一. 什么是Lambda
}qlz^s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<:&w/NjbI 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,
>nr1|2 {g
)kT_ Vq<|DM3z< 0q`'65 lx class filler
2RE }l=h5 {
BAKfs/N public :
qx!IlO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&12aI|u^< } ;
#K)HuT /5J!
s=" R
jAeN#,? 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:
;TW@{re ,2kWj7H%7 +ubO-A? 9f"6Jw@F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+>:X4A* ;\&7smE[ 7rr5$,Mv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ZjI^0D8 5SKu \H\ S3oU7*OZ 2qn~A0r 二. 战前分析
foJ|Q\Z,T 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
#o^E1cI 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
zzW^AvR #Ta@A~.L d+^4;Hv4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_D+7w'8h /* --------------------------------------------- */
+b{h*WWdj vector < int *> vp( 10 );
, 1`eH[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I}8F3_b,# /* --------------------------------------------- */
UHCx}LGe sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U9k}y /* --------------------------------------------- */
(sl]%RjGa int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iu1iO;q /* --------------------------------------------- */
_* `AGda for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/aPq9B@ /* --------------------------------------------- */
`/|=eQ")o@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bC@b9opD n1;V2k{uV {< wq }~ Tw`l4S& 看了之后,我们可以思考一些问题:
Hv
IN' 1._1, _2是什么?
6>vj({,1Y* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0<Pe~i_= 2._1 = 1是在做什么?
@ ?%"nK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
:#|77b0 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\NSwoP ?=T&|pp j1d=$'a " 三. 动工
$qEJO=v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-51L!x}1c iFDQnt
[t +ypT"y ~O|0.)71] template < typename T >
gT+/CVj R class assignment
X F40;urm {
`kz_q/K T value;
HmiwpI public :
:c.i Z assignment( const T & v) : value(v) {}
AV&ege template < typename T2 >
)3 v8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
dZYS5_wr } ;
-+4$W{OK*0 ]v#T'<Nl 6zI?K4o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L_A|
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
TfxKvol' :@3d "vJADQ4F 9\n}!{@i class holder
x
Dr^&rC {
EgO4:8$h public :
[+%*s3`c# template < typename T >
uL= \t= assignment < T > operator = ( const T & t) const
dGfWRqS] {
^KhFBed return assignment < T > (t);
Fb}9cpz{ }
}@#eD } ;
zZ wD)p?_g CkflEmfe 2Hd6 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
8~I>t9Q+ h?O-13v static holder _1;
%Wu8RG} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MdKZH\z/ Ay_<?F+& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Gm%[@7- 而不用手动写一个函数对象。
V{*9fB#4L _1hqD EM +Rvj]vd}& -yAIrvO1q 四. 问题分析
W"0 # 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
_Yhpj}KZ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
un\^Wmbw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V]8fn MH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{P3,jY^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1jF}g`At 4+~+`3;~v 五. 问题1:一致性
yA_d${n 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?|
HW d,1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D"Xm9
( #}gc6T~0 struct holder
ox*Ka] {
|~/{lE=I //
p\HXE4d' template < typename T >
IW46-;l7 T & operator ()( const T & r) const
&O[o;(}mFI {
`#UTOYx4 return (T & )r;
N,O[pTwj }
[J]; } ;
vxm`[s |QC |p+VitM7 这样的话assignment也必须相应改动:
9X(bByEO 8e-{S~@W template < typename Left, typename Right >
-g>27EI5 class assignment
vJ{\67tK {
AD5t uY Left l;
\}2Wd`kD Right r;
e (f)?H public :
JDs<1@ \ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Fivv#4YO template < typename T2 >
J?]W!V7C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1zM`g_(# } ;
t (1z+ (PNvv/A 同时,holder的operator=也需要改动:
h%O`,iD2 olJ9Kfc0 template < typename T >
99eS@}RC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s)L7o)56/ {
}Bb(wP^B. return assignment < holder, T > ( * this , t);
g7H;d }
#Q{6/{bM&J w_-{$8| 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。
AV'> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q4Z\y J3'"-,Hv return l(rhs) = r;
QVP
$e`4 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
CeZ5Ti?F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QA%GK4F70 |9Y9pked8 template < typename Tp >
0Icyi#N class constant_t
>Kr,(8rA {
%mq]M const Tp t;
e*g; +nz public :
igp4[Hj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[W2p }4( template < typename T >
1{~9:U Q const Tp & operator ()( const T & r) const
o+nU { {
>WpPYUbH return t;
&3JbAJ|;X }
A6sBObw; } ;
tSm|U<
+-oXW>`& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Mz06cw& 下面就可以修改holder的operator=了
-r,J>2`l \\'!<Bn2d template < typename T >
^GbyA YEp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[$./'-I] {
@wg*~"d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y,8M[UIK }
dRu@5
:BP E u@TCw8@ 同时也要修改assignment的operator()
>GjaA1, hVlL"w*1 template < typename T2 >
_W!g'HP-D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qBpY3]/ 现在代码看起来就很一致了。
S<>e(x3g] bH=5[ 六. 问题2:链式操作
`$i`i 'S 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(YR] X_ 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。
o`#;[
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。
%xg"e
O2x 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。
[Ea5Bn;~! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7' 6m;b~F Yd,*LYd2EL template < typename T >
Y,0O&'> struct result_1
sFGXW {
[A3hrSw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
v/^2K,[0> } ;
y /PEm)=Tt n3)g{K^ 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:
~U^0z|. #v v
k7 template < typename T >
$EtZ5?qS struct ref
fkx
9I m4 {
X-ml0
=M[ typedef T & reference;
<oR Nd3d } ;
0h; -Yg template < typename T >
Ii"cDH9 struct ref < T &>
rbJ-vEzo.# {
./6L&?*`~; typedef T & reference;
aMHIOA%Kh } ;
W0?yPP=. J%}}(G~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}vm17`Gfy nmgW>U0jZh template < typename T >
E7*]t_p" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yEz2F3[ S {
NfN#q:w1 return l(t) = r(t);
$GYy[-.` }
ufm#H#n)#X 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;%%=G;b9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C4n5U^ r`
3)sc 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
3)T5}_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;hKn$' ' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
MBa/-fD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
PvA%c<z 最后的布局是:
+)V6"XY-( Add
Gd'^vqo< / \
E2\)>YF{P Divide 5
'[A>eC++ / \
mB!81%f%| _1 3
X/.|S57 似乎一切都解决了?不。
A5nu`e9& 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。
\F<]l6E 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。
*D\nsJ*g 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:
|D^[]*cEH Ak1f*HGl| template < typename Right >
V^f'4*~' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
4BCZ~_ Right & rt) const
b|xz`wUH0$ {
HL_MuyE return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B'=*92i>S }
=,(Ba' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3kJAaI8 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。
R!,RZ?|v 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。
,>Yz1P)L 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。
ah}aL7dgO 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。
{)Gh~~57_W 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?
jsL'O;K/ 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:
[y:6vC OCX?U50am template < class Action >
u2F
3>s class picker : public Action
sGzd c {
K{0mb public :
))+R*k% picker( const Action & act) : Action(act) {}
inhb> zB // all the operator overloaded
O,DA{> *m } ;
6bU/IVP *FqNzly 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。
yJgnw6>r2 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:
"3!4 hiU9 m6JIq}CMb template < typename Right >
\;g{qM 8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A]>0lB {
@ VJr0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|"ck;.) }
lQ)8zI %5uuB4P&|$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)~WxNn3rx 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。
8IVKS> jIEK[vJ` template < typename T > struct picker_maker
aeg5ij-]u@ {
TpnkJygIm typedef picker < constant_t < T > > result;
T$k) ^' } ;
=JEnK_@?K\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0$P40 7
{
3L#KHTM typedef picker < T > result;
RJGf@am& } ;
9m8`4%y=
kH{axMNc 下面总的结构就有了:
:k JSu{p 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。
ofN|%g / 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。
##FN0|e& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z|3l2ucl 至此链式操作完美实现。
bluC P| kR'!;}s C
YnBZ 七. 问题3
rYc?y 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。
lKe aI f9#B(4Tgi template < typename T1, typename T2 >
U-|gtND ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<}B]f1zX {
<]"aP1+C return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D?9=q }
%1e`R*I k :af 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:
F!.@1Fi1 om@` NW template < typename T1, typename T2 >
ydBoZ3 } struct result_2
&?x^I{j {
G;,2cu
K typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'e0qdY` } ;
Mc{1Cdj Th@L68 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?
yzXwxi1# 这个差事就留给了holder自己。
lK}F>6^\ eZf-i1lJ ?2Bp^3ytJ template < int Order >
!dmI}<@&k class holder;
_Z2VS"yH template <>
}Z2Y>raA\ class holder < 1 >
CM7j^t {
`Ol*"F.+I public :
Is-Kz}4L template < typename T >
UD"e:O_ struct result_1
h/PWi<R
i {
#XNe4# typedef T & result;
T|oz_c\e } ;
9;q@;)'5 template < typename T1, typename T2 >
u\>Ed9^ struct result_2
^${-^w@,%V {
011 _(v typedef T1 & result;
ptrLnJ|% } ;
<y~`J`- template < typename T >
F*hs3b0Db typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AvhmN5O= {
u},<On return (T & )r;
$zDW)%nAX }
OHe<U8iu% template < typename T1, typename T2 >
2D&tDX< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3/4xP| {
{5_*tV<I return (T1 & )r1;
5P+3D{ }
H@OYtPHGR } ;
~I2IgEj>] bCc^)o/w template <>
QNn$`Qz. class holder < 2 >
S1zV.] {
!%]]lxi public :
MNkysB( template < typename T >
2 }+V3/ struct result_1
m<r.sq&; {
oDA1#- typedef T & result;
RM QlciG } ;
[ bE9Y; template < typename T1, typename T2 >
-s4qm)\ struct result_2
zn@tLLX {
F5&4x"c typedef T2 & result;
Ma wio5 } ;
{ 5h6nYu template < typename T >
%-H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Vk8:;Hj {
9%iqequ return (T & )r;
[+>$'Du }
v;{s@CM m template < typename T1, typename T2 >
oZP:}= F typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HL*jRl {
CEZ*a 0}= return (T2 & )r2;
JF!!)6!2# }
8tLkJOu } ;
!!dNp5h` }_XKO\ Ij/c@#q. 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> >。
P}JA"V& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\)`\F$CF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L}x"U9'C Ca]vK'( return l(i, j) = r(i, j);
aCy2.Qn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c\"oj&>A t$rWE|+_z return ( int & )i;
L 'H1\'
o return ( int & )j;
CKrh14ul 最后执行i = j;
J'Gn M?M 可见,参数被正确的选择了。
3| g'1X} b8Y1 .y"# D)f hk!< (9@6M8A E #8 `X 八. 中期总结
A]ciox$AjW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
a!xKS8-S== 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
# 1I<qK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&+JV\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bWG}>{fj *>zr'Tt,W y}nM'$p S\s1}`pNm ]p@7[8} B1J+`R3OX 九. 简化
x^9W< 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。
fHR1kuy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
N]} L*o& 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:
h`?0=:Tru 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
x-(?^g +-*/&|^等
LKftNSkg" 2. 返回引用。
!#g`R?:g =,各种复合赋值等
{_KuztJGA 3. 返回固定类型。
3-~_F*%ST 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$Ob]JAf} 4. 原样返回。
23&;28)8 operator,
{Km|SG[-q 5. 返回解引用的类型。
XR]]g+Z operator*(单目)
.lTU[(qwu 6. 返回地址。
+TA(crD operator&(单目)
,Ix7Yg[ 7. 下表访问返回类型。
JKGUg3\~ operator[]
Q->'e-\E<" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'xvV;bi operator<<和operator>>
FL"I PX;S 1m|1eAGS{ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<`~]P$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"EQ}xj h$4V5V template < typename Left >
x(}@se struct value_return
E+UOuf*( {
3zMmpeq template < typename T >
6D_4o&N struct result_1
<o^mQq& {
OA&N WAm4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
rXo,\zI;u^ } ;
9O~1o?ni D?8t'3no template < typename T1, typename T2 >
5/>G)& struct result_2
%[&cy' {
y/4 4((O typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
64o`7 } ;
Td
X6<fVV } ;
>LwAG:Ud GVCyVt[!- Et# }XVCJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/QD}_lh;, nU||Jg 下面我们来剥离functor中的operator()
VOp8 ,! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%U-KQI0 73 Tg{~ return l(t) op r(t)
O/iew3YF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Xj?j1R>GB return op l(t)
%pe7[/ return op l(t1, t2)
0ot=BlMu return l(t) op
{;=+#QK/ return l(t1, t2) op
6(<AuhFu return l(t)[r(t)]
C
`k^So) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=+A8s$Pb I^0bEwqZ~ 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:
u.1u/o1" 单目: return f(l(t), r(t));
5-5qm[.; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]%"Z[R 双目: return f(l(t));
U_Emp[ return f(l(t1, t2));
RR*z3i`PP 下面就是f的实现,以operator/为例
UIIunA9 V92e#AR struct meta_divide
m 9.QGX\] {
sW@4r/F>:D template < typename T1, typename T2 >
UOT~L4G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6TlkPM$~2 {
'hg, W] return t1 / t2;
<b{Le{QJ* }
}m\ } ;
}eULcgRG f*bs{H'5 这个工作可以让宏来做:
!N?|[n1 \CX`PZ>< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
adHHnH`, template < typename T1, typename T2 > \
_+.z2} M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vEW;~FLd 以后可以直接用
{SCwi;m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
D{PO!WzW 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
/$/\$f$ (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。。。)
OB;AgE@ LtXFGPQ f V~NS<!+q 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
8{epy fW <qp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&yp_wW- class unary_op : public Rettype
y[.0L!C { {
q J@XVN4 Left l;
0_,V} public :
'FO^VJ;ha unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O`rAqO0F ){icI< template < typename T >
i[T!{< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"&77`R {
US@ak4Y6Z return FuncType::execute(l(t));
p`T7Y\\#! }
.2Y"=|NdA Mp7r`A,6 template < typename T1, typename T2 >
Y[
a$~n^:n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vdh5s 292h {
&NB[:S= return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ag#p ) }
W5HC7o\4 } ;
^W3xw[{ Nq9@^ E-{M 83OOM;' 同样还可以申明一个binary_op
V`G)8?% Vy u=p([
5] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*^}(LoPZ class binary_op : public Rettype
xBl}=M?Qu {
m7~kRY514 Left l;
]@C&Q,~q Right r;
Ycn*aR2 public :
n;/yo~RR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)Uo)3FAn wRi!eN? template < typename T >
-]A,SBs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GbBcC#0 {
-jFvDf,M,D return FuncType::execute(l(t), r(t));
}9:d(B9; }
zxT&K| u\Tq5PYXt template < typename T1, typename T2 >
D)K/zh) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'\[GquK;P {
`G@]\)-! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
WVir[Kv% }
4$@5PS#, } ;
118A6qyi rB<
UOe EO:i+e]= 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
j1_CA5V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OU/PB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
diaLw 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:BNqr[=b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}BzV<8F 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
TMT65X! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/!P,o}l7 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
F
MHpa 下面是修改过的unary_op
K.JKE"j)d %f*8JUE16 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?qO_t;:0> class unary_op
Dc}-wnga {
q~T*R<S Left l;
!Hr~B.f7 &?#V*-;^ public :
HX7"w
69p>?zn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OtBVfA:[ R]/3`X9!d> template < typename T >
qa.nm4"6+ struct result_1
\h!%U*!7{ {
T9}G:6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kL*
DU` } ;
<V5(5gx L(fOe3
v template < typename T1, typename T2 >
g\,pZ]0i struct result_2
[?Cv^t${+ {
h'|{@X typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kD8$ir'UYG } ;
^yb3L1y 9i;%(b{ template < typename T1, typename T2 >
N>/!e787OU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;xS@-</: {
P\pHos return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^mv F%"g }
W.'#pd 64fa0j~<*M template < typename T >
wa\Yc,R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}~DlOvsq {
8iGS=M return OpClass::execute(lt(t));
^<}9#q/rt }
;}@.E@s%'
a`
s2 z } ;
jAie[5 MX2]Q iVTC"v 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
P<ElH3J` 好啦,现在才真正完美了。
%M]%[4eC 现在在picker里面就可以这么添加了:
u!hY
bCB gFizw:l template < typename Right >
GL-v</2'U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MHeUh[%( {
HkVnTC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Tty_P, }
o$;t 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。
#^4p(eZ[} _kg<KD=P PV$)k>H- 't.IYBHx n?!XNXb 十. bind
S81%iz.n 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Yd'Fhvo8 先来分析一下一段例子
j)xRzImu lqe|1vN Y3=5J\d!a int foo( int x, int y) { return x - y;}
n("Xa#mY[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Iv+JEuIi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,h,OUo]LIY 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
iO 9.SF0:
我们来写个简单的。
6?$yBu9l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
UTB]svC' 对于函数对象类的版本:
9:
N[9;(' = >CADTU template < typename Func >
js;p7wi struct functor_trait
o@:${>jw {
QxS]6hA typedef typename Func::result_type result_type;
w"ZngrwBl } ;
ndg1E;> 对于无参数函数的版本:
S52'!WTq ~tx|C3A`d template < typename Ret >
E)sC:oO struct functor_trait < Ret ( * )() >
D+m#_'ocL {
_/V<iv typedef Ret result_type;
(KxI* } ;
C# zYZ JZ 对于单参数函数的版本:
)l?1dR:sP 2 tD{c^
9< template < typename Ret, typename V1 >
~wYGTm=(n struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x3DUz {
,2oF t\`.r typedef Ret result_type;
3r^Ls[ey } ;
Q\Wh]=} 对于双参数函数的版本:
mxD]`F QiH>!Ssw template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dhrh "x_?: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b3. {
;>hRj! typedef Ret result_type;
corNw+|/w } ;
c"KN;9c, 等等。。。
Db4(E*/pj! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t2x2_;a Nm$Ba.Rg template < typename Func >
lCafsIB struct func_return
`A\,$(q+ {
h4p<n&)F template < typename T >
'3<T~t struct result_1
Z9wKjxu+ {
Fi+8| /5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^AhV1rBB } ;
d*$L$1S (A(j.[4a template < typename T1, typename T2 >
s.|OdC>U = struct result_2
OSoIH`tA {
TOT#l6yqdd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K*R } ;
-al\*XDz } ;
'+EtnWHs (aC~0
#4 `D/<*e,# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W&~\@j]!D =[JstiT?E template < typename Func, typename aPicker >
ycq+C8J+Ep class binder_1
n(uzqd {
b~$8<\ Func fn;
|j}D2q= aPicker pk;
b :WA}x V public :
k3(q!~a:.} QmgO00{ template < typename T >
h"0)g:\ struct result_1
.;\uh$c {
B4@1WZn<8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e&@;hDmIX } ;
X9
N4 3</W}]$)p template < typename T1, typename T2 >
MJ"@ struct result_2
+D+v j|fn {
*82+GY] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>:Y"DX- } ;
zMke}2 FEH+ PKSc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|)VNf.aJZ B>}B{qi| template < typename T >
?B+]Ex(\B, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{x,d9I {
d\ I6Wn return fn(pk(t));
|.*nq }
GIb,y,PDB template < typename T1, typename T2 >
ARUzEo
gcf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e0<Wed {
u>ZH-nw O return fn(pk(t1, t2));
F MX^k }
y(ceEV } ;
23d*;ri5 redMlHM Sx:JuK@ 一目了然不是么?
0fGt7 "Q 最后实现bind
xX?9e3( d>gQgQ;g r>#4Sr template < typename Func, typename aPicker >
!J&UO/q. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IG.!M@_ {
HTLS$o;Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0"}=A,o(w }
D&o~4Qvc] +H:}1sT;n 2个以上参数的bind可以同理实现。
DHg)]FQ/ 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。
Or#KF6+ut Avww@$ 十一. phoenix
?[]jJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wP7
E8' =pZ$oTR for_each(v.begin(), v.end(),
X2|&\G9c
(
(A )f
r4 do_
tdHeZv [
iCJXV' cout << _1 << " , "
5dX /< ]
8d?%9# p-) .while_( -- _1),
$."DOZQ3U cout << var( " \n " )
-FF#+Z$ )
Yl&bv#[z );
m*wDJEKo Q#F9&{'l 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:
C#V_Gb 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
}uwZS=pw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3*T/ 7\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C|V5@O?;&
2# P~#LbUP( template < typename Cond, typename Actor >
b0sj0w / class do_while
7g5Pc_ {
cA+T-A] Cond cd;
QFK'r\3pU Actor act;
p//mVH% public :
4p7j"d5 template < typename T >
:IX,mDO struct result_1
DUSQh+C {
? o&goiM typedef int result_type;
v^J']p } ;
]UkqPtG; ^6gEL~m|] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t3 3\f<e !UR3`Xk template < typename T >
s",G
w]8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Gw.U>"!C {
]XcWGQv~ do
a ]:xsJ~ {
TS`m&N{i") act(t);
@EURp }
Y[|9
+T while (cd(t));
ahdwoB return 0 ;
2%v6h }
p' 6h9/ } ;
6B]i}nFH{+ 6-~ZOMlV G)?j(El
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<00nu'Ex1v 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。
\x<,Ma=D 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。
QL @SE@" 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。
&lID6{7 9Z 下面就是产生这个functor的类:
g##<d(e!} 2c51kG77E DxD\o+:r template < typename Actor >
#F6<N]i class do_while_actor
:L6%57 {
(0l>P]"n Actor act;
d}
5 public :
A#{I-*D[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{H>Tv,v| o^/ fr&,9 template < typename Cond >
W0;QufV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jd2 p~W } ;
]N,'3`&:: n^rbc;} 5R)IL2~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MskOPg 最后,是那个do_
Lr20xm 8QMMKOui\ <Qr*!-Kc6 class do_while_invoker
elR1NhB|p {
-]-0]*oAp public :
t<"`gM^| template < typename Actor >
j+>[~c;0) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9ei<ou_s {
[VLq/lg* return do_while_actor < Actor > (act);
I %sw(uoE }
"$b{EYq6 } do_;
N
A_8<B^ c6 .j$6t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
bl^pMt1fv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'K}2 m 最后来说说怎么处理break和continue
3DxgfP%n 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。
WZjR^6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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