一. 什么是Lambda
Fq3[/'M^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[)UF@Sq4+Q 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,
E><!Owxt/ 2B&Yw 9Br2}!Ny Cw;&{jY class filler
8qwc]f$.w {
DCS$d1 public :
6ExUNp @U> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a,X=!oJ } ;
lOp/kGmn+ E-h`lDoJ lsmzy_gV7 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:
R:=C
/;LteBoY mw}obblR .gUceXWH3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z{T2!w~[ G"!YV#"~ x" 21 Jh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~/?JRL= |F5^mpU
PRmZ3 =uKGh`^[ 二. 战前分析
_i [.5 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。
: sIZ+3 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
G#V5E)Dx INwc@XB cyUNJw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
( 8+ _~_ /* --------------------------------------------- */
4eb<SNi vector < int *> vp( 10 );
JtYc'%OF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dIv/.x/V /* --------------------------------------------- */
S!J.$Y<Ko sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
x)<5f|j /* --------------------------------------------- */
oiAU}iK: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
QrDrdA /* --------------------------------------------- */
_@D}2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
rXo2MX@u /* --------------------------------------------- */
I0ycLx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wP3PI.g-g @~6A9Fr 5xW)nEV N>i1TM2 看了之后,我们可以思考一些问题:
aM'0O![d 1._1, _2是什么?
,-u | l 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
=!NYvwg6;o 2._1 = 1是在做什么?
I%xrDiK97 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}i_[wq{E& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
lv9Ss-c4 CaNZScnZ E&0A W{ 三. 动工
:4$Ex2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p}uTqI M64zVxsd .FK'TG &B3Eq1A template < typename T >
{y0*cC class assignment
:K{`0U&l5 {
tF)K$!GR[ T value;
Lc^nNUzPo public :
$I_04k#t assignment( const T & v) : value(v) {}
[ d<|Cde template < typename T2 >
HC
w$v# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
jsTb0 } ;
`xe[\Z2 :7Mo0,Bw, RLY Ae 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>>krH'79 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y5LESZWo aA%$<ItH 6, ag\ "%ag^v9 class holder
L.(T"`-i {
^8)&~q* public :
U0u @[9! template < typename T >
D+rDgrv assignment < T > operator = ( const T & t) const
GSV, {
#Q6wv/"Ub return assignment < T > (t);
S6}_Z }
S}e*~^1J } ;
Wf_aEW&n ,: w~- [K13Jy+ 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:
O89<IXk +`f gn9p static holder _1;
x[nv+n , Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F']Vg31c .&7=ZY>E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4M(w<f\5F 而不用手动写一个函数对象。
[OG-ZcNu? aVuan&]*= Cd#*Wp)s f&`v-kiAn= 四. 问题分析
=Cs$0aA 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
pvy;L[c 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
PGT!HdX#{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Tv3 ZNh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
P?n!fA>! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O~d!*A psRm*,*O 五. 问题1:一致性
\,
n'D 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
oiO3]P]P 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&\sg~ H?40yu2m5 struct holder
O,qR$#l
{
hv*n";V //
oZ6xHdPc4 template < typename T >
f;u;hQxs T & operator ()( const T & r) const
*-+~H1tP {
pzU">) return (T & )r;
.j88=t0
}
spO?5# } ;
9][Mw[k> c}Z,xop<P{ 这样的话assignment也必须相应改动:
rA*,)I_v@ AG}'
W template < typename Left, typename Right >
ZM;EjS1 class assignment
[$[t.m {
ieBW 0eMi Left l;
>;xEzc!W3* Right r;
rF~q"9 public :
+*0THol- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|&n dQ(!l template < typename T2 >
AaTtYd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7M;Y#=sR } ;
8x,;B_Zu *kyy''r 同时,holder的operator=也需要改动:
8" 8{Nf-" xDADJ>u2K template < typename T >
mSQ!<1PM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
W\~ZmA. {
"r"]NyM return assignment < holder, T > ( * this , t);
T>f-b3dk }
qWE"vI22M S"3g 1yU^_ 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。
Z/-%Eb]L1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\
vJ*3H6 vy|}\%*r~ return l(rhs) = r;
Bl`e+&b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6w1:3~a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Kyl( :L`z~/6 template < typename Tp >
2~J|x+
class constant_t
{7/6~\'/@ {
>^InNJd const Tp t;
u]dpA public :
Z,iklB- constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yAi4v[ template < typename T >
Wnf`Rf)1z const Tp & operator ()( const T & r) const
|=%$7b\C {
a}>GQu*y return t;
N,[M8n, }
?J6hiQvL } ;
qA30z%#z_ sL/Lw
WH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\17)=W 下面就可以修改holder的operator=了
n.1a1 Tf &R^mpV5 template < typename T >
?q,x?`|(8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WLh_b)V| {
LoCxoAg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x~{m%)I }
N@d4) X 4/r#<Da 同时也要修改assignment的operator()
=~EQ3uX YYM template < typename T2 >
[e^i". T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;N1FP* 现在代码看起来就很一致了。
k2+Z7#2n y4?>5{`W 六. 问题2:链式操作
R,^FJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,*lK4?v 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
%xk]y&jv 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0?`#ko7~d 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
z.H`a+cl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qob!!A14p }Ql;% 7 template < typename T >
Ahwu'mgnC struct result_1
Tf[]vqa`G {
ljf9L:L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]g)%yuox9F } ;
r}5GJ|p0 1Gqtd^*; 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
dl;A'/(t /KV@Ce\ template < typename T >
dkn_`j\v struct ref
!EW]:u {
oNh .Zgg typedef T & reference;
LnyA 5T } ;
m76]INq template < typename T >
qzmZ/z96 struct ref < T &>
#tfJ?w` {
8'quQCx*= typedef T & reference;
iH$N HfH } ;
Uis
P
8/k X>B/DT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ebk@x=E pucHB<R@bL template < typename T >
V('b|gsEo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0ib 6}L% {
Pb`sn5; return l(t) = r(t);
D2mB4 }
@6tx5D? 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。
JH5])i0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i@;a%$5 D"WkD j"M 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
tvH)I px _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{38aaf|'/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.5z|g@
6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Zu hT \l 最后的布局是:
!3&}r
Add
h}d7M55#| / \
G?g7G,|d Divide 5
YS~x-5OE\ / \
}v!6BU6<Q _1 3
rTJWftH! 似乎一切都解决了?不。
VcL 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
eyG.XAP 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
0VZj;Jg}q OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
m6gr!aT (Zn\S*_@/ template < typename Right >
S`^W#,rj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9c 6V&b Right & rt) const
Qp54(` {
pJ(l=a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2u:j6ic }
Ue7W&N^E 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g\Zk*5( XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
aD^MoB3 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
@88 efF 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
SM<kE<q# 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
CG7LF 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
",+uvJT1O 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
93dotuF GwV FD% template < class Action >
@W,Y_8: class picker : public Action
IY:O? M {
;0*^9 8K public :
P&YaJUq.u picker( const Action & act) : Action(act) {}
Y^G3<.B // all the operator overloaded
IO'Q}bU4vs } ;
^`7t@G$ D :}z%N7T 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。
yKI.TR# 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:
P:TpB6.=q qw/{o:ce] template < typename Right >
00p 7sZU^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
? `KOW {
w;(gi return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{|%O)fr, }
[:'n+D=T3M C"{on% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LA+MX0* 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。
$^!w`>0C $Da^z[8e template < typename T > struct picker_maker
a3 x~B=E {
a*hThr+$M typedef picker < constant_t < T > > result;
X
A|`wAGP } ;
z,)sS<t( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&^H
"T6 {
aiHr2x6 typedef picker < T > result;
B`aAvD`7 } ;
w-$w k
))*z FV 下面总的结构就有了:
;`B35K functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
4:'] 'E picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
xNkY'4% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(0Cszm. 至此链式操作完美实现。
hl:eF:'hm 4QNR_w ->8q, W2A 七. 问题3
pxx(BE 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
r\d:fot clw91yrQn template < typename T1, typename T2 >
'qJ-eQ7e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
02[II_< 1 {
R!,)?j; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gxM8IQ }
6hK"k DeA'D| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
HqBPY[;s >G2-kL_ template < typename T1, typename T2 >
.}N^AO= struct result_2
=fG8YZ( {
@W8}N|jek typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
DZRxp, } ;
l`&6W?C c5e\ckqm^ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
SWb5K0YRn 这个差事就留给了holder自己。
>EtP^Lu~f_ lg>AWTW[ lM*O+k template < int Order >
2H[aY%1T class holder;
Nh9!lB m*] template <>
]ECZU class holder < 1 >
}!V<"d,! {
!d.>r
7w public :
!^fR8Tp9 template < typename T >
dY<#a,eS struct result_1
; ZV^e {
5R `6zhf typedef T & result;
`YNC_r#tG } ;
;/ KF3
% template < typename T1, typename T2 >
gc3 U/
jM struct result_2
OeGuq.>w {
PV6*-[ typedef T1 & result;
vw]
D{OBv* } ;
tQ
JH'YV template < typename T >
X#,[2&17Fh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7 afA'.= {
-Y?(Zz_w return (T & )r;
gsWlTI }
#.+*G`m template < typename T1, typename T2 >
XhAcC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}]+}Tipd {
}#*zjMOz return (T1 & )r1;
Z'dI!8(Nf }
r/sRXM:3cZ } ;
j :Jdwf E)wT+\ template <>
zl
0^EltiU class holder < 2 >
;n{j,HB {
w9<FX>@ public :
f^sb0nU template < typename T >
HcVs(]tIW struct result_1
EJaaW&>[ {
+1jqCW typedef T & result;
AJlIA[Kt: } ;
k`mrRs template < typename T1, typename T2 >
y'|W[' struct result_2
e=;@L3f {
@-@rG>y^: typedef T2 & result;
h;UdwmT } ;
Pq\V($gN template < typename T >
Z?v6pjZ? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iH}rI'U. {
u$,Wyi )L return (T & )r;
rI66frbj }
JvJ!\6Q@ template < typename T1, typename T2 >
T>Rf?%o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5uJP)S? {
eKpxskbhZ return (T2 & )r2;
_<F@(M5 }
?Wz(f {Hm } ;
k=~pA iRDN 9hLmrYNM1 b;`#Sea 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
&R FM
d= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h8= MVh(I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<T.#A8c C\2 >7 return l(i, j) = r(i, j);
UFAMbI 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hPi
:31-0 0R 5^p return ( int & )i;
2td|8vDA return ( int & )j;
-kri3?Y, 最后执行i = j;
X.AWs=:- 可见,参数被正确的选择了。
'j<:FUDJ [(P[qEY <\9Ijuq}k
\
NSw<. ~v(M6dz~vk 八. 中期总结
3g#=sd!0O@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
M3;v3
}z<- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C`~4q<W' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:f
!=_^} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?)o4 Kt'h lp0T\
% {p*hN i)0 yH"$t/cU"R i&'^9"Z)O [FV=@NI 九. 简化
':2*+ 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。
U>B5LU9& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k5%0wHpk = 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:
MV;Y?%> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GKsL~;8" +-*/&|^等
)bCG]OM7< 2. 返回引用。
Rw
ao5l=x =,各种复合赋值等
>&Ui* 3. 返回固定类型。
-}qGb}F8! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bR8
HGH28 4. 原样返回。
z2nUul(2 operator,
;'Vipj 5. 返回解引用的类型。
CMxjX operator*(单目)
qfP"UAc{/ 6. 返回地址。
seqF84Xd< operator&(单目)
7k#${,k 7. 下表访问返回类型。
Dss/>!
mN operator[]
,ORG"]_F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z1SMQLk operator<<和operator>>
rb}wv16? 23\j1? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
77&^$JpM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
400Tw`AiJ G0;EbJ/& template < typename Left >
WP@JrnxO\` struct value_return
N} x/&e {
K,C$J
I template < typename T >
M\?uDC9 struct result_1
hA1gkEM2o {
{7![3`%7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{?>bblw/d } ;
AR+\uD=\I- [cTRz*\s template < typename T1, typename T2 >
K@j^gF/0B struct result_2
c]aK
N {
&W)+8N,L typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jY#(A23 } ;
)*TW\v`B } ;
;*g*DIR H6PXx !AD0-fZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TA@tRGP> ) (?UA$" 下面我们来剥离functor中的operator()
}KaCf,O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+zVcOS*- 2NArE@ return l(t) op r(t)
:9x084ESR) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`3sy>GU? return op l(t)
@^:7UI_ return op l(t1, t2)
Z*)y.i ` return l(t) op
_sf#J|kQ return l(t1, t2) op
~g
K-5}%! return l(t)[r(t)]
7k`*u) Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u.pKK
AK~`pq[. 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:
vzohq1r5 单目: return f(l(t), r(t));
&`
00/p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=_?pOq 双目: return f(l(t));
|B1;l<|` return f(l(t1, t2));
FQ_%)Ty2 下面就是f的实现,以operator/为例
[N+ m5{tT 6L:trLuQ struct meta_divide
}4\!7]FVYX {
=mi:<q template < typename T1, typename T2 >
aX[1H6&=7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
x'=3&vc4 {
P+;CE|J`X return t1 / t2;
B.Zm$JZ: }
F; MF:;mM } ;
M8#*zCp{5 !HdvCYB> 这个工作可以让宏来做:
j2o1" !0!U01SWa #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/.| A template < typename T1, typename T2 > \
[yYH>~SuwZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0U~;%N+lv 以后可以直接用
_Ra<|NVQh DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#4P3xa 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
j*eUF-J1 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
*793H\ T]Tdx.B OD?y 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
l}Q"Nb) O:5Rp_?^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uXG`6|? class unary_op : public Rettype
^6)GS%R {
cD'HQ3+ Left l;
DD/>{kff public :
_4.]A3;} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>op:0on]} c|\ZRBdI template < typename T >
\uU=O
) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(b/A|hl {
.)"_Q/q
return FuncType::execute(l(t));
S1 EEASr!} }
[5?4c'Ev (xZr ]v ]U template < typename T1, typename T2 >
Ge^zX$.' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0kNe?Xi {
=9qGEkd3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
lC'{QUC }
u0bfX,e2U } ;
*PSvHXNi V-KL% bH\'uaJ 同样还可以申明一个binary_op
N|!MO{sB biK)&6|`sa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;ZQ-uz class binary_op : public Rettype
D00G1:Ft(T {
^wx%CdFm'P Left l;
~ON1Zw[+ Right r;
[x2JFS#4 public :
^CZCZ,v binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d5@X#3Hd ADv^eJJ| template < typename T >
&a%WM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a|DsHZ^6^ {
Q^z=w![z return FuncType::execute(l(t), r(t));
mR{CVU }
Y7<zm}=(/ Vq3gceo'0A template < typename T1, typename T2 >
}xAie( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N$\ bg|v {
YCa@R!M*O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*4<4 }
s?QVX~S" } ;
\#4m@ ?M *7@t@ [[:UhrH- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
r4O|() 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IDy_L;'`* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>5)<Uv$ 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(y+1^> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
f~w>v 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。。。
wP[xmO-% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NH7`5mF$ 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)
A/q2g7My 下面是修改过的unary_op
ifXW
!M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ye9Y^+- class unary_op
%'Zc2h&z {
,N53Iic Left l;
&4,WG y }\r#"Z` public :
ojHhT\M` !Y (apVQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T4mv%zzS q@(1Yivk template < typename T >
7;&(} struct result_1
y|$R`P {
"\e:h|
.G typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$}t=RW } ;
sLb8*fak H&M1>JtE template < typename T1, typename T2 >
|xn#\epy@ struct result_2
G6ayMw]OF {
m#tpbFAsc typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>lrhHU } ;
8zY)J # .*BA 1sjE template < typename T1, typename T2 >
#~L!pKM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5sCFzo<=vh {
s f(iE(o return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o]Gguw5W{ }
|6aJwe+*
j&5G\6: template < typename T >
>c<pDNt? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
axmsrjW# {
7paUpQit return OpClass::execute(lt(t));
EIr@g }
_a](V6 @Mm/C?#*O } ;
jpRBER_X *i^`Dw^~y h4_b!E@ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[)^mBVht 好啦,现在才真正完美了。
GF8 -_X 现在在picker里面就可以这么添加了:
we3tx{j hq=,Z1J template < typename Right >
# ly@;!M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
OF[?Z {
&iNwvA%9D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gV8"VZg2 }
hoenQ6N^: 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
XVt/qb%)r e+. \pe\ l4rMk^>> ldGojnS W^es;5 十. bind
VPt9QL( 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
4:7m K/Z 先来分析一下一段例子
{^#2=`:)O ?c]n^GvG Q$~n/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
[:iv4>ZZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
aBhV3Fd[B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!SO8O 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。
b O=yi) 我们来写个简单的。
+L0w;w T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rAb&I"\ZY 对于函数对象类的版本:
>O#grDXb 24ux template < typename Func >
iXFP5a>| struct functor_trait
c
pk^!@c {
i^)WPP>4Aw typedef typename Func::result_type result_type;
a8pY[)^c } ;
n2{SV 对于无参数函数的版本:
}s_hD`' [84F09HU template < typename Ret >
T-gk <V struct functor_trait < Ret ( * )() >
g JjN<&, {
er2cQS7R typedef Ret result_type;
x&Cp> +i } ;
pXu/(&? 对于单参数函数的版本:
2#vv$YD =wG+Ao template < typename Ret, typename V1 >
<P_ea/5:| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~=En+J}* {
('C7=u&F typedef Ret result_type;
fuUm}N7 } ;
@*>Sw>oet 对于双参数函数的版本:
C$d>_r t{dSX?<nt template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e)H!uR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-)jax {
c>HK9z{ typedef Ret result_type;
bc I']WgB- } ;
HpVjee 等等。。。
t\4[``t 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
D)Q)NI
fvEAIs template < typename Func >
nwA8ALhE struct func_return
;
A,#;%j {
CSTI?A"P template < typename T >
g5Z#xszj+ struct result_1
R"AUSO|{ {
52d^K0STC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C[uOReo } ;
kW@,$_cK a|4~NL template < typename T1, typename T2 >
C3'rtY. struct result_2
R@iUCT^$ {
XL$* _c <) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aG+j9Q_ } ;
5D Y\:AF } ;
W_`A"WdT. l@JSK; ]m4OIst 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1L nyWZ dRi5hC$ template < typename Func, typename aPicker >
jS.g]k class binder_1
!#2=\LUC {
6KZf%)$ Func fn;
TUIk$U?/I aPicker pk;
1f'Hif*r_X public :
Wg`AZ=t tK(g-u0N`( template < typename T >
_>m-AI4^ struct result_1
44ed79ly0) {
q.#[TI ^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hm*cw[#O1x } ;
1oLv.L D*PYr{z' template < typename T1, typename T2 >
O81X;JdP3 struct result_2
errH>D~ {
*?ITns W< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ih}1%Jq } ;
p d[ncL FR[ B v binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uX/$CM ;%C'FV e] template < typename T >
R6-n IY, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%V`F!D<D {
j@gMbiu return fn(pk(t));
Yap?^&GV }
g7V8D template < typename T1, typename T2 >
l_'[27 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N==ZtKj F {
/cr}N%HZB return fn(pk(t1, t2));
Ys+OB*8AE }
-|k)tvAm } ;
dy__e ^qi IP`6bMd 6qWdd&1 一目了然不是么?
\c v?^AI 最后实现bind
{`=0 |oP} h^9"i3H 6VP`evan template < typename Func, typename aPicker >
im7nJQ^H$q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}v9\F-0>Q {
7;@ST`cC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DZ7
gcC }
.d;Iht,[ u%/fx~t$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
H=*5ASc 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。
im} ?rY {Gq*e/ 十一. phoenix
<ljI;xE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%J:SO_6 bzDIhnw for_each(v.begin(), v.end(),
8P7"&VYc8 (
ml0.$z do_
v2r&('pV [
*-W#G}O0 cout << _1 << " , "
n+@F`]Ke ]
(&|_quP7O .while_( -- _1),
@E( 7V(m/ cout << var( " \n " )
<~TP#uAz )
pLa[}= );
'{I_\~* 8dD2 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
<!-sZ_qq 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
W?yd#j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
b*a2,MiM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
e^4 p% sDr/k`> =S '%`] f? template < typename Cond, typename Actor >
~>O) class do_while
6qN~/TnHZ {
2?m.45` Cond cd;
:j|IP)-f Actor act;
gqXS~K9t public :
6S6f\gAM template < typename T >
<FMq>d$\ struct result_1
[b{CkX06 {
?
J}r typedef int result_type;
!US d9 } ;
8}H1_y-g[ ~\x:<) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&l$Q^g |qZko[W}= template < typename T >
b'MSkEiQG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wg{k$T_> {
lis/`B\x do
*
tCS {
|KB0P@=a act(t);
DeR='7n }
yC
77c= while (cd(t));
UnVm1ZWZ return 0 ;
@(P=Eh }
!fBF|*/ } ;
t8^m`W V
f-a'K& 5es[Ph|K5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yc|VJ2R* 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。
1@u2im-O 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。
k = ?h~n0M 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。
WI]o cF 下面就是产生这个functor的类:
^[%%r3"$C V8eB$in S'oGt&Z< template < typename Actor >
Z/rP"|EuQ class do_while_actor
1B),A~Ip {
Ii7QJ:^ Actor act;
y_xnai public :
aP'"G^F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ARcv;H 5 w9
w%&{j template < typename Cond >
u77E! z4Uz picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vI$t+m: } ;
%| G"-%_E s@MYc@k ~Lc066bLeq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Y+K|1r 最后,是那个do_
@EE."T9 -hC,e/+ r`c_e)STO class do_while_invoker
>0p$(>N] {
}j,[ 1@S public :
L[5=h template < typename Actor >
d #jK=:eK do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z|RY2P>E {
Xf)|Pu return do_while_actor < Actor > (act);
099sN"kf }
~=R SKyzt } do_;
>
iE!m ]*7Y~dO 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
EUsI%p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
oK{ V7 最后来说说怎么处理break和continue
i#%aTRKHd6 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。
Kx_h1{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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