一. 什么是Lambda
?S&w0}R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ljJz#+H2_ 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,
.K@x4
/1 q#(/*AoU (HaKF7Jsi ft/^4QcyAM class filler
<P^hYj-swh {
mheU#&| public :
1n`1o-&l- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.^LL9{? } ;
%7]XW 2u .b#9q6F-/ 2b#(X'ob 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:
Itr7lv'5xx e*P=2*]M \POnsM)+l 9y^kb+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1O9p YW5J q qe2,X? o3F|#op 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
``|gcG d=?Mj] 3Rd`Ysp *f
TG8h 二. 战前分析
j6e}7 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。
7rdw` 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
{x[;5TM ("?&p3];b ;V~rWzKM( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kG$E
tE# /* --------------------------------------------- */
b4v(k(< vector < int *> vp( 10 );
jJUGZVM6) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&]VQR2J}: /* --------------------------------------------- */
!{Q:(B#ec sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q=(@K4 /* --------------------------------------------- */
o9ctJf=qn int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6QII&Fg /* --------------------------------------------- */
U=kx`j> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~M
,{ _ /* --------------------------------------------- */
5pM&h~M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`V&1]C8x `*NO_K _r\$NgJIM ;P;"F21^> 看了之后,我们可以思考一些问题:
P{S\pWZkk 1._1, _2是什么?
"!%wh6`>Md 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
[7gYd+s 2._1 = 1是在做什么?
?GO
SeV 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
SE^j= 1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
j ,C,5l= j0iAU1~_VX 1yBt/U2 三. 动工
:xFu_%7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hIuMHq7h oTCzY Y `/O`OrZ1K 6Wpxp\ template < typename T >
WR/o
@$/ class assignment
T-|9o|~z {
U@6jOZ T value;
MzQ\rg_B7 public :
#wenX$UTh3 assignment( const T & v) : value(v) {}
UvxSMD:A template < typename T2 >
V1SqX:;b& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
N0Efw$u } ;
Vi|7%!j< y?pD(u M18qa,fK{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+Edzjf~Tt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/gz:zThf{ G'f9N^w <4bz/^ u8YB)kG class holder
<S1?? {
-<qxO public :
)Hbb&F template < typename T >
{O^TurbTFA assignment < T > operator = ( const T & t) const
l{Jt s I {
t;8\fIW5 return assignment < T > (t);
8Q2]*%
}
T><{ze } ;
5@P%iBA4(3 jn-QKdqM d^F|lc ]8 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:
J["H[T* ^GMJ~[] static holder _1;
"S5S|dBc Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XTJvV vS OT*0r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
01udlW. 而不用手动写一个函数对象。
bfgz1
`u VeZey)Q OAv>g pw iF!mV5# 四. 问题分析
Sd},_Kh 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。
pDu{e>S|: 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。
*AZ?~ i^o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M`GP^Ta 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5Go0}'*% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Q48+O?&
xS'zZ%? 五. 问题1:一致性
s/
M7Zl 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?|
kG/X"6pZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UVB/vqGg 2-++i:, g struct holder
s]U4B<q {
AZ[75> //
EYL]TeS template < typename T >
\PpXL*. T & operator ()( const T & r) const
IU@_)I+6 {
?d$"[lKX return (T & )r;
E\0X`QeY }
9)`amhf> } ;
}g`Gh|C }e 9!xA 这样的话assignment也必须相应改动:
;54(+5pqx ;DuXSy!g template < typename Left, typename Right >
n` q2s'Pc class assignment
@mf({Q> {
g\U/&.}DN Left l;
79ckLd9 Right r;
Sk:2+inU public :
AoYaVlKG8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o(*F])d; template < typename T2 >
"O*x' XhN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|; $Bb866/ } ;
J$F nm\ c<wavvfUo 同时,holder的operator=也需要改动:
P;vxT}1 -Ep!- a template < typename T >
Z%}4bJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
yGTziv! {
$r\"6e return assignment < holder, T > ( * this , t);
<} ,1Ncl }
brh=NAzt u$%A#L[ 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。
kneuV8+(5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wu)Wg-dT i9rS6<V' return l(rhs) = r;
4KXc~eF[M" 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。
XphE loL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!:WW [4*1}}gW%5 template < typename Tp >
J8?2R^;{ class constant_t
n9%]-s\Hn {
>"v9iT const Tp t;
}`xdWY public :
dAc ?O-~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2*[QZ9U[@ template < typename T >
5RF4]$zT const Tp & operator ()( const T & r) const
0,_b) {
ESTM$k}X
return t;
}7eh F6 }
zI^]esX!2_ } ;
qP3q [dB$U}SEj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*6Q|}b[qcD 下面就可以修改holder的operator=了
O0T/#<Cn! ~`qEWvPn template < typename T >
5.vG^T0w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5\bJR0I@ {
T%$jWndI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!^w
E/ }
jVO{$j $A2n{ 同时也要修改assignment的operator()
&<3&'*ueW qnChM;) template < typename T2 >
A#rh@8h+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fE]XWA4U 现在代码看起来就很一致了。
Zd!U')5/ =Mj0:rW 六. 问题2:链式操作
=dZHYO^Cv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
D3D}DaEYj 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。
=wVJ% 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。
! zL1;d 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。
tF7hFL5f 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tGjhHp8}c NBYH;h P template < typename T >
8)L*AdDAW! struct result_1
/@"Y^ {
: g6n,p_# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jZteooJG| } ;
7B7&9<gc -TO\'^][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:
3Fs5RC~a &c>?~-!W template < typename T >
/3!fA=+ struct ref
tyh@^7 {
%eg+F typedef T & reference;
H,QTYXi " } ;
d\]Yk]r template < typename T >
6gH{R$7L= struct ref < T &>
cl@g {
`d\r;cE%lm typedef T & reference;
i#/]KsSp } ;
~q+hV+fa> {pL+2%`~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H[
m<RaG8 l+*&:Q/ template < typename T >
cxIk<&i~( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a5YIUVCv {
424(3-/v; return l(t) = r(t);
/,@p\Ae5 }
piy`zc-yu 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
-
e"jw#B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.,0b E asHxL! 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
1v zb8. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#bX9Tu0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
99xEm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-fS.9+k0/ 最后的布局是:
2ZcKK8X;7 Add
zK|i='XSf / \
6eFp8bANN# Divide 5
7aV%=_ / \
<-'$~G j _1 3
XI<L; 似乎一切都解决了?不。
ag-f{UsTy 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。
@$9'@") 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
zc rY>t#l OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
|`Or'%|PR J(DN! template < typename Right >
9KWuN:Sg assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~6YMD Right & rt) const
-m
*Sq {
Lk\P7w{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d.UQW
yLG }
_g%TSumvq< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Xpe)PXb XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
%D$]VSP; 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。
0:w"M<80 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。
eET&pP3Rp 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。
AIMSX]m 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?
R^?/' dr 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:
2c6g>? #Cpd9| template < class Action >
@+3kb.P%7 class picker : public Action
.p0Clr! {
h/?l4iR* public :
;X*cCb`h picker( const Action & act) : Action(act) {}
}>)[<;M>% // all the operator overloaded
Bn@(zHG+5& } ;
C|pdv Xs: 3'ua 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。
8YC_3Yi% 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:
4=<tWa|@9 1`ayc|9BR template < typename Right >
q$I:`& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hn#1%p6t {
q`-;AG|xF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(x/k.& }
UMAgA!s Zm6{n' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zR2B-
&]H 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。
Tg!m`9s+ ~e6Brq template < typename T > struct picker_maker
1UPC e {
'>r7V typedef picker < constant_t < T > > result;
EoK~S\dS } ;
'!/<P"5t template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KQB3m" {
0c} }Q typedef picker < T > result;
yKO`rtP } ;
6I@h9uIsze n{6G"t:^l 下面总的结构就有了:
!pD*p)`s 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。
BD(Z5+EU1 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。
L4!{h| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B95B|tU>. 至此链式操作完美实现。
|PC*=ykT3 j4qJ.i ~l)-wNqR4r 七. 问题3
J0@X<Lt U 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。
Q~Hy%M%R3 tQS5hwm* template < typename T1, typename T2 >
: |>Gc39`t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+E{|63~q {
s&RVJX>Rt return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6Vz9?puD }
\[y`'OD~ PYGRsrcFd# 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:
)jt #=9ZQ w@{= nD4p template < typename T1, typename T2 >
!QvZ<5( struct result_2
ax (c# {
V#iPj'*
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V,%=AR5 } ;
S:OO0<W xL\0B,] 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?
thI
F& 这个差事就留给了holder自己。
u:=7l =>_\fNy m6w].-D8 template < int Order >
p>4-s, W class holder;
9Gnc9_]I;W template <>
#`)(e JF class holder < 1 >
>Wv;R2| {
A<??T[ public :
~^1 {B\I template < typename T >
CLUW!F struct result_1
c-(UhN3WG {
]7RD"} typedef T & result;
d8c=L8~jt } ;
R^Y
<RI template < typename T1, typename T2 >
|&zz,+ E struct result_2
ee^{hQi {
?!` /m|" typedef T1 & result;
0@%v1Oja } ;
*2,VyY template < typename T >
T( U_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`~By)?cT_> {
/w}u3|L$ return (T & )r;
_sTROd)Vh }
)8$=C#qC[ template < typename T1, typename T2 >
^G}47( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rR(X9i {
OWg(#pZk return (T1 & )r1;
QC}CRkp }
'Wmx)0) } ;
pC@{DW;V6R {#@W)4)cA template <>
"i[@P) class holder < 2 >
G$F<$ {
pSdI/Vj'= public :
H _zo1AW template < typename T >
D=-SO
+ struct result_1
kY-N>E: {
Z/Dx,zIR typedef T & result;
;'#8tGv= } ;
woGAf)vV# template < typename T1, typename T2 >
%z,mB$LY struct result_2
rWR}Stc@] {
7%x[q} typedef T2 & result;
',JinE95 } ;
Ws|j#X< template < typename T >
2{H@(Vgpbr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?kbiMs1;u {
c7x~{V8 return (T & )r;
4R1<nZ"e~ }
*Doa*wQ template < typename T1, typename T2 >
LnH ?dy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CYY=R'1:G{ {
$QLcH;+7t return (T2 & )r2;
.$+#1- }
61k"p2?+ } ;
}HFN3cq;C 'h|DO/X~L P2#XKG 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> >。
r\'A
i6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o$jLzE" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uKUiV%p! Z`ID+ return l(i, j) = r(i, j);
(X\@t-8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JfLqtXF[&" l5!|I:/*; return ( int & )i;
@tNz Q8 return ( int & )j;
R;uvkg[o 最后执行i = j;
FKDk +ojw 可见,参数被正确的选择了。
FWrX3i SB H(y) Czs8!S 1\
o59Y Yg%I? 八. 中期总结
v&DI`xn~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
r*2+xDoEi 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ug>~Rq] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`ZYoA
t]C~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V5V
bJBpf 4'/nax$Bx; E7j(QOf [9evz}X fI ?>+I5 tdBm
(CsN 九. 简化
N
+Yxz;Mg 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。
n'n/Tu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;K:zmH 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:
bzBEX mC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
x<tb +-*/&|^等
)~)J?l3{ 2. 返回引用。
*2pt%eav =,各种复合赋值等
Gp?a(-K5 3. 返回固定类型。
!/'t5~x[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<J<{l 4. 原样返回。
_S<3\%(0 operator,
>%}C^gu) 5. 返回解引用的类型。
9-&Ttbb4)0 operator*(单目)
sJL&:!}V> 6. 返回地址。
^oBtfN>4 operator&(单目)
tqE6>"jD 7. 下表访问返回类型。
FH?U(- operator[]
\)#kquH/l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1H?
u Qy operator<<和operator>>
I| w"/"U x
nsLf?>] 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。
x-WmMfcz& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ak$f"py
x X`kk]8= template < typename Left >
lA|
5E? struct value_return
oK6tTK {
?GKb7Oj template < typename T >
>)fi^ struct result_1
q/4J.jL {
9UdM`v)( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
44ek
IV+? } ;
W9 GxXPA !Q2d(H>
template < typename T1, typename T2 >
XRM_x:+] struct result_2
$v4.sl:x {
JFcLv=U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
hgYZOwQ } ;
0fb2;&pUa } ;
sEp"D+f R1adWBD> + [iQLM?zo 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
132{#tG] }|0^EWL 下面我们来剥离functor中的operator()
~ (|5/
p7t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
! E<[JM (5$!MUS~9 return l(t) op r(t)
EU2$f return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D=q:*x return op l(t)
n,vct<&z@ return op l(t1, t2)
xK *b1CB return l(t) op
Qf~vZtJ+J return l(t1, t2) op
~Z\8UsVN return l(t)[r(t)]
c,np2myd return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u@Ih GME dP9qSwTa 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:
b6c Bg 单目: return f(l(t), r(t));
N]>=p.#j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zGb|) A~, 双目: return f(l(t));
,?J! return f(l(t1, t2));
|^&b8 下面就是f的实现,以operator/为例
?&8^&brwG {f Py=,>Nb struct meta_divide
f(>p=%=O {
J{.{f template < typename T1, typename T2 >
0.`/X66;V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Z;ht {
Q- cFtu-w return t1 / t2;
zJq~!#pZ }
j8v8uZ;x } ;
7x"R3 tqz3zIQ 这个工作可以让宏来做:
0M_ DB= 3@etRd;]Kr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\\iQEy<i template < typename T1, typename T2 > \
&PR5q7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
VACQ+ 以后可以直接用
&|s0P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R6` WN 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
iOd&BB6 (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。。。)
<wk!hTmW g#"zQv ON C8J[Up 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
{c6=<Kv Ot4 Z{mA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F~,Mw8 class unary_op : public Rettype
&Qf/>@ l} {
A=$04<nP8! Left l;
cXA
i k- public :
Eq% } unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\{Y 7FC~ ;"a=gr template < typename T >
EEEh~6?-e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=2`[& {
1h^:[[!c return FuncType::execute(l(t));
m]'#t)B_m }
tIWmp30S |6.l7u?d template < typename T1, typename T2 >
p2hB8zL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=mO vs {
GA$V0YQX return FuncType::execute(l(t1, t2));
bg!/%[ {M }
W,K;6TZhh } ;
Ansk,$
1$xNUsD2 h1j!IG 同样还可以申明一个binary_op
ty8q11[8 "Bh}}!13 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!]"@kl% class binary_op : public Rettype
sfpZc7 {
Q)~aiI0 Left l;
b:U$x20n$ Right r;
t;|@o\ public :
Xc =Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MU($|hwiL _('=b/ template < typename T >
.eS<Dbku< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OC_+("N {
zykT*V return FuncType::execute(l(t), r(t));
hwPw]Ln/ }
%41m~Wh2 Me r/G2#& template < typename T1, typename T2 >
vHgi<@u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>Rl" {
6gL#C& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_?-E7:Sw }
+! ]zA4x } ;
ny]?I U&g@.,Y# )cX*I gO 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~IY% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z&G+bdA>, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ryl:a\ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?1*cO:O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K='z G*$l 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。。。
Z]A{ d[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KKb,d0T[ 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)
OyU5DoDz1 下面是修改过的unary_op
e|g5=2(Pr& g1;:KzVv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%2}-2}[> class unary_op
a]$1D!Anc {
t*=CZE - Left l;
y|jl[pyg) _jvxc'6 public :
R#s)r n"h`5p5' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[xbSYu,& _no/F2>!/n template < typename T >
59 h]UX= struct result_1
L\37xJo {
jkQ*D(;p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*zaQx+L } ;
<KJ/<0l *Hg>[@dP0 template < typename T1, typename T2 >
hE &xE; struct result_2
:>rkG?NfL {
99]R$eT8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.zr-:L5{ } ;
# ncRb kT|dUw9G template < typename T1, typename T2 >
!({}(!P . typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&U{#Kt5q {
R$EW4]j return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#F:p-nOq }
+*\u :n #9=Vg template < typename T >
:vYYfs& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z/G
ev"p {
|a8iZ9/D6 return OpClass::execute(lt(t));
R%Hi+#/dr- }
:Oy%a'w
x!hh"x } ;
bs+f,j-oBN "H2EL}3/] (|F*vP' 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
\h+AXs<j 好啦,现在才真正完美了。
Yh7rU?Gj 现在在picker里面就可以这么添加了:
C:GK,?!Jn' bUs0 M0y template < typename Right >
9/9j+5}+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V#v`(j% {
evenq$
H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-Mip,EO }
%Celc#v 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。
GeI-\F7b CJtcn_.F bT</3>+C {baq+ r`$OO,W 十. bind
vjLJinJ/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
iyN:%ofh 先来分析一下一段例子
6e (Qwt Q[Z8ok w?3p';C int foo( int x, int y) { return x - y;}
>u>5{4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>1s*
at/h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D{!6Y*d6&s 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`CBZhI%% 我们来写个简单的。
Uq[>_"} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{SOr#{1z* 对于函数对象类的版本:
H-WJp<_ N1Ng^aY0 template < typename Func >
9Q.rMs>qj struct functor_trait
~Io7] {
b`(}.r?W typedef typename Func::result_type result_type;
5c9^-|-T } ;
*jLJcb*.Ap 对于无参数函数的版本:
tI]Q%S, Jlri*q"hE template < typename Ret >
|<HPn4
,X struct functor_trait < Ret ( * )() >
6uv#de {
bNm#tmSt typedef Ret result_type;
ICpAt~3[M } ;
jGJLSEe_ 对于单参数函数的版本:
.I$qCb|FP kd>hhiz| template < typename Ret, typename V1 >
j1^I+j) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1!ii;s^e {
R"4Vtww typedef Ret result_type;
z[LNf.)} } ;
5rwu!Y;7* 对于双参数函数的版本:
-]L6= v;BV@E0}x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ld\R:{M" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
f6EZ(
v {
\"qY "V typedef Ret result_type;
Vl5`U'^qx } ;
b v G/|U 等等。。。
t
4PK}>QW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
bhID#& .O74V~T template < typename Func >
pqk?|BvpK_ struct func_return
H0:E(}@ {
[V^WGW2oY template < typename T >
|"?M 1*g struct result_1
FI[A[*fi {
3Q"<<pi!~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lun#^ J } ;
+?F[/?s5qz -1
FPkp template < typename T1, typename T2 >
LE&RY[ struct result_2
W_||6LbZy {
a!ud{Dx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
46$._h
P } ;
a<@1-j< } ;
2!0c4a^z ;ZH3{ yaD~1"GA'O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,C
K{F C.~,qmOP template < typename Func, typename aPicker >
Vdtry@Q class binder_1
#eQJEajv5 {
N+++4; Func fn;
! _f9NK aPicker pk;
YT8vP~ public :
5}:-h> ?u-|>N> template < typename T >
PbW(%7o(t struct result_1
=V-A@_^!c {
'r4/e-`pK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]*vdSr-J } ;
j`oy`78O tU4s'J template < typename T1, typename T2 >
3XL#0\im?s struct result_2
11TL~xFh {
~kQA7;`j$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N2B|SO'' } ;
'U1R\86M ADS9DiX/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
OSlvwH%(EE M}d_I+ template < typename T >
--PtZ]Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t=|evOz] {
(gy#js# return fn(pk(t));
&{ay=Mj }
5XO;N s template < typename T1, typename T2 >
./,/y"x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lm!.W5-l {
qo p^;~ return fn(pk(t1, t2));
B$-R-S6 }
&7<TAo;O } ;
`JOOnTenQ yXz*5W_0D P=7zs;k 一目了然不是么?
{ WIJC',Y 最后实现bind
g>Y|9Y UADFnwR[R IT(lF template < typename Func, typename aPicker >
Rd2qe / picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#,,d>e {
QFw +cy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s1=X>'q }
:QpuO1Gu ^?U!pq-` 2个以上参数的bind可以同理实现。
q
]M+/sl 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
m=?KZ?U` (0j}-iaQEZ 十一. phoenix
s@9vY\5[9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{ D^{[I _]yn"p for_each(v.begin(), v.end(),
HIQ_%L4] (
0KYEb%44 do_
UmNa[s [
)T';qm0w cout << _1 << " , "
M\sN@+ ]
]+(6,ct&. .while_( -- _1),
mFg<dTx0c8 cout << var( " \n " )
`!XY]PI+e )
iJ~Zkd );
V"*O=h G"\`r* O 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
I Y2)?"A 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/s?r`' j[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%`OJ.:k 那么我们就照着这个思路来实现吧:
o}W%I/s
`dFq:8v E5)b template < typename Cond, typename Actor >
[pl'| B class do_while
i;NUAmx {
|o{:ZmzM Cond cd;
/`f^Y>4gD Actor act;
B-.gI4xa public :
AmaT0tzJC template < typename T >
sArhZ[H struct result_1
Y<mej][ {
E}Y!O"CAV typedef int result_type;
)f}YW/' } ;
crqpV F]1] V=zi
>o` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y,WuBH #cnq(S=. template < typename T >
L[^9E'L$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{p;zuCF1 {
~;1l9^N| do
~KW,kyXBnD {
Qj,]N@7 act(t);
K <pV }
hCCiD9gz while (cd(t));
}2(,K[? return 0 ;
JQV%fTH S }
LA@w:Fg } ;
"]z-: \ V <%maDM^_\( 1abtgDL 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[21=5S 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。
3|1ilP 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。
w9NHk~LHKF 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。
ux_Mrh' 下面就是产生这个functor的类:
?**+e%$$ eln&]d; q8s0AN'@t' template < typename Actor >
:X.b}^ Z( class do_while_actor
+VCGlr {
)#.<]&P } Actor act;
jgbLN/_{ public :
G>wqt@%r9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
twP,cyR Fb^:V4<T template < typename Cond >
RnhL<
Ywu picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
aemc2b* } ;
<4_X P.N 5#> 8MU?& #gp,V#T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MKy[hT: 最后,是那个do_
zY,r9<I8_x )6+eNsxMlC _C(m<n class do_while_invoker
lmfi {
I3,= 0z public :
@r#v[I template < typename Actor >
.Jt[(; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$/.zm;D {
c8L~S/t return do_while_actor < Actor > (act);
%7"X(Ts7B }
cJ1#ge%4 } do_;
31rx-D8o 3H|_mX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u[L`-zI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2'_:S@ 最后来说说怎么处理break和continue
enp)-nS0 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。
Svc|0Ad& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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