一. 什么是Lambda
U)Tl<l< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+Z"[2Dm 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,
.C ,dV7 b.kV>K"X3 E&U_@ bc- ZA@zs,o% class filler
lLglF4 {
m@0> =s~. public :
jR@>~t[}o void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$d,{I8d } ;
uss!E!_%, kf9]nIo CJs
~!ww 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
{G<1. [qkc6sqo (XFF}~>B. }nO%q6|\V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
K,*-Y)v2W -7%dgY( aYWUwYB$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/~c9'38 Fzy#!^9Nu 1&9w]\Ae7l wByTNA7 二. 战前分析
6VJS
l%X 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。
pqju@FD* 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
D>Rlm,U '- #QK'p U%;E: | for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A* Pz-z>z /* --------------------------------------------- */
>*n4j: vector < int *> vp( 10 );
EV-# E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Bqb`WX[<` /* --------------------------------------------- */
'R42N3|F sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;ZP!:, /* --------------------------------------------- */
, E$f" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q]VG6x /* --------------------------------------------- */
~lqNWL^l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j7NOYm5N /* --------------------------------------------- */
Z
J1@z. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
av:%wJUl,$ ld 1[Usaq [kqO6U <i`s)L 看了之后,我们可以思考一些问题:
X;#Ni}af 1._1, _2是什么?
7-\wr^ll3 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。
we@*;k@_ 2._1 = 1是在做什么?
U!JmSP 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。
Xf
mN/j2 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。
Wvl'O'R =@X?$>' &h=f 三. 动工
fGe"1MfU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W2M[w_~QE MfKru,LSh P:1eWP 6KPjZC< template < typename T >
TB84} class assignment
&SPr#OkW {
ilZ5a&X; T value;
!0):g/2h public :
iQLP~Z>,T assignment( const T & v) : value(v) {}
X\*H7;k, template < typename T2 >
K5??WB63B
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kq+vAp). } ;
lE8_Q *ev -_]Ceq/ 7vI
ROK~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
QXEZ?gx 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^$RpP+d X?/32~\ P\z1fscnK =2vZqGO30 class holder
lh!8u<yv* {
#Pg?T%('` public :
h53G$Ol. template < typename T >
!d[]Qt%mA assignment < T > operator = ( const T & t) const
rhGB l`(B {
t^%)d7$ return assignment < T > (t);
s:z }
_)4zm } ;
C]ax}P>BQ M*~X pT3 7; ?7q 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:
f3:dn7 ]5MT-qU static holder _1;
u9]M3> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%+UTs'I I7t}$S6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Lw?>1rTT/ 而不用手动写一个函数对象。
_p9 _P g8 &._Mh >N}+O<Fc <xH!
Yskc 四. 问题分析
s9fEx-!y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
v`:!$U*
H= 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。
;$qc@)Uwp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
AU9:Gu@M/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{e0aH `me 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!thFayq %0 U@k!lP 五. 问题1:一致性
OGq=OW 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?|
%Rk0sfLvn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2o W'B^- k9VWyq__ struct holder
]J/;Xp {
6k+tO%{~ //
V=Bmpg template < typename T >
{`Mb ),G T & operator ()( const T & r) const
)]m4FC: {
Uf?+oc'{ return (T & )r;
gAsjkNt? }
87KSV"IU8 } ;
ZOx;]D"s UM0#S} 这样的话assignment也必须相应改动:
Kf$6D 79# M[_Ptqjb template < typename Left, typename Right >
|47 2X&e class assignment
[:A">eYI {
2%`8 Left l;
qi8AK(v Right r;
ogya~/ public :
N2u4MI2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$ylxl"Y template < typename T2 >
+hlR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4(,X.GVY/ } ;
>F/E,U ] hWX4 P 同时,holder的operator=也需要改动:
gDX\ p>7 >9<rc[ template < typename T >
XqcNFSo) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Jr>Nc}!U {
^{E_fQJX return assignment < holder, T > ( * this , t);
f
uH3C~u7< }
nGTqW/k[+s Fg2/rC:_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
cn9=wm\\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E6- ~ &G3$q,`H return l(rhs) = r;
}UG<_bE| 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。
(YYwn@NGj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
W)Yo-% V<KjKa+sG template < typename Tp >
Xxm7s S class constant_t
V:AA{< {
^[2siG const Tp t;
]Rmu+N| public :
}MM:q R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fECmELd template < typename T >
= mhg@N4 const Tp & operator ()( const T & r) const
Yg1HvSw\ {
Z/;8eb*B7 return t;
~6OdwGWV }
8PG&/"K } ;
FGpV
]p 1}CJ& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
SNH AL F 下面就可以修改holder的operator=了
P>|sCF Y@b|/+ template < typename T >
4 %u\dTg/B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#"o`'5 {
f>? b2a2HX return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Jd33QL}Hj }
1flB A,6L H\|H]: CE 同时也要修改assignment的operator()
Jb8%A@Z+ Q:Y`^jP template < typename T2 >
"m}N
hoD4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
op_
1J;RF 现在代码看起来就很一致了。
2W63/kRbU Ye[Fu/0 六. 问题2:链式操作
sWP_fb1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#}UI 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。
RggZ'.\ 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+2e 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。
&Hl
w2^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ZP.~Y;Ch;- +n|@'= ] template < typename T >
t0T#Xb struct result_1
R>,_C7]u {
'5 9{VA6h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*
a VT } ;
P_
b8_ydU #5^S@}e 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:
>V&GL{ >5Sm.7}R template < typename T >
Q1DiEg struct ref
s 8lfW6
{
`>k7^!Ds typedef T & reference;
_+&/P& } ;
QEY#U| template < typename T >
byIP]7Ld struct ref < T &>
DM{Z#b] {
t
y%Hrw typedef T & reference;
,k,+UisG } ;
LlbE]_Z!U% VS5D)5w# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
U
H6
Jvt #|
m*k template < typename T >
JvtbGPz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wUzMB]w {
0}$R4<"{Y> return l(t) = r(t);
H$xUOqL }
=K9- 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。
FF30VlJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/I0}(;^y %nj{eT 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
<\?dPRw2> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z s[zB# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
I$I',x5Z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[}"m4+ 最后的布局是:
XJ?zP=UK Add
(gUxS.zU / \
oX6()FR Divide 5
i0[mU, / \
ezr'"1Ba} _1 3
(w/lZt 似乎一切都解决了?不。
>uYGY{+j[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-p20UP 1I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
RG`eNRTQ% OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?#u_x4==e kBrU%[0O template < typename Right >
J-~:W~Qx4N assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x)e(g}n Right & rt) const
JE[J}-2 {
j`k:) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Y9nyKL }
fZ pUnc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B..> *Xb XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
zR }vw{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
@}A3ie'w 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lFc^y 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@)3orH 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
~@'DYZb-
H 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
jN sM&s, ]{pH,vk- template < class Action >
Q%_MO`<]$ class picker : public Action
6Vy4]jdT5 {
w)%/Me3o public :
gqACIXR picker( const Action & act) : Action(act) {}
w(R+p/RF // all the operator overloaded
EdS7m,d } ;
E>`gj~ ^a;412 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。
4Pr@<S"U 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:
kr5'a:F) }wV/)Oy[ template < typename Right >
Mt(;7q@1c picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
r_M5:Rz {
hE}y/A[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9I*`~il>{ }
`'/1Ij+ >twog}% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Hp-vBoEk 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。
to;cF6X ~X1<x4P\ template < typename T > struct picker_maker
,M$J
yda {
MHAWnH8 typedef picker < constant_t < T > > result;
NLO&.Q]# } ;
R ;3!?` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7N[Cs$_] {
c:_dW;MJ0 typedef picker < T > result;
j'nrdr6n } ;
$ D(q [35>T3Ku 下面总的结构就有了:
A<[X@o}92 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。
??=su.b 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。
t-$Hti7Lk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n_46;lD 至此链式操作完美实现。
IyGW>g6_. k= oCpXq^ rd4mAX6@ 七. 问题3
\xexl1_; 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。
Z^ }4bR] a3[lZPQe template < typename T1, typename T2 >
|bv7N@?e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ueV,p?Wo {
gatxvR7H return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$5Tjo
T }
LFPYnK
tz`T#9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
bKP@-<:]
=U+_;;F= template < typename T1, typename T2 >
RS
/*Dp^ struct result_2
s!\Gi5b {
oAxCI/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
spv'r!*\ed } ;
95hdQ<W QeipfK+me 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
: tcqb2p 这个差事就留给了holder自己。
V.Qy4u7m LQ.0"6oj `ls^fnJTpf template < int Order >
%~^:[@xa* class holder;
ps@{1Rn1 template <>
@c^g< class holder < 1 >
!DNk!]| {
/D
~UK"} public :
_Q6` Wp6m template < typename T >
QsH?qI&2jp struct result_1
OIdoe0JR:O {
Kzf^ras4u typedef T & result;
\K(QE ~y'W } ;
6HR^q template < typename T1, typename T2 >
Nkg^;-CV0 struct result_2
7Hzv-s {
YKG}4{T typedef T1 & result;
cy!;;bB } ;
A_JNj8<6r template < typename T >
d2[R{eNX= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V{yk {
Tl`HFZQ1 return (T & )r;
f4r)g2Zb[ }
mZ}C)&,m2 template < typename T1, typename T2 >
[V _\SQV0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nr:%yvk%s {
{'1e? return (T1 & )r1;
muKCCWy# }
!0!r}#P } ;
Xwt}WSdF`k 9Jj:d)E>o template <>
i!dQ
Sdf class holder < 2 >
d+158qQOh] {
2r>I,TNHl public :
)w'GnUqWz template < typename T >
M5<cHE struct result_1
.[8g6:> {
u$V8fus0 typedef T & result;
m
vLqccL } ;
]d -U template < typename T1, typename T2 >
G
"`t$=0 struct result_2
}D7} %P] {
-VO* P typedef T2 & result;
9 `z^'k& } ;
&24$*Oe template < typename T >
D/] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J\c\Ar: {
gzeTBlXg return (T & )r;
Lm"zW>v }
(YKkJ template < typename T1, typename T2 >
Cso-WG, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Yi+$g {
-
j_ return (T2 & )r2;
7o4B1YD }
vfPIC! } ;
wH N5H JPGEE1!B{b 1_0\_| 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> >。
kH }HFl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:to1%6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^b@&O-&s o0\d`0-el return l(i, j) = r(i, j);
2V)qnMxAZJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j2%?-(U *nc9u" return ( int & )i;
$KMxq= return ( int & )j;
6h3TU,$r 最后执行i = j;
fs;pX/:FR 可见,参数被正确的选择了。
4NxI:d$&* ePxwN? .}x:yKyi@ P2>Y0"bY \YrvH 八. 中期总结
3~6,fTMz{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N,~"8YSo 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%"g; K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[2Ot=t6] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D;QV`Z%I v!77dj 6I 85 <%L:EC /Ym!%11` Mv#\+|p 1x :1,xs e 九. 简化
A&/VO$Y9wp 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。
IBSoAL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mj_V6`m4 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:
0V5 {:mzA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
S1D;Xv@ +-*/&|^等
'e5,%"5(c 2. 返回引用。
Z|IFT1K =,各种复合赋值等
o]O 3. 返回固定类型。
sm96Ye{O{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fOkB|E] 4. 原样返回。
+ 3%i7 operator,
)*T<s 5. 返回解引用的类型。
d6ABgQi0 operator*(单目)
gPzp/I 6. 返回地址。
9Ls=T=96 operator&(单目)
kRH;c,E@ 7. 下表访问返回类型。
|dI,4Z\Qb operator[]
IM9P5?kJ
? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
SlojB ^% operator<<和operator>>
=V*4&OU kV:C=MLI 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。
0f3C;u-q- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
HC\\w-`< k}$k6Sr" template < typename Left >
l5fF.A7TT struct value_return
nk^-+olm {
bdz&"\$X template < typename T >
:MbD=sX struct result_1
ygSvYMC {
ga+Z6|t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4,P!D3SH } ;
&7m)K>E27 bk{.9nz 2 template < typename T1, typename T2 >
%eDJ]\*^X struct result_2
PP_fTacX {
H]d'#1G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M+Jcgb] } ;
]`GDZw` } ;
*, RxOz2= **L3T3$) Imm|5-qJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#RWH k rm nfyn 下面我们来剥离functor中的operator()
z(d X< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Zk#?.z} g1zX^^nd,V return l(t) op r(t)
"}'Sk( return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q]NGd 0 J return op l(t)
^tY$pPA return op l(t1, t2)
96.Vm*/7 return l(t) op
5*31nMP\ return l(t1, t2) op
cAAyyc"yJ return l(t)[r(t)]
wc6v:,& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Pu7cL EU@XLm6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)}i;OLw- 单目: return f(l(t), r(t));
Q1(6U6L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Vuu_Sd 双目: return f(l(t));
5xF R7%_& return f(l(t1, t2));
'YUx&FcM 下面就是f的实现,以operator/为例
sM8 AORd vhaUV#V" struct meta_divide
#ZS8}X*S {
TSCc=c template < typename T1, typename T2 >
u{"@
4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rGxX] {
RS`~i8e' return t1 / t2;
BL Q&VI4 }
ZRr S""V } ;
?=X_a{}/ maopr$r 这个工作可以让宏来做:
&$
/}HND z`Cq,Sz/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"-;l{tL template < typename T1, typename T2 > \
7TN94@kCF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
t4E= 以后可以直接用
N2_9V~! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YDMimis\H5 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
baVSQtda (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。。。)
J)xc mK U&<Nhh >4lT0~V/ 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
_Z|3qQ rJ UXA<:2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]A2l%V_7 class unary_op : public Rettype
V*U*_Y {
:*wjC.Z Left l;
u/2!v( public :
d|8iD`sZz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%Kq`8 &QL!Y{=Y6 template < typename T >
cjel6 nj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ NlT[@T {
aj:B+}1 return FuncType::execute(l(t));
&@MiR8 }
c#6g[TE@ *1[v08?! template < typename T1, typename T2 >
`/z6Q" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s
s*% 3<
{
l[EjtN return FuncType::execute(l(t1, t2));
MXj7Z3 }
rHWlv\+Nn } ;
pwvcH3l/r '~ {x n <
<vE . 同样还可以申明一个binary_op
01nbR+e uM^eoh_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G#pRBA^ class binary_op : public Rettype
LJ|2=lI+jb {
AShnCL8uR Left l;
a|x1aN0 Right r;
{G
D<s)) public :
2AAZZx +$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ByK!r~>Z1Q ?(^HjRUY template < typename T >
j5EZJ` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~$8t/c {
z|V5/" return FuncType::execute(l(t), r(t));
a3<.F&c+c }
Q6 G-`&5 vNhi5EU template < typename T1, typename T2 >
<?UIux typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KnC;j-j {
/@<Pn&Rq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
R{5xb }
v){&g5djl } ;
f(h nomn G Uf[Dz (1pxQ%yEA 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
bnz2\C9^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]S6`",+)<f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
dT%$"sj5 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。
DUk&`BSJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LH4!QDK- 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。。。
}T?0/N3y& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
V #0F2GV<, 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)
pb(YA/ 下面是修改过的unary_op
3U<\s=1?X &;%z1b>F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o
26R] class unary_op
hZE" 8%\q {
f;C*J1y Left l;
Gyak?.@R :K ^T@F5n public :
vap,)kILF MqBA?7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!TH3oLd" *Op;].>E template < typename T >
fAu^eS%>7 struct result_1
^
2"r't {
nVF?.c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Dk!;s8}*c } ;
+mQMzZZTZ 9y(75Bn9 template < typename T1, typename T2 >
:Rh?#yO5 struct result_2
p`jkyi {
bqHR~4 #IR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2g elmQnc } ;
FC:Z9 {2! |0A"3w template < typename T1, typename T2 >
R\%&Q| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2nW:|*:/p6 {
3[g%T2&[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
S <C'#vj }
(j^Qa~{mG4 4aAuE0 template < typename T >
d`he
Wv^/` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jhclg0q {
j {w'#x, return OpClass::execute(lt(t));
TBN0u k }
hjVct
r GJ:65)KU } ;
^tS{a *Yn Z*EK56.b VQ5D?^'0/ 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
>+iJ(jqq 好啦,现在才真正完美了。
*;QIAd 现在在picker里面就可以这么添加了:
?v4-<ewD ~s@PP'! template < typename Right >
-a`` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=.=4P~T& {
V
_(L/6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WoVPp*zlX }
M ABrf`<b 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。
eI8rnp(Ia DQ'=$z '->%b _g|zDi^ u^DfRd&P0 十. bind
LUGyc( h 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
DJxe3< 先来分析一下一段例子
:DI``]Si\ KMO(f!? ~)\9f 1O{^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
A"(XrL-pV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#wXq'yi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B?BB 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
m0}Pq{g 我们来写个简单的。
B$R"Ntp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{E6M_qZ 对于函数对象类的版本:
0p"l}Fu@` < Y5pAStg template < typename Func >
^}JGWGib=+ struct functor_trait
"gD]K= {
td*1 typedef typename Func::result_type result_type;
i3bH^WwE&k } ;
?b?6/_W~R 对于无参数函数的版本:
({XB,Rm h<)YZ[;x template < typename Ret >
nQe^Bn struct functor_trait < Ret ( * )() >
o~Jce$X {
,$"*X-1 typedef Ret result_type;
=Q\z*.5j. } ;
Rra3)i`* 对于单参数函数的版本:
%49P<vo`? c/:d$o- template < typename Ret, typename V1 >
V}?*kx~T2C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n}KF)W= {
&I8Q' typedef Ret result_type;
L5(7; } ;
RO>3U2 对于双参数函数的版本:
uY{zZ4iw }BTK+Tk8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IUB#Vdx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vD,ZEKAN {
I4[sf typedef Ret result_type;
]q#w97BxiJ } ;
Mnj\t3: 等等。。。
9|kc$+(+6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V*xo3hU Hz?C9q3BX template < typename Func >
\<cs:C\h7 struct func_return
v[k;R {
Ll"
Kxg template < typename T >
>XTDN struct result_1
,\YlDcl':0 {
<+7]EwVcn^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BHmmvbM#Qm } ;
vBFMne1h y
{&"g template < typename T1, typename T2 >
M)m( struct result_2
;iol 2 {
29a~B<e7s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&@g~o0 } ;
(8JL/S;Z$ } ;
Lek!5Ug 7D5[
L 2O|jVGap5x 最后一个单参数binder就很容易写出来了
f*Z8C9) OTgctw1s template < typename Func, typename aPicker >
cSbyVC[r class binder_1
HPGIz!o {
V/p+Xv(Zt Func fn;
kGz0`8URu aPicker pk;
Fe
r&X public :
=1k E2u Hnq$d6F template < typename T >
A_8UPGh8 struct result_1
P\jnht {
h>w(Th\H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)JNUfauyT } ;
bcM65pt_C ,.<[iHC}9 template < typename T1, typename T2 >
^bD)Tg5K struct result_2
*Z9Rl> {
DGc5Lol~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hSl6X3W } ;
O V"5:){ `;`fA|F^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!6`pq n]%T>\gw template < typename T >
"b~-`ni typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=,MX%-2 {
8;%F-? return fn(pk(t));
1<9=J`(H }
b0(bL_, template < typename T1, typename T2 >
`>HM<Nn-0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
",v!geMvu {
j3-^,r
t4 return fn(pk(t1, t2));
sYfiC`9SO }
**,(>4j } ;
EPd9'9S o4.?m6d 7>-"r*W +z 一目了然不是么?
3rxB]- 最后实现bind
Th'B5:` zfsGf'U =qJlSb template < typename Func, typename aPicker >
No\3kRB4bi picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(93$ L zZ {
>~F_/Z'5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&.v|yG]& }
F
`4a0~? oCxh[U@*D 2个以上参数的bind可以同理实现。
,J@A5/B,AA 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。
3D}rxI8N Ii.?|
u 十一. phoenix
PHxU6UPqy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
FQlYCb -$2B!#]3 for_each(v.begin(), v.end(),
I)(@'^) (
)yTBtYw3 do_
GG=R!+p2 [
X/8TRiTFv cout << _1 << " , "
2Wx~+@1y ]
Qi;62M .while_( -- _1),
Ya*<me>`
cout << var( " \n " )
-d*zgP )
lZ*V.-D^] );
S^c;i WV8vDv1jt 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
n:8<Ijrh 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
V[#$Sz[G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8[B0[2O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
BO%aCK& Y& p
~8 Hob n{E template < typename Cond, typename Actor >
:z^,>So : class do_while
gebDNl\Y2 {
EyDH-}Y Cond cd;
+a'["Gjq; Actor act;
/)J]m public :
FoX,({*Ko~ template < typename T >
AxAbU7m struct result_1
%E"dha JY {
PR2;+i3 typedef int result_type;
/cX%XZg } ;
NY3/mS3w bH Nf> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5OM*NT t '89nyx&W template < typename T >
=J GL~t? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@c-| Sl {
0F-%C>&g do
EEp~\^- {
ra|Ku! act(t);
3+WmM4| }
dr gCr:Gf while (cd(t));
x:E:~h[.^ return 0 ;
([ODmZHv }
h|{DIG3 } ;
CeINODcT o:c:hSV MC~<jJ, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\"|7o8 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。
QB<~+dW 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。
M\D25=( 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。
x>GxyVE 下面就是产生这个functor的类:
le150;7 ^JY,K 7?p>v34A template < typename Actor >
Vv_lBYV class do_while_actor
V$fn$= {
s?7"iE Actor act;
7m.>2U public :
*cy!PF& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1a
t Q9 Zq" template < typename Cond >
&Vy.)0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~F.kgX } ;
ZkqZO#nq
C *[+{KJ nU,~*Us 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^0g!,L 最后,是那个do_
?_j]w%Hz 1xDh[:6 q+U&lw|"w class do_while_invoker
!%(PN3* {
#:xv]qb`k public :
Zo#c[9IaC template < typename Actor >
.c]@xoC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oR~s
\Gt {
%cl{J_}{& return do_while_actor < Actor > (act);
9P&{Xhs7 }
&l~9FE* } do_;
EQVa8xt/C E[Bj+mX9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ov@vNj& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
j_0xE;g"] 最后来说说怎么处理break和continue
yqKSaPRA 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。
"V<WC" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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