:}GE@] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|A8xy# 4F??9o8 } )l\BZndf H}dsd=yO
[^8*9?i4 `.#e4 FBW 九. 简化
6^if%62l& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
V[HHP_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{y`afuiB 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
_;G"{e.= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&
WYIfx{ +-*/&|^等
)?K3nr 2. 返回引用。
iNT 1lk =,各种复合赋值等
IT'~.!o7/ 3. 返回固定类型。
bJx{mq
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NyeGa 4. 原样返回。
%h4pIA operator,
.px*.e s 5. 返回解引用的类型。
neoT\HV operator*(单目)
(TVzYm
y 6. 返回地址。
D?)"Z$ operator&(单目)
%K\_gR}V 7. 下表访问返回类型。
J2v=b?NE operator[]
,xn+T)2I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
iRPt0?$ operator<<和operator>>
vaxNF%^~yN _$9<N5F.,o OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
13'tsM& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
05TZ s~Ni\SF template < typename Left >
f)({;,q struct value_return
BBnj}XP*4 {
/IxMRi= template < typename T >
4[ "$}O5 struct result_1
qg 4:Vq {
l$}h1&V7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
CD +,&id } ;
I8Y[d$z 2(\~z@g template < typename T1, typename T2 >
CGbW]D$@ struct result_2
vAy`8Q {
Hd
U1gV> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DCACj-f } ;
`2o/W]SSk } ;
$83TA><a OU]!2[7c so9h6K{qcp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W&;X+XA_W fM]zD/ g 下面我们来剥离functor中的operator()
>dUnk)7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|z<E%`u% _W@q %L> return l(t) op r(t)
{-PD3 [f" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4hg#7#?boW return op l(t)
isLIfE> return op l(t1, t2)
NJ/6_e return l(t) op
^+Ie return l(t1, t2) op
ReE6h\j return l(t)[r(t)]
od"Oq?~/t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.8<bz4 ~]*P/'-{# 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
l5b?
'L 单目: return f(l(t), r(t));
9*h?g+\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;$ D*,W
* 双目: return f(l(t));
]S[M]-I return f(l(t1, t2));
6#MIt:# 下面就是f的实现,以operator/为例
!_QE|tVeR .RxH-]xk struct meta_divide
7H:1c=U {
I8d#AVF2 template < typename T1, typename T2 >
<{Wsh#7 }. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
il(dVW {
c`yLn%Of% return t1 / t2;
}oIA*:5 }
|2,u!{ } ;
4GH?$p|LX 8{Bcl5]< 这个工作可以让宏来做:
Z!0D97^ @MWrUx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xL3-(K6e template < typename T1, typename T2 > \
ycg5S rg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ow,I|A
以后可以直接用
;f:}gMK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*,.WI )@ 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
<Td4 o&JR (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。。。)
Wf^6: $vnshU8/v 3R1v0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Cu3^de@h EtjN :p|$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_Qs=v0B// class unary_op : public Rettype
IGeXj%e {
f7c%Z:C#Y Left l;
cY
^>` public :
paF$o6\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.>%(bH8S Sc_#BD. template < typename T >
L=nyloz,0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LE%3..
! {
4:GVZR|- return FuncType::execute(l(t));
M<hX!B }
qn}4PVn4 |_@ '_ template < typename T1, typename T2 >
#]>Z4=]v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tp2 `eY5 {
'!>LF1W= return FuncType::execute(l(t1, t2));
2fM*6CaS }
GLrHb3@"N } ;
T$RVz
[1K\
_ _]E H~; 同样还可以申明一个binary_op
M@ILB-H bq#*XCt# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
49q\/ class binary_op : public Rettype
FJDx80J {
o{5es Left l;
th]1>
. Right r;
ys`"-o[* public :
\ws<W7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\yP\@cpY{ ,)^4H>~V template < typename T >
OBp<A+a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BO)K=gl;8 {
`./$hh return FuncType::execute(l(t), r(t));
q^NI }
BM9J/24 y,e#e` template < typename T1, typename T2 >
,$BbJQ5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O}5mDx {
{}!`v%z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&Jw]3U5J }
&qKJN#NM@ } ;
V`Ve__5; Rg@W0Bc) ',`GdfAsH 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
Y~@@{zP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d;1%Ei3K DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z2p@d1 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。
<d!_.f}v 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qXC>DGy 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。。。
&}%rZU 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>S/m(98 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;"66ue(d 下面是修改过的unary_op
aF2vw{wT} T v2d?y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&cy@Be}|T class unary_op
0RmQfD> {
t:|knZq Left l;
P(B:tg 9,8}4Y=GVI public :
92zo+bc C8 [W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h~|B/.[R:3 )w\E^ template < typename T >
{Yp>h5nwM_ struct result_1
it?l! ~ {
2eNA#^T= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3zi(|B[,? } ;
1C)
l)pV "W!Uxc
template < typename T1, typename T2 >
,.Xqb~ struct result_2
hes$LH {
~m4{GzB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^=kUNyY } ;
HjG!pO{ l!UF`C0g template < typename T1, typename T2 >
P,1[NW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`x%(
n@ g {
N0`v;4gF$] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aNn\URR }
?8dd^iX/ ;.Dm?J0 template < typename T >
v8=7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/*,hR >UG {
u!wR return OpClass::execute(lt(t));
@nIoYT=' }
w=]id'`?q dS9L( & } ;
`+Ko{rf+9 eRV4XB : ``
!BE"yN 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
aE]/w1a 好啦,现在才真正完美了。
/"$A?}V 现在在picker里面就可以这么添加了:
|/Q7 o1i j2\B(PA template < typename Right >
iIZDtZFF picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J-Xw}|>@ {
Yfro^}f return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@D:$~4ks }
x+1Cs$E; 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
jS_fwuM A}./ ;[ 55aJ=T k(<: 99xs5!4s 十. bind
M}jF-z 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*RPdU. 先来分析一下一段例子
?\_\pa/+ _tl ;;A8*\*$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
PAYbsn bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@jXdQY%{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6p;G~,bd~ 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。
rt5FecX\ 我们来写个简单的。
=IbDGw( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{xW HKsI>, 对于函数对象类的版本:
0Yh Mwg? "'#18&N template < typename Func >
osBwX.G'l struct functor_trait
0[/GEY@ {
%s|`1`c typedef typename Func::result_type result_type;
.?<M$38fv } ;
@/(\YzQvp] 对于无参数函数的版本:
?p&CR[ ]j=Eof%Rc template < typename Ret >
nTy8:k '] struct functor_trait < Ret ( * )() >
U%<E9G594 {
mgODJ typedef Ret result_type;
P@LFX[HtM } ;
&?(<6v7 对于单参数函数的版本:
!z EW) 9FGe(t< template < typename Ret, typename V1 >
3I}(as{Rp struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
] 2Vu+AP {
[2WJ];FJ typedef Ret result_type;
{~L{FG)O } ;
;7;=)/- 对于双参数函数的版本:
8Uv2p{ <# @ )bCh(u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D90.z"N\i9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{c(@u6l28 {
xZMQ+OW2i typedef Ret result_type;
b8QQS#q)V } ;
7?1[sPM 等等。。。
d*}dM" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n8FmIoZ&` L6>;"]:f` template < typename Func >
"7G> struct func_return
_m?TEqB {
`f|Gw5R template < typename T >
j=q*b Qr struct result_1
t\GoUeH] {
/-{C,+cB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FV 0x/)<z } ;
9 a$\l2 C>}@"eK template < typename T1, typename T2 >
Q+i struct result_2
z(o zMH {
&d%0[Ui` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d ynq)lf } ;
5{PT } ;
88]4GVi t9U-c5bR t)p . $ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ro2Ab^rQ| nq/SGo[c template < typename Func, typename aPicker >
s%6{X48vY^ class binder_1
L
`\>_ {
(=jztIZC Func fn;
\me'B {aa aPicker pk;
cZb5h 9 public :
>.xgo6 $;J:kd;< template < typename T >
GR%h3HO2& struct result_1
XCo3pB
Wq~ {
VZhHO
d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5s7C;+ } ;
z1AYXW6F Qm(KvL5 template < typename T1, typename T2 >
G`D~OI struct result_2
"sD[P3 {
(#)-IdXXO< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,E._A(Z } ;
\>G :mMk/ j#f7-nHyz8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@L-] %C K/;*.u`: template < typename T >
m4m,-}KNi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F7"v}K]X {
r8wip\[ return fn(pk(t));
#
o;\5MOE% }
(fTi1
I! template < typename T1, typename T2 >
#}lq2!f6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!vY5X2?tr, {
`Lr I^9Z return fn(pk(t1, t2));
4b@Awtk }
O: J;zv\ } ;
Cqra\ @p\te7(P% 5*#3v:l/9 一目了然不是么?
+lNAog 最后实现bind
"J=A(w5 U4.-{. Kqn{q4L template < typename Func, typename aPicker >
-qDM(zR picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RAs5<US: {
e.n*IJ_fz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hgU#2`fS }
!xRboPg U#mrbW 2个以上参数的bind可以同理实现。
2@jlF!zC 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。
]nQC -LnNA`- 十一. phoenix
-]-?>gkN5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
nuucYm%IF- 66Tx>c"H for_each(v.begin(), v.end(),
=
a54 (
8jdEx&K do_
\)/dFo\l [
Od?b(bE.] cout << _1 << " , "
:&-j{8p- ]
ln&9WF\I .while_( -- _1),
xU(yc}vw, cout << var( " \n " )
MVYf-'\^ )
\1H~u,a );
`U6bI`l [}1+=Ub 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:
,>vI|p,/G* 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
Dxx`<=&g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t$k$Hd'; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;qwNM~ AriW&E cd-;?/ template < typename Cond, typename Actor >
kM o7mkV class do_while
laX67Vjv {
y'21)P Cond cd;
o0`|r+E\ Actor act;
g0M9v]c
public :
G&f~A;'7k template < typename T >
etD8S KD struct result_1
NUjo5.7 {
=0gfGwD{ typedef int result_type;
D@
R>gqb } ;
50VH>b_ ^cz;UQX~} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ye^l~ B(l8&
template < typename T >
|v?*}6:a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ljq!\D {
TLC&@o
: do
_WeN\F~^ {
A\S1{JrR act(t);
vi-mn)L6# }
/N?vVp while (cd(t));
^V5g[XL2 return 0 ;
InCo[ 8SI }
4Bc< } ;
#Emz9qTsce f:6%DT~a&C PRi3=3oF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#'?gMVSk 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。
A;g{H| 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。
3Hg}G#]WS 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。
bo%v( 下面就是产生这个functor的类:
oY$L "2FI3M= QTKN6P template < typename Actor >
5lp}; class do_while_actor
IQ3]fLb {
^>H+#@R Actor act;
xM6v0U a public :
#{]Yw}m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>QJfTkD$ y7x[noGtR template < typename Cond >
j^&{5s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Il&}4#: } ;
4X^{aIlshk ; Da[jFP tm[e?+Iq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`4N{x.N 最后,是那个do_
AT6:&5_` n$S`NNO{] zLa3Q\T class do_while_invoker
$4j$c|S! {
3-T}8VsiP public :
/j0zb& template < typename Actor >
w`?Rd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
tgX},OU^ {
(3;dtp>Xx return do_while_actor < Actor > (act);
cx(W{O"Jb }
O^AF+c\n } do_;
U.[?1:v 't5 I%F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v-J9N(y" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q:9#Vcw 最后来说说怎么处理break和continue
jW G=k#WN 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。
UI,i2<& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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