一. 什么是Lambda
fx>U2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[cco/=c 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,
_ Yc"{d3S 3zu6#3^ *ra>Kl0
Ga-cto1Y class filler
cpALs1j: {
LrT EF
j public :
jM
@N<k void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[`s0 L# } ;
j--byk6PB t
7o4 aBl" ZO/u3&gU 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:
)RT?/N W ([}08OW@ x)GheM^ a2tEp+7? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&0tW{-Hv" aKWxL e RRV%g! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k!}(a0h Em^~OM3U$q I
"O^.VC P/.<sr=2 二. 战前分析
5bAdF'~ 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。
%y|pVN!U 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
<U1T_fiBoc N5,LHO 7 4MxU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s\pukpf@ /* --------------------------------------------- */
p6K ~b vector < int *> vp( 10 );
?|+e*{4k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2[HPU M2> /* --------------------------------------------- */
$#p5BQQ| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6<$.Z-, /* --------------------------------------------- */
q?dd5JzZy, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x\(#
/* --------------------------------------------- */
p:5NMo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s1[&WDedM /* --------------------------------------------- */
MP)Prl> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kfZ`|w@q kLF`6ZXtd [rWBVfm 7 QNx*8 p 看了之后,我们可以思考一些问题:
X:$vP'B> 1._1, _2是什么?
yF?O+9R
A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"a(4]) 2._1 = 1是在做什么?
Z,e|L4& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
R54ae:8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I;%1xdPt T3@2e0u ) #qYgQ<TM! 三. 动工
;Vs2e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pu]U_Ll@ `bfUP s wjwCs` hTzj{}w template < typename T >
R[j? \# class assignment
Z4Dx:m- {
&K[sb% T value;
*$BUow/> public :
_.Hj:nFHz assignment( const T & v) : value(v) {}
`;+x\0@< template < typename T2 >
Zk((VZ(y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
I`X!M!dB) } ;
v_EgY2l( IDT\hTPIs ?'+]d;UO& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cZ|*Zpk 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
RQ=$,
i` v:QUwW )'T].kWW ''@Tke3IG6 class holder
T` h%=u|D {
&)tiO>B^6 public :
?Y3i-jY template < typename T >
Zf3(!
a[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ig}hap]G {
G\dPGPPM
return assignment < T > (t);
i/+^C($'f }
g;'S5w9S } ;
H=C~h\me? x-k-Pd h~\k;ca 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:
hdx_Tduue 9 da=q static holder _1;
/y{:N Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m(U.BXo &uRT/+18W3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A;Y~Hu4KPZ 而不用手动写一个函数对象。
0*b8?e ,HTwEq>-G kD )31P mMwV5\( 四. 问题分析
pI-Qq%Nwt 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。
x5uz$g 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X^N6s"2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J FnE{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z9$pY=8^? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@2h hB W W9Azp8)p] 五. 问题1:一致性
lf>d{zd5 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?|
9e
K~g0m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>^Wpc >W] Wc4\ struct holder
\O"H#gt {
m`-:j"]b$ //
T$"~Vu template < typename T >
PL&>pM T & operator ()( const T & r) const
pLCj"D).M {
gi,7X\`KQ return (T & )r;
8xAI n>,_ }
oQ
r.cKD ? } ;
g$Y]{VM.J d.~ns4bt9 这样的话assignment也必须相应改动:
G{fPQ= ]vz6DJs template < typename Left, typename Right >
nc:/GxP class assignment
g 4=1['wW {
S?JCi= Left l;
7V::P_aUY Right r;
xIm2t~io public :
rtz-kQ38R assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X,l7>>L{g template < typename T2 >
#)7`}7N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=@M9S } ;
b'+Wf#.]f0 Yv]vl6< 同时,holder的operator=也需要改动:
VVch% BedL `[, template < typename T >
51|s2+GG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"rLm)$I {
$7Hwu^c( return assignment < holder, T > ( * this , t);
v\6.#>NQ }
##Pzc~xSn I2CI9,0 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
jy.L/s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'XKfKv >; &%j`WF4p return l(rhs) = r;
_0rt.NRD 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
HN NeH;L 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?
bWc<] k8}fKVU; template < typename Tp >
/ojwOJ class constant_t
a. D cmy{ {
s3JzYDpy const Tp t;
!`=iKe&%E public :
<}~
/. Cx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Q"
h]p template < typename T >
cI8\d 4/py const Tp & operator ()( const T & r) const
u-iQ {
+
>dC return t;
jm<^WQ%Cc }
0qFO+nC } ;
)
6QJZ$ ? 3fnt" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
N*Q*>q 下面就可以修改holder的operator=了
B">Ko3 [rcM32 template < typename T >
:!Q(v(M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Pzzzv^+ {
4K:Aqqhds return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Cj~e` VRhk }
F~eYPaEKy! >Vq07R 同时也要修改assignment的operator()
U9`Co&Z2 4uO88[= template < typename T2 >
xM<aQf\j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
OCdX'HN5Y 现在代码看起来就很一致了。
3n7>qZ.d 0AWxU?$A4 六. 问题2:链式操作
X1B)(|7$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H?r~% bh 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。
sYXLVJ>b 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。
?E!M%c@, 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。
7CR#\&h` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\kyoA
Z 2<J2#}+\ template < typename T >
$ bMmyDw struct result_1
b)Nd}6}<? {
Z:h'kgG & typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\PN*gDmX } ;
Mj>QV(L8t e/g9r 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:
k}g4? qmnl template < typename T >
8SroA$^n struct ref
"kcix!}& {
$ZyOBxI typedef T & reference;
]Gm4gd` } ;
XLiwE$:t% template < typename T >
~5|R`% struct ref < T &>
fGeie m {
s~(`~Y4 typedef T & reference;
)Az0.} } ;
ImB5F'HI$ ^"lEa-g& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$HOe){G Q$p3cepsK template < typename T >
wGs'qL"z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M*T!nwb {
:_HdOm return l(t) = r(t);
au=@]n#<( }
W^HE1Dt] 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。
a|y'-r90 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7fWZ/;p 8H};pu2 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
e:MbMj6` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
% mPv1$FH _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'e<8j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FU*q9s ` 最后的布局是:
PQ_A^ 95 Add
AwuhFPG / \
w#BT/6W&G Divide 5
ODRy / \
S/eplz; _1 3
-0`n(`2 似乎一切都解决了?不。
H0B=X l[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
{ **W7\h 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
*@@dO_%6 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
"-:g.x*d j)ln"u0R^B template < typename Right >
h~%8p
] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vY4}vHH2 Right & rt) const
@[\zO'| {
0RSzDgX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3e-E/6zH6 }
e+#k\x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ht}?=ZzW XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
v`Y{.>[H[ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ql5&&e=- 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
W4P\HM>2 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
dqBN_P% 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
FD%OG6db]; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
'bH~KK5 NyC&j`d template < class Action >
TntTR"6aD class picker : public Action
7;.Iat9gMf {
z^9rM" public :
XLYGhM picker( const Action & act) : Action(act) {}
lOb(XH9 // all the operator overloaded
X<W${L$G } ;
b
~]v'|5[ G[`2Nd< Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
PD^ 6Ywn>s 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/={N^8^=x vqoK9 template < typename Right >
8ZjRMr} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hfc~HKLC {
>^,?0HP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gCRPaF6 }
;2?fz@KZ u+6L>7t88I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
D^s#pOZS 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
&>Z;>6J, [\fwnS_1 template < typename T > struct picker_maker
vaVV1 {
g%ys| typedef picker < constant_t < T > > result;
~-sG&u> } ;
e*I92 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j-i>Jd7 {
6h&t%T typedef picker < T > result;
5L7nEia' } ;
5K&A2zC| }2c&ARQ.m> 下面总的结构就有了:
3)e{{]6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
kQ2WdpZ/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`d/* sX?k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(6}7z+ 至此链式操作完美实现。
:1"k`AG
T^$`Z. W"t^t|H'~ 七. 问题3
-I*vl 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。
ApggTzh@ Y>8JHoV template < typename T1, typename T2 >
eqOT@~H ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TB<$9FCHK {
{7$jwk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|,H2ge }
~`$P-^u88X G~_D'o<r 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
%SCt_9u /#t::b+>x template < typename T1, typename T2 >
x.Ny@l%] struct result_2
8NNs_~+x} {
k1P'Q&Na typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qMA";Frt3N } ;
NCo!n$O1~ rY@9nQ\>g 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?
{+5Ud#\y 这个差事就留给了holder自己。
9`^(M^|c k`z]l;: ]|K6Z>V template < int Order >
&?xtmg<d class holder;
f4f)9n template <>
aN,?a@B class holder < 1 >
^e$!19g {
Gv#bd05X public :
Qk|+Gj template < typename T >
J5<16}* struct result_1
KCp9P2kv. {
'9Q#%E!* typedef T & result;
rmWsob } ;
oS Ybx:2wo template < typename T1, typename T2 >
JIYzk]Tj struct result_2
68<W6z {
'X4)2iFV typedef T1 & result;
Oi@|4mo } ;
xBf->o S? template < typename T >
U1rr=h
g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zqQ[uO]m? {
)>"Ky return (T & )r;
$Tt.r }
@W==)S%O template < typename T1, typename T2 >
;"RyHow typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V)u#=OS {
QOPh3+.5 return (T1 & )r1;
SL+n y(y }
p"H/N_b4 } ;
<7L-25 = *.D{d0A template <>
Z TB6m` class holder < 2 >
0xvSi9 {
bJ6H6D> public :
z/p^C~|} template < typename T >
Fo~q35uB struct result_1
$S2
/* {
tWaGCxaE typedef T & result;
7A$mZPKh } ;
*mYGs )| template < typename T1, typename T2 >
-Edi"B4K struct result_2
F|oyrG {
6o(.zk`d typedef T2 & result;
/t2H%#v{ } ;
*Utx0Me template < typename T >
k;SKQN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%503<j {
B
T
{cTj0W return (T & )r;
_~P&8 }
hKnV=Ha( template < typename T1, typename T2 >
!tx.2m*5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y4=T0[
V {
F8/n; return (T2 & )r2;
Qs8yJH`v }
@$%.iQ7A; } ;
yOP$~L#TWs Es\J%*\u DPmY_[OAE 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> >。
.vi0DuD6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^4Se=Hr
z2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qa8?bNd'f :C0)[L return l(i, j) = r(i, j);
yB{1&S5C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&arJe!K gnb+i` return ( int & )i;
/_8nZVu return ( int & )j;
G<`(d@g 最后执行i = j;
rH\oFCzC 可见,参数被正确的选择了。
*o(bB!q"c g1l:k1\Ht \~U:k4 e~R_ bBQ0 a6It1%a+ 八. 中期总结
YZ<5-C 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
k!WeE#"( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2$o\`^dy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#P!M"_z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xsS;<uCD Of9 gS-m Q?`s4P)14o D})12qB;u9 (b"q(:5oX 43rV> W, 九. 简化
R -mn8N& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
^i3!1cS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|;p.!FO 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4gmlK,a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g2u\gR5 +-*/&|^等
i;IhsKO0R 2. 返回引用。
Nm%#rZrN~Q =,各种复合赋值等
66_=bd(9 3. 返回固定类型。
|X6R2I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iorQ/( 4. 原样返回。
<KoOJMx( operator,
[W3sveqj& 5. 返回解引用的类型。
e9QjRx operator*(单目)
{QOy'
8/ 6. 返回地址。
Vk[M .=J operator&(单目)
`v2Xp3o4f 7. 下表访问返回类型。
qIh9? |`U operator[]
`ah"Q;d$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L[`8 :}M operator<<和operator>>
Q;nC #cg 5HY0 *\ 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。
$ma@z0%8} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%):pfM;b D& &71X ' template < typename Left >
q$K}Fm1C struct value_return
?@6Zv$vZ {
'coY`B; 8 template < typename T >
2nL*^hhh struct result_1
lJx5scN[ {
WWOjck# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:j/sTO= } ;
yDRi ^B7Ls{ template < typename T1, typename T2 >
,*m|Lt%;R struct result_2
'S&Zq: {
G6JP3dOT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~HKzqGQy> } ;
:wUi&xw } ;
8 ~Pdr]5 2{oQ oMoco tQ;$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O]!o|w( it-2]Nw 下面我们来剥离functor中的operator()
qc';< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^^a%Lz)U xjrL@LO# return l(t) op r(t)
::cI4D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*|;`Gp return op l(t)
"2 :zWh7| return op l(t1, t2)
yOk{l$+ return l(t) op
2a 7"~z~ return l(t1, t2) op
;r.#|b return l(t)[r(t)]
zp``e;gY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jTW8mWNk] r!|h3*YA 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:
gplrJaH@ 单目: return f(l(t), r(t));
i#*lK7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7m:TY>{ 双目: return f(l(t));
nXjSf return f(l(t1, t2));
}n"gX>e~ 下面就是f的实现,以operator/为例
^7=h%{>= ,V zbKx, struct meta_divide
gebL6oc% {
?H_>?,^ template < typename T1, typename T2 >
\pP1k.~UnC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5Ux= 5a {
<@0S]jy return t1 / t2;
Q6N?cQtOT }
pA_e{P/ } ;
152LdZevF 2|NQ5OA0 这个工作可以让宏来做:
O&VA79\UO {Wfwf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
- "{hP template < typename T1, typename T2 > \
OgHqF,0MN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]M~7L[ 以后可以直接用
u0qTP] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
] 8<`&~a 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
ZQ-6n1O (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。。。)
x<.(fRv sG^{
cn C@pn4[jTl 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
19%zcYTe C3
BoH& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d vo|9 > class unary_op : public Rettype
lB!M;2^)X {
gQ<{NQMzvd Left l;
oqg +<m public :
,v?FR
}v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d\8j!F^= TFzk5 template < typename T >
~c*kS E2X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T#vY(d {
V`1x![\ return FuncType::execute(l(t));
6l2Os
$ }
u}rJqZ NH*"AE; template < typename T1, typename T2 >
;3%Y@FS@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UVW4KUxR {
vjA!+_I6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
@twi<U_ }
r>sXvzv } ;
\c!e_rZ #CW{y?= #<#-B v 同样还可以申明一个binary_op
w?Cho</Xu l j+p}dt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m9\~dD class binary_op : public Rettype
@CoUFdbz {
vZ^U]h V Left l;
7 ;2>kgf~ Right r;
j8^zE,Z public :
m8+
EMBl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}?HWUAL\ A-rj: k! template < typename T >
,-DU)&dF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^
q3H {
*nv^s return FuncType::execute(l(t), r(t));
5'<mfY'B }
lAGntYv +x~p&,w? template < typename T1, typename T2 >
vN~joQ=d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JgV4-B0 {
9hJ
a K return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZkNet>9 }
=-qYp0sVP } ;
$if(n|| rX)_!mR y'z9Ya 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
_94R8?\_V7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
w$""])o, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$4^h>x 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
\XfLTv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"{c@}~ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
CioS}K 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\6pQ&an 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Gh<#wa['} 下面是修改过的unary_op
#F6M<V' [jGE{<Je template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@4Q/J$ class unary_op
F;Q'R|HQ {
WmRu3O Left l;
;1>V7+/ ZmJ<FF4 public :
OM`Ws5W}f
~D` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U99Uny9 A7T(p7pP template < typename T >
uC[F'\Y struct result_1
0C6T>E7 {
7y$U$6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ME.!l6lm\ } ;
Qtt3;5m |D[LU[<C template < typename T1, typename T2 >
Or55_E struct result_2
E5a7p. {
qa4j>; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hZ')<@hNP } ;
pr1kYMrqri \FnR'ne template < typename T1, typename T2 >
nj-LG!"a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1KjzKFnb {
Q@"!uB.e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Zq:c2/\c} }
lg{M\
+ u)%/df qzZ template < typename T >
L D%SLJ: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pj5:=d8z( {
tq L2' (= return OpClass::execute(lt(t));
6H;\Jt }
mApl;D X ']Z%6_WF } ;
JZJb&q){ BHU=TK@GR '<O.J(N~4! 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
162Dj$ 好啦,现在才真正完美了。
&G?w*w_n 现在在picker里面就可以这么添加了:
3PkU>+.6 08g2? 5w" template < typename Right >
>x
]{cb/m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U}l=1B {
at\$
IK_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O>9-iqP>`d }
v9Lf|FXo& 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。
k4` %.; i1 GQ=@ we
kb&? Fz| r[
MVEh<_ 十. bind
^,J>=>,1\ 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。
29&F_ 先来分析一下一段例子
Bp4#"y2 l-SVI9|<0 *T.V5FB0S int foo( int x, int y) { return x - y;}
=6=l.qyYK bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
hW\'EJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
iEbW[sX[4 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。
7Q~$&G 我们来写个简单的。
pi/&WMZ< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A[^k4> 对于函数对象类的版本:
gm1RQ^n,@. aFL<(,~r template < typename Func >
o<5+v^mt# struct functor_trait
'L^M"f^I {
f{|n/j;n=C typedef typename Func::result_type result_type;
'vKae } ;
J8[aVG 对于无参数函数的版本:
w,X J8+B .g.glQ_~= template < typename Ret >
th5UzpB4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
*r|13|k {
#fXy4iL l typedef Ret result_type;
%2^V.`0T } ;
9j5B(_J^ 对于单参数函数的版本:
XMaw:Fgr z$VVt?K template < typename Ret, typename V1 >
GY"c1KE$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:J+ANIRI {
jV<5GWq typedef Ret result_type;
+^.xLTX`$ } ;
Wxi;Tq9C@_ 对于双参数函数的版本:
L\"eE'A {#&D=7LP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JtF)jRB0, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{
3 "jn {
i;:}{G< typedef Ret result_type;
&7Xsn^opku } ;
${97G# 等等。。。
$-(lp0\*
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_6L'}X$)N 7}(YCZny5 template < typename Func >
=r&i`L{] struct func_return
BT
f {
Hdjp^O! template < typename T >
\JP9lJ3< struct result_1
-tp3qi {
T7 (d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"i!W(}x+ } ;
cu#r#0U- 'yh)6mid template < typename T1, typename T2 >
+u
lxCm_lV struct result_2
%iZ~RTY6 ! {
cq/@ng*o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R0F&!y!B } ;
*~.'lE%[U } ;
~x J#NC+ CU/Id`"tW Q{
{= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A^4#6],%v s1X?]A template < typename Func, typename aPicker >
^xr &E class binder_1
m,F4N$ {
B~ j3!? Func fn;
!VHw*fL|r aPicker pk;
~b[5}_L=> public :
hl8oE5MU =n;LP#(h ? template < typename T >
$4]4G=o struct result_1
xg;F};}5$
{
\^lDd~MWG typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8boiJku` } ;
rgEN~e' -JclEp template < typename T1, typename T2 >
)?(_vrc< struct result_2
sjHcq5#U! {
Q0L1!}w
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R,-DP/ (im } ;
<4I`|D3@ raM{!T: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
UUvR>5@n k7 Ne(4P template < typename T >
1=^| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M0]J`fL@ {
XFi9qL^ return fn(pk(t));
2l~qzT- }
8w~X4A, template < typename T1, typename T2 >
31p7oRzr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g c<Y?a- {
"rpP return fn(pk(t1, t2));
MQX9BJ% }
~6[3Km|2 } ;
qGzF@p(p8 QjTs$#eMW {Ut,xi 一目了然不是么?
:GM3n$ 最后实现bind
`/(9#E Lv #}Gm (Y"./BDY template < typename Func, typename aPicker >
p<B*)1Tj0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D% 2S! {
j% '~l#nw return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NFf?~I&mfu }
Uu|R]azbO pO2XQYhrY 2个以上参数的bind可以同理实现。
z%$M
IC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
S AKIFNE 98CS|NEe 十一. phoenix
c3O&sa
V! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%KR2Vlh0 NHhKEx0Gtu for_each(v.begin(), v.end(),
BD M"";u (
F*y7 4j, do_
I0_>ryA [
Qn@[{%),4 cout << _1 << " , "
_ujhD ]
(,RL\1zJ .while_( -- _1),
MO|8A18B cout << var( " \n " )
)Zfb M| )
t;t;+M|W );
n9k-OGJ W}WDj: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
^,Ft7 JAn 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:7s2M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
U<"k- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
cfHtUv VzWH9%w '.7ER template < typename Cond, typename Actor >
2UTmQOm class do_while
-LlS9[r0 {
1gX$U00: Cond cd;
k%;oc$0G-3 Actor act;
tjcsT> public :
4^ZbT template < typename T >
+_ $!9m struct result_1
Ag;Ybk[ {
Hr*xA x typedef int result_type;
4@Bl 1b[< } ;
12}!oS~_ j!IkU}*c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&HqBlRo |zy` ]p9 template < typename T >
z :A_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:VX2&* {
BfD C[(n` do
s=<65 {
a@C}0IP) act(t);
CZkmd }
{-hu""x> while (cd(t));
5GURfG3{ return 0 ;
~8)l/I=`); }
I-W,C&J> } ;
D*g
K, ` w$jSlgUHy) k:z)Sw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"XU)(<p 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。
U(hIT9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
$Q= S`z= 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Y,-!QFS# 下面就是产生这个functor的类:
@={
qy} Axla@ Y"TrF(C template < typename Actor >
P6`LUyz3 class do_while_actor
bj@f<f` {
/wi/i*;A Actor act;
)eH?3"" public :
#`%V/ #YK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
JHJ]BMm 3.h0 template < typename Cond >
m ~gc c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?BU?c:"f } ;
oKPG0iM: @u:q#b &pHXSU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6|1*gl1_LD 最后,是那个do_
4p>, -v9x tNg H?;@r1ZAn class do_while_invoker
E*L5D4Kw {
Wp^A. public :
af&P;#U template < typename Actor >
v|nt(-JX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<=%G%V_s {
LKg9{0Y: return do_while_actor < Actor > (act);
U[hokwZ }
k|cP]p4, } do_;
;b 'L2 N({-&A.N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_RWH$L9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M`?ATmYy 最后来说说怎么处理break和continue
)!'7!" $ 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。
Rpxg
5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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