一. 什么是Lambda
-f=hL7NW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$(U|JR@ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
ig{5]wZ( -s"lW 7N^ }__+[- A$cbH. class filler
_L":Wux {
bSfQH4F public :
"Cb<~Dy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6tguy } ;
F04Etf
2k R8l9i2 xJCpWU3wM 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:
)w-?|2-w5 CCV~nf C#>C59 tUQ)q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wG
O)!u 4 c3##:"wr .E&~]< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kns]P<g |+;"^<T)l Fm"$W^H 8*wI^*Q 二. 战前分析
e+wd>iiB 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。
zu#o<6E{ 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
/
<p HDY 0N.*c _q 8m$4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@^Oww(I /* --------------------------------------------- */
N"TD$NrK\ vector < int *> vp( 10 );
'#PT C,0UJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
YbKW;L&Ff /* --------------------------------------------- */
a0R]hENC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PJ{.jWwD /* --------------------------------------------- */
_Gu ;U@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&,zeBFmc /* --------------------------------------------- */
/!hW6u5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$Tg$FfD6& /* --------------------------------------------- */
;QYK {3R? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q)*0G* ArY'NE\Htt '' 6 4rm/+Zes 看了之后,我们可以思考一些问题:
F~1R.r_Lu 1._1, _2是什么?
scdT/|(U$ 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。
&>o)7H]; 2._1 = 1是在做什么?
:R)IaJ6) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
E'Bt1u 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。
.
fIodk H|Ems}b isjkfl-! 三. 动工
]l%j>Vb!L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
k;sUD mrO @UKd0kxPN{ C1=[\c~jw SpgVsz template < typename T >
cnR>)9sX class assignment
-LyIu# {
ze-iDd_y T value;
B !XT:.+ public :
}49?Z 3 assignment( const T & v) : value(v) {}
{)mlXo(On template < typename T2 >
,O}zgf*H; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
157X0&EX } ;
nMhc3t .qZ<ROZ b|N EU-oy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y3[@( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+ '`RJ,K+[ CVm*Q[5s" R:Lu)d>= 9cLKb class holder
4Xz|HU? {
_#+i;$cO-X public :
'Gk|&^ template < typename T >
D<MtLwH assignment < T > operator = ( const T & t) const
&b_duWs {
"k.<" pf return assignment < T > (t);
jzQgDed ] }
6vDgMfw } ;
E~B
LY{3: KnuqU2<
{ [(C lvGx 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:
KLX>QR@ }5K\l
static holder _1;
=6Z1yw7s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[lf[J&}X m\(a{x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wegBMRQVp 而不用手动写一个函数对象。
zIu1oF4[ H_{Yr+p N67m=wRx FX{Sb" 四. 问题分析
gY%-0@g 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。
)lZb=t 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。
%EuSP0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Pu=YQ
#F' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J? C"be= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
FGC[yz1g: Ae"B]Cxb_X 五. 问题1:一致性
F
J)la9 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?|
avQwbAh[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R8HFyP +p2)uXqW struct holder
.L}ar7 {
WaYT\CG7y //
zQ6otDZx template < typename T >
k]Yd4CC2 T & operator ()( const T & r) const
E11"uWk` {
CGQ`i return (T & )r;
%
74}H8q_z }
k3&Wv } ;
;aSEv"iWX K#>B'>A\ 这样的话assignment也必须相应改动:
#(OL!B bS*9eX=K template < typename Left, typename Right >
8"+Kz class assignment
L!\I>a5C0G {
;X8eZQ Left l;
#jQITS7 Right r;
a$ Z06j public :
=cxjb,r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[L:,A{rve template < typename T2 >
,+WDa%R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/0A}N$?>: } ;
V[#jrwhA :p89J\ 同时,holder的operator=也需要改动:
_f/6bpv >y5~:L template < typename T >
ct`89~" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[j):2 {
=m UtBD.; return assignment < holder, T > ( * this , t);
A," u~6Bn }
{a(TT)d $. Ih- 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。
{<V{0
s% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U<zOR=_ PA Jt M return l(rhs) = r;
rAgb<D@,H 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。
tks1*I$S< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&4LrV+`$V yTv#T(of template < typename Tp >
@,$>H7o class constant_t
wtK+\Qnb {
NO QM:tBO> const Tp t;
ZjWI~"] public :
/>H9T[3= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
up1kg>i%" template < typename T >
t\ ym4`" const Tp & operator ()( const T & r) const
:M3Fq@w= {
F.4xi+S_ return t;
C-&\qAo?<: }
+Y-Gp4" } ;
o!: u{J$]%C
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F8nR.| 下面就可以修改holder的operator=了
W2'u]1bs `KB; 3L template < typename T >
6YNd;,it>p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L\aG.\ {
voiWf?X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)m|)cLT& }
f]Xh7m(Gh H>X:#xOA_ 同时也要修改assignment的operator()
Dc2H<=]; -a !?% template < typename T2 >
y2cYRHN[X} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
uWkW T.>$ 现在代码看起来就很一致了。
!ap}+_IA7^ ;ry~x:7L7 六. 问题2:链式操作
Pd)mLs Jg 现在让我们来看看如何处理链式操作。
JD9)Qelw^$ 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。
@cukoLAn 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。
]V^ >aUlj 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。
8u6*;*o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G0)}?5L1J 1aDx 6Mq template < typename T >
I;FHjnn( struct result_1
EV/DJ$C } {
u^, eHO typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?L x*MJZ } ;
W^k95%zBM 7_HFQT1.N 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:
f}=>c|Do QWcQtM template < typename T >
Zjd9@ struct ref
T\q: {
A`71L V% typedef T & reference;
>P@g].Q- } ;
Lcb5^e?'Q template < typename T >
^,}1^?* struct ref < T &>
zcGmru|k {
f\xmv|8 typedef T & reference;
iSbPOC7 } ;
||D PIn] !y+uQ_IS@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x n?$@ >jz9o9?8 template < typename T >
*+(rQ";x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%tB7 &%ut {
R#HVrzOO|T return l(t) = r(t);
^p)#;$6b }
8wV`mdKN 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。
'hR0JXy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GHY+q{'#V_ ZmI0|r}QbY 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
K
@RGvP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
DQ<4`wE M _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nr&bpA/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ijP`fM8 最后的布局是:
Fs"i fn0 Add
?zex]!R / \
9fm9xTL Divide 5
>v2/0>U / \
D%L^[|)c\s _1 3
_ _!LTpp 似乎一切都解决了?不。
D6-R>"} 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。
,oykOda:| 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。
(@->AJF1\ 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:
I3HO><of )pSA|Qt N template < typename Right >
kMJ}sS assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$GP66Ev Right & rt) const
j"K^zh {
C#-HWoSi return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}{y)a<` }
EHN(K- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^"<x4e9+j 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。
'Lq+ONX5 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。
aVCPaYe^ 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。
yIhPB8QL 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。
s]]lB018O\ 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?
;4l8Qg
7 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:
9 ,:#Q<UM k@
<dru template < class Action >
BmKf%:l} class picker : public Action
P -NR]f {
p#).;\M public :
rY6x):sC picker( const Action & act) : Action(act) {}
D=Q.Q // all the operator overloaded
>$7x]f } ;
hr;^.a^ %N)B8A9kh 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。
]DKRug5 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:
9}%$j Q,:{(R template < typename Right >
^3[_4av picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v^ "qr?3V {
BBM[Fy37!} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,`JYFh M }
$33E-^ $TfB72 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(?m{G Q 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。
&#L C' (>vyWd] template < typename T > struct picker_maker
O 2-n- {
6#7hMQ0&;O typedef picker < constant_t < T > > result;
md*U } ;
,VS(4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)7 q"l3e"u {
bn)1G$0| typedef picker < T > result;
k:I,$"y4 } ;
OHi.5 ( +}O -WX? 下面总的结构就有了:
#B<EMGH 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。
Kf1J;*i|\ 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。
{;DAKWm@T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gu3iaM$W 至此链式操作完美实现。
Mh*r)B~%[ ||JUP}eP 4XNheP;b 七. 问题3
x(._?5 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。
w+/`l* Z/%FQ template < typename T1, typename T2 >
& ?x R ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gsv<Rjj: {
lhHH|~t0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M#;
ks9 }
0CX,"d_T, ]o8]b7- 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:
&y5"0mA yI 2UmhA template < typename T1, typename T2 >
3l%Qd< struct result_2
5afD;0D5TI {
Sp492W+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Xd=KBB[r? } ;
gzIx!sc 9T;4aP>6j# 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?
lhKn&U 这个差事就留给了holder自己。
Hl`OT5pNf `*Yw-HL UB.1xcI template < int Order >
|]4!WBK class holder;
rz@qW2 template <>
&J)<1!| class holder < 1 >
_;BwP {
)[ A-d(y= public :
(iX8YP$ % template < typename T >
H"FK(N\ struct result_1
*{3d+j/?/ {
lG)wa typedef T & result;
QQBh)5F } ;
QkBw59L7 template < typename T1, typename T2 >
J-hJqR*;K struct result_2
Jqj!k*=/ {
g%&E~V/g$ typedef T1 & result;
>E>yA d } ;
mY.v: template < typename T >
1Z)Et, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8cG?p {
G
IN|cv= return (T & )r;
#B;P4n3 }
~Jk&!IE2 template < typename T1, typename T2 >
,B[j{sE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tw_o?9 {
7q+D}+ Xf return (T1 & )r1;
1(gs({ }
7v*gwBH } ;
TI'v /=;) =vbG'_[7 template <>
dymq
Z< class holder < 2 >
.\ ;'>qy {
UJL2IF-x public :
1uAjy(y template < typename T >
+nE>)ZH struct result_1
_#u\ar) {
f' ?/P~[ typedef T & result;
Q#\Nhc } ;
n9'3~qVZ template < typename T1, typename T2 >
t>[W]%op struct result_2
V`y^m@U! {
VHxBs typedef T2 & result;
^.6[vmmq } ;
Nap[=[rv template < typename T >
; ~pgF_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~[HzGm% {
wtw=RA return (T & )r;
w"v!+~/9 }
r{;NGQYs template < typename T1, typename T2 >
yp#!$+a} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PMfW;%I. {
$ln8Cpbca return (T2 & )r2;
ib=)N)l }
Dh8ECy5k<* } ;
gQ_<;'m)2 )2&3D"V tm+*ik=x| 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> >。
pey=zR! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G?s9c0f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
o;$xN3f, 'JOUx_@z return l(i, j) = r(i, j);
;7'O=% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$Zu?Gd? Ymz/: return ( int & )i;
gJQ#j~' return ( int & )j;
:W.H#@'( 最后执行i = j;
[Fl_R[o 可见,参数被正确的选择了。
)9hqd WC#6(H5t$ V&*IZt& ,8e'<y `HX:U3/ 八. 中期总结
dua F?\vv 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:
rfqwxr45h 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pk;\^DRC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`D4Wg<,9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/j~~S'sw AY /9Io- .KrLvic ?2]fE[SqY rtj/&> 39v Bsc 九. 简化
QP(0 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。
y98FEG#S} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(VeK7cU 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:
^&qK\m_A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,b*?7R +-*/&|^等
ciblj?"Wi 2. 返回引用。
|p:4s"NT =,各种复合赋值等
bf_
>?F^ 3. 返回固定类型。
t%:7W[_s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P T;{U<5 4. 原样返回。
3"h*L8No operator,
~<[+!&<U 5. 返回解引用的类型。
=-r"@2HBq operator*(单目)
y!b2;- Dp 6. 返回地址。
I~&*^q6 | operator&(单目)
2P"643tz 7. 下表访问返回类型。
LKM018H> operator[]
JWNN5#=fQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
WZ'<iI operator<<和operator>>
>V"{]v 9<gW~
s> 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。
//&3{B 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c8&3IzZ ?MH=8Cl1w template < typename Left >
`i`P}W!F struct value_return
w|f+OlPXq {
y!b"Cj template < typename T >
f)Qln[/ struct result_1
\@@ G\\)er {
"yu{b]AU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A[l
)>: } ;
"9; HxO+JI`'3 template < typename T1, typename T2 >
A?MM9Y}K struct result_2
Ichg,d-M-K {
Zz0er|9]Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zK6w0 } ;
q /JC\ } ;
9C7Npf?~M R>bg3j mnA_$W3~I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Bl+\|[yd uuM1_nD[ 下面我们来剥离functor中的operator()
sVh)Ofn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I#OZ:g^ }ILBX4c return l(t) op r(t)
2hHRitt36 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I bD
u+~) return op l(t)
tR!C8:u return op l(t1, t2)
"]eB2k_> return l(t) op
kXL0 return l(t1, t2) op
cxR.:LD} return l(t)[r(t)]
n.l#(`($4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;-3&yQ7N) o33t~@ RX 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:
w[GEm,ZC 单目: return f(l(t), r(t));
Zq4%O7% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AWcbbj6Nd 双目: return f(l(t));
#x.v)S return f(l(t1, t2));
6.]~7n 下面就是f的实现,以operator/为例
H'i\N?VL 9wx]xg4l" struct meta_divide
AJ\gDjj< {
Y2VfJ}%Q template < typename T1, typename T2 >
Tf#Op
v) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
./I? |ih {
u0W6u} 4; return t1 / t2;
#H6YI3
`G }
)xVf3l
pQ } ;
lW"0fZ_x'E ~C{:G;Iy0 这个工作可以让宏来做:
VP!4Nob S:z|"u:+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>$ZhhM/} J template < typename T1, typename T2 > \
Tv#d>ZSD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ZY<RNwu 以后可以直接用
jTS8
qu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k;cIEEdZD 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
|dxWO (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。。。)
k9eyl) ?$`kT..j,u \dQc!)&C9 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
3^P;mQ$p1 @:im/SE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
53hX%{3 class unary_op : public Rettype
&B5&:ib1D {
`a52{Wa Left l;
R?1Z[N public :
o~'p&f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^Zvb3RJ g a =W%x{ template < typename T >
'`;=d<' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z'A 3\f {
yMdu
Zmkc return FuncType::execute(l(t));
dA~_[x:Z }
u"zR_CzYc %KVmpWku template < typename T1, typename T2 >
or#]
![7N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JFI*Pt;X9 {
sPc}hG+N return FuncType::execute(l(t1, t2));
vw>(JCR }
Z;N3mD+\ye } ;
.RmFYV0, sf$hsPC^ Y;R,ph.a 同样还可以申明一个binary_op
GPni%P#a@0 ts<\n-f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rV\G/)xL class binary_op : public Rettype
}8AH/ {
kxJs4BY0 Left l;
0e&&k Right r;
5=*i!c
_m public :
<#8}![3Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<}RD]Sc$1 HY_>sD template < typename T >
CF3x\6.q} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\A^8KVE! {
(Zx--2lc return FuncType::execute(l(t), r(t));
q~#>MB}". }
q{V e%8$" /t`|3Mw template < typename T1, typename T2 >
e<uf)K=(C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0,-]O= {
X9PbU1o; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@-K[@e/uwy }
;HAvor=? } ;
Q\zaa9P %7-(c
hlreeXv 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
)n"0:"Ou 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2u-J+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.h4NG4FIF 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。
,){#J"W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c|3oa"6T> 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。。。
iOIq2&sV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4<tbZP3/6) 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)
rRe^7xGe7 下面是修改过的unary_op
s[a\m, "c} en[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
CT_tJ class unary_op
v6DjNyg<x {
>l8?B L Left l;
S]=.p-Am tq,^!RSbZ public :
] 7[#K^ VOC$Kqg; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SFh<>J^ 0a ez9F!1 template < typename T >
;F-
mt( Y struct result_1
prt(xr4@ {
5nBJj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o"0~ } ;
1P"{TMd? &,8Qe; template < typename T1, typename T2 >
\IC^z struct result_2
Bx\ o8k {
|5`ecjb. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\:s%;s51 } ;
IO&U=-pn& >Vx_Xv`Jwb template < typename T1, typename T2 >
ud(0}[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F{QOu0$cA4 {
z
&P1C,n) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yogL8V-^4 }
x0%m}P/ 8EkzSe template < typename T >
d0}(d Gl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K"t? {
NAtDt= return OpClass::execute(lt(t));
ID`C }
>`&2]Wc) )N~ p4kp } ;
j7:r8? G \z2y?"\? #>KiX84 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
NwOV2E6@OW 好啦,现在才真正完美了。
xv2c8g~vD 现在在picker里面就可以这么添加了:
@,= pG ,J+L_S+B~ template < typename Right >
9XQE5^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q5dqn"? {
P-[})Z= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QsxvA;7% }
NTX0vQG 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。
kl~/tbf yU/?4/G! ct|0zl~ {*n<A{$[
m [G|(E 十. bind
B%u[gNZ 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。
+J{ErsG?6P 先来分析一下一段例子
1E||ft-1i* XRkUv>Yk q,#s m'S int foo( int x, int y) { return x - y;}
G Wa6FX:/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"1a!]45 + bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Hc<@T_h+2 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。
/d6Rdl`w 我们来写个简单的。
*XWu) >*o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<X{w^
cT_Q 对于函数对象类的版本:
GTfM *b aj|PyX3P: template < typename Func >
S]%,g%6i struct functor_trait
Bca$%3M {
@}Ry7H0O typedef typename Func::result_type result_type;
|6?s?tC"u } ;
xc@$z*w 对于无参数函数的版本:
'3^ qW >Ho=L)u template < typename Ret >
RuVk>(?WK% struct functor_trait < Ret ( * )() >
"8ZV%%elp {
[~|k;\2 + typedef Ret result_type;
03|nP$g } ;
xjnAK!sD 对于单参数函数的版本:
s}Go")p<: 9?hF<}1XH} template < typename Ret, typename V1 >
tvVf)bbz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
H!}L( gjEG {
z}-R^"40 typedef Ret result_type;
D}}?{pe } ;
>*O5Ry:4 对于双参数函数的版本:
d)biMI}<5 {Y-'i;j? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
kk<%VKC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
qHe
H/e%`V {
'^WR5P<8c typedef Ret result_type;
(t5y$bc } ;
}yrs6pQ 等等。。。
iNi1+sm 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
LzLJ6A>;R ]Z\ W%'q+ template < typename Func >
l}-k>fug struct func_return
ziO(`"v {
fX,O9d$ template < typename T >
WW3Jxd struct result_1
A_ &IK;-go {
%YF
/=l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{_.(,Z{ } ;
mMZrBz7r X#0yOSR template < typename T1, typename T2 >
5M'cOJ struct result_2
9cN@y<_I {
$4ZV(j] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
By!u*vSev } ;
,3}+t6O" } ;
+&f_k@+ ,Iz9!i
J" tGl|/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v_%6Ly q3/4l%"X template < typename Func, typename aPicker >
yr>J^Et%_ class binder_1
p}!)4EI= {
5 z3WRg Func fn;
IRk)u` aPicker pk;
j?$B@Zk public :
rDwd!Jet [{xY3WS template < typename T >
6.45^'t] struct result_1
<=%[.. (S {
yRyRH%p) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7u^wO< } ;
bL0]Yuh ~MB)}!S: template < typename T1, typename T2 >
/#:*hn struct result_2
]x8Y]wAU&{ {
+U,t*U4, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]
X]!xvN@ } ;
B&59c*K Z \ @9* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
zSsBbu: LR#.xFQ+ template < typename T >
zn= pm#L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9%ct {
m^ar:mK@ return fn(pk(t));
@pv:uON\ }
Qz{Vl>" template < typename T1, typename T2 >
BSSehe* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.uX(-8n ~ {
~v/`
`s return fn(pk(t1, t2));
(kK8
Ox fF }
*Z.{1 } ;
Fv/{)H<:y (qc<'$o oliVaavj 一目了然不是么?
13 JG[,w 最后实现bind
v\!Cq+lFML Edh9=sxL {nA+-=T template < typename Func, typename aPicker >
~KGE(o4p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
T=V{3v@zs {
$[cB6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
UDcr5u eKn }
y}U'8*, K|~!oQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
{t0!N]' 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。
+dq2}gM 'X&"(M 十一. phoenix
yl' IL#n]r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5c%Fb:BW= h=YTgJ for_each(v.begin(), v.end(),
<R2SV=]Sq# (
J$jLGy& ' do_
n3/Bs [
l_
x jsu cout << _1 << " , "
1dp8'f5^ ]
PDgZb .while_( -- _1),
O6-';H:I]L cout << var( " \n " )
:u@ w; )
v,rKuvc' );
$'*{&/@ _Eq,udCso 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:
5|bfrc 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
~U8#yo operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9K&YHg:1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)r*F.m{&: 1Nv qtVC <Fl.W}?Q} template < typename Cond, typename Actor >
B~<bc class do_while
y?}<SnjP: {
a)+*Gf7? Cond cd;
gK *=T Actor act;
5X]f}6kT public :
XL1x8IB template < typename T >
VeFfkg4 struct result_1
ct(euPU {
6@(o8i typedef int result_type;
+'[*ikxD=g } ;
OCqknA 5HAAa I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/b4>0DXT5 li')U template < typename T >
{t'SA]|g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\4OU+$m {
h2+"e# _ do
eVbT<9k {
e5n"(s"G*[ act(t);
+rrA>~ }
{FN4BC`3+ while (cd(t));
G)3r[C^[k return 0 ;
jR3mV }
NPE 4@c_a@ } ;
\)g} A4L.bBl =G 'c % 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;Q5o38( 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。
UD2l!)rW 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。
_*t75e$- 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。
H5gcP11r 下面就是产生这个functor的类:
xWWVU}fd1 `Z2-<:]6&a ,;h}<("q template < typename Actor >
X4bZ4U* class do_while_actor
?*QL;[n1 {
AY9#{c>X Actor act;
leXdxpc public :
1l}fX}5%I; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d=HD!
e niPqzi template < typename Cond >
yyVE%e5nl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CSFE[F63 } ;
?IiFFfs A;;OGJ,!\ }hc+ENh 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2.a{,d 最后,是那个do_
soB_j a{}8030S BL\H@D class do_while_invoker
p<RIvSqM {
BDi+*8 public :
z Hl+P*) template < typename Actor >
mP
+H
C)2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%LnG^L {
kxY9[#:<fB return do_while_actor < Actor > (act);
Ht~YSQ~:y }
A(JgAV1{ } do_;
Qer}eg`R gp^xl>E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)Y=ti~?M( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}A<fCm7 最后来说说怎么处理break和continue
7"])Y 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。
1=jwJv.^/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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