一. 什么是Lambda
5z0Sns 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2x<BU3 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,
'S6zk wC] ]2m=lt1 C&Q[[k"kb lVT*Ev{&. class filler
4ct-K)Ris {
!QwB8yK@ public :
<lFHmi$qt{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
esTL3 l{[ } ;
t#P7'9Se8 |.Vgk8oTl v];YC6shx 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
8i]
S[$Fc (Z>?\iNJ } 9zi5o8 o=Z:0Ukl] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*Hn=)q zqj|$YNC Fxa{
9'99 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,|RKM JvXuN~fI{[ poafGoH-Y E'{:HX 二. 战前分析
@lDnD%vZ` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
n>u_>2Ikkj 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9<rs3 84 ]vf_4QW= OSO MFt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m&=Dy5 /* --------------------------------------------- */
Rp2h[_> vector < int *> vp( 10 );
GjwH C{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8g8eY pG /* --------------------------------------------- */
%TI3Eb sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jX4$PfOhR /* --------------------------------------------- */
^!^M Gzu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-sv%A7i /* --------------------------------------------- */
r
jn:E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Caj H;K\ /* --------------------------------------------- */
!4cCq_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Hx+r9w ?a,#p 6P@K]jy& n cu1!WD 看了之后,我们可以思考一些问题:
8zMGpY# 1._1, _2是什么?
rEp\ld 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。
C"n!mr{srt 2._1 = 1是在做什么?
O\Y*s 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。
3.dSS 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。
w|G7h= fPTLPcPP TqN@l\ 三. 动工
v @M6D} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}~LGq.H On
O_7'4 t >.UEs8QV DW,ERQ^ template < typename T >
{w3<dfJ class assignment
J;XO1}9 {
kJB:=iq/x$ T value;
.7
j#F public :
uDG>m7(}/h assignment( const T & v) : value(v) {}
Fp?M@ template < typename T2 >
#@YKNS[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ge=6l0 } ;
U4dfO= *?Wz/OJ0 MjQ>&fUK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6miXaAA8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xr.;B`T0\' :KC]1_zqR x Y$x=) 5hEA/G class holder
,^
,R .T {
m~=VUhPd public :
"PTEt{qn template < typename T >
1Bs t| assignment < T > operator = ( const T & t) const
j/oc+ M^ {
%Qj$@.*:
return assignment < T > (t);
8[@Y`j8 }
~a
V5 } ;
zE8_3UC 3s]o~I 2x ]srL>29_b 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:
0ie)$fi Vq#0MY)2gS static holder _1;
a"4X7
D+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
21<Sfsc$ C+!=C{@7di for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y[b08{/ 而不用手动写一个函数对象。
xv>8rW(Np5 P;XA|`& kn$SG |2TH[J_a 四. 问题分析
j."V>p8u$ 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。
&N7q9t 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。
Zd)LVc[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,*V% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4j+M<g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?gAwMP(> =v|$dDz 五. 问题1:一致性
+5O^{Ce6 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?|
$pPc}M[h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6C"${}SF` jN=
!Q&^i[ struct holder
{LKW%G7 {
GRj [2I7: //
]n1#8T&<*z template < typename T >
8:I-?z;S T & operator ()( const T & r) const
StNA(+rT {
&!:mL], return (T & )r;
9.
FXbNYg }
Mf5*Wjz.Mc } ;
4Af7x6a; 7/]Ra 这样的话assignment也必须相应改动:
}`0=\cKqn k;Qm%B template < typename Left, typename Right >
b:O_PS5h class assignment
\qW^AD(it< {
[70 _uq Left l;
5<KBMCn Right r;
b
H5lLcdf public :
u1'l4VgT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Wxj(3lg/ template < typename T2 >
Wl&6T1A`" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
jv29,46K } ;
UY *Z`$ ze8 MFz'm 同时,holder的operator=也需要改动:
BUL<FTg @Z""|H"0 template < typename T >
g("[wqgG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ER!s {
jX$U)O return assignment < holder, T > ( * this , t);
2S@Cj{R( }
nYC S %\" E_D@7a 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{^:i}4ZRl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T-s[na(/L `P|V&;}K return l(rhs) = r;
4e[ 0.2? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
(L1O;~$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/_(l:q^ e9k$5ps template < typename Tp >
S}/ZHo class constant_t
Y)S
f; {
QUXr#!rPY| const Tp t;
?ODBW/{[G public :
M@. 2b. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ygV-Fv>PQ template < typename T >
S[/D._5QD% const Tp & operator ()( const T & r) const
DoeE=X*`k {
<c(%xh46 return t;
1X&scVw }
maQDD* } ;
rc{F17~vX ]K5j(1EN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
68qCY 下面就可以修改holder的operator=了
V22Br#+ f0{tBD!% template < typename T >
bC&xN@4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d$MewDWUN {
u]3VK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i#U_g:~wC }
d\ 7OtM ` gor 同时也要修改assignment的operator()
uF*tlaV6 :G<~x8]k0 template < typename T2 >
VRv.H8^{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t<p4H^ 现在代码看起来就很一致了。
XPi5E" NQbgk+&wD 六. 问题2:链式操作
G@dw5EfF9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]MMXpj,9h 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。
RL"hAUs_1 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。
)4w3$Q 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
90Z4saSUw 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
y8di-d3_ }f] ~{^ template < typename T >
mL s>RR#b struct result_1
3SF J8 {
2:^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
f5CnJhE|) } ;
<oTNo>U/k \T`iq[+6 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
4':U rJ+ GmN~e*x>p template < typename T >
m&6I@S2 struct ref
`uqsYY`V {
HO8x:2m typedef T & reference;
RjHKFB2 } ;
Z9I
?j1K|! template < typename T >
.|J-(J<>[. struct ref < T &>
>D$NEO^ {
4g/Ly8 typedef T & reference;
lJ4&kF=t } ;
B}ASZYpW> rgrsNr:1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9D& 22hL4 V7Mp<x% template < typename T >
1d~cR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}z wHUf9q1 {
MB(l*ju0 return l(t) = r(t);
l$!g#?w }
oIY@xuj 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。
ca!x{,Cvnj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
naW!Mga TSYe~)I 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
@{^6_n+gT% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rt!Uix& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vqBT^Q_q; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bQ_N^[oxQ 最后的布局是:
'sAs# Add
k/#321Z / \
\kksZ4, Divide 5
.:+&2#b / \
9y&&6r<I _1 3
#-FfyxQ8ai 似乎一切都解决了?不。
E\=23[0 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。
92Df.xI} 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。
5Og=`T 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:
MF~Tr0tOC j[YO1q* template < typename Right >
P}C;%KzA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Mhj.3nN Right & rt) const
km#Rh^ {
oSqkAAGz\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
79Si^n1\ }
K9N\E"6ZP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XnI)s^ 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。
095ZZ20 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。
>c 5V VA8 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。
IgU65p 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。
xs3t~o3y 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?
ZzV%+n7<Vx 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:
B[6y2+6$0 .6nNqGua1 template < class Action >
qHQ#^jH class picker : public Action
=^A/&[&31 {
z>./lu\ public :
+oMe\wYR$r picker( const Action & act) : Action(act) {}
LTc=D // all the operator overloaded
XDrNc!XN } ;
4^rO K J$Nc9?|ZZ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
1K'.QRZMb9 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Oe*+pReSD `(7HFq<N template < typename Right >
cu V}<3& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8HymkL&F {
5PU$D`7it return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*~%#
=o }
h,C?%H+/0Q wst)O{ 4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ir*T,O
2J 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。
H+ Y+8 VY=c_Gl template < typename T > struct picker_maker
g<r'f"^ {
F(Iq8DV typedef picker < constant_t < T > > result;
r % ]^( } ;
6~j.S
" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
27!9LU {
#=B~}
_ typedef picker < T > result;
&7\q1X&Rr } ;
#RwqEZ ?u]%T]W 下面总的结构就有了:
Z#lZn!EbK 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-: TQp( picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`d[ja, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}6V` U9^g 至此链式操作完美实现。
3bp'UEF^k oAgO3x
f}1R,N_fC 七. 问题3
+u:Q+PkM 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。
,TAzJ `II/nv0jn template < typename T1, typename T2 >
L:g!f
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$|yO
mh {
ywRwi~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.(8sa8{N }
V:w=h>z8 -gpF%g`H 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
mnM!^[|z C4jqT template < typename T1, typename T2 >
aI6fPQe struct result_2
['SZe0 {
okO^/" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g0!{CW } ;
Uxq9H cH!w;Ub] 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
{)QSxO 这个差事就留给了holder自己。
*MEDV1l_T n"1LVJN7 z5G$' template < int Order >
clZjb class holder;
q!
+? template <>
C?3?<FDL class holder < 1 >
[o=v"s't) {
^sNj[%I
R public :
\666{. a template < typename T >
j<LDJi>O struct result_1
|\OG9{q {
6^]Y]) typedef T & result;
BQol>VRu } ;
t6u01r{~` template < typename T1, typename T2 >
xCOC5f5*@ struct result_2
CR-6}T {
QJaF6>m typedef T1 & result;
XD8MF)$9 } ;
tp,e:4\8Q template < typename T >
od7 [h5r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|X6]#&g7 {
VHJ-v! return (T & )r;
3UIR^Rh+ }
gt9{u"o template < typename T1, typename T2 >
luyU! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6Y|jK<n?H {
",\,lqV return (T1 & )r1;
4$+9Wv }
+ a%Vp!y } ;
RQZ|:SvV F;mK)Q- template <>
}?pY~f class holder < 2 >
v}v! hs Q {
/\S1p3EW* public :
4&Uq\,nx template < typename T >
AiT&:'<UT struct result_1
3@r_t|j {
]8|cVGMa typedef T & result;
eUyQS I4A } ;
\k{UqU+s template < typename T1, typename T2 >
e>Vr#a4 struct result_2
2[W1EQI {
TS9=A1J# typedef T2 & result;
i9.~cnk } ;
h]rF2 B template < typename T >
Gu-*@C:^& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0k?ph$ {
QPf#y7_@u return (T & )r;
ic}M)S FD; }
K0#kW \4` template < typename T1, typename T2 >
asDq(J`sQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'Jb6CRn {
MX%D%}N return (T2 & )r2;
%=:*yf>} }
/-ebx~FX& } ;
eGZX6Q7m FF"6~ . mDh9V5 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!KHi 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?NZKu6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P&@:'' Hnv{sND[ return l(i, j) = r(i, j);
'sCj\N 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q$$:<*Uy e>-a\g return ( int & )i;
X]J]7\4tF\ return ( int & )j;
7gR8Wr ^ 最后执行i = j;
=(f+geA"hm 可见,参数被正确的选择了。
'E2\e!U/ =X(8[ e "p43# '/^bO# G: 4~Ptn / g 八. 中期总结
=qY!<DB[L 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
P=:mn> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?=:wIMV
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=#N;ZG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<_HK@E<_HO gO*:<B g v$R+5_@[l FhZ^/= As i<N[s O _~aFzM 九. 简化
I$K? ,
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&TqY\l 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$]4>;gTL' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}QszOi\fV1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Yx21~:9} +-*/&|^等
:"+/M{qz 2. 返回引用。
%RE-_~GF =,各种复合赋值等
wD}ojA&DU 3. 返回固定类型。
gU7@}P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^goa$uxU 4. 原样返回。
bWN%dn$$M operator,
,EyZ2`| 5. 返回解引用的类型。
#rL%K3' operator*(单目)
KdT1Nb= 6. 返回地址。
9o<}*L operator&(单目)
sd;J(<Ofh 7. 下表访问返回类型。
cqzd9L6= operator[]
`6KTQk' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;b=3iT-2" operator<<和operator>>
8}/v[8p E5d?toZ,8" 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。
*u$MqN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cd8~y tAfdbt template < typename Left >
!`8WNY?K struct value_return
#}50oWE {
K1rF;7Y6 template < typename T >
;=IC.<Q<} struct result_1
}cK<2J# {
-LF0%G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+u1meh3u } ;
h_K(8{1 ,f`435R template < typename T1, typename T2 >
k r0PL)$ struct result_2
#hEN4c[Ex {
W+
tI(JZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vkdU6CZO } ;
$dAQ'\f7 } ;
HC0q_%j aa8xo5tIp gxEa?QH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-!uut7Z| YNc]x> 下面我们来剥离functor中的operator()
MWv_BXQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s#,~Zb= [h
"*>J{ return l(t) op r(t)
d52l)8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VUXG%511T return op l(t)
,3_;JT"5 return op l(t1, t2)
R:zPU return l(t) op
+NGjDa return l(t1, t2) op
acuch return l(t)[r(t)]
(pBOv:6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%T]NM3|U IwC4fcZX6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
0be1aY;m& 单目: return f(l(t), r(t));
8spoDb.S return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2@``=0z 双目: return f(l(t));
zzsQfI# return f(l(t1, t2));
v,Lv4) 下面就是f的实现,以operator/为例
P-9[,3Zd 3$Ew55 struct meta_divide
V[-4cu,Ph^ {
^06f\7A template < typename T1, typename T2 >
w9I7pIIl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IYm~pXg^0 {
W=T3spV return t1 / t2;
c"OBm# }
aC0[ OmbG } ;
s`*
'JM< k9j_#\E[ 这个工作可以让宏来做:
`}:q@:% cstSLXD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,1'9l)zP template < typename T1, typename T2 > \
;Ee!vqD2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u.(
WW(/N 以后可以直接用
QFOmnbJg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5mB%Xh;bg 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
]>fAV(ix (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。。。)
YUo{e=m| t3ua5xw uP<w rlW 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
5urM,1SQ@ wjk-$p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
sS 5 ]d8
class unary_op : public Rettype
Rk2V[R.`S {
|FZ)5 Left l;
74YMFI public :
;K<e]RI;? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F&US-ce:M fUQuEh5_ template < typename T >
q[4{Xh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\F]X!#&+ {
)(~s-x^\z@ return FuncType::execute(l(t));
c"BFkw }
m(QGP\Ya :0,q>w template < typename T1, typename T2 >
7Iu^l4=2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hS]g^S==2h {
[r'PGx return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y 1a[HF^- }
,bT|:T@ny } ;
Rd6? , J2cqnwUV Wz)O,X^ 同样还可以申明一个binary_op
0yW#).D^b n:JWu0,h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VU+` yQp class binary_op : public Rettype
IXb]\ ) {
} ).rD Left l;
mG4myQ?$ Right r;
XMb]&VvH public :
:uhU<H<,f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[.\uHt x`8rR;N! template < typename T >
H..g2;D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P3|_RHIb {
4\'1j|nS[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
pG?AwB~@n }
`N$:QWJ 3nb&Z_/e template < typename T1, typename T2 >
VW^6qf/, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ConXP\M- {
^VsX9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~!( (?8" }
+2%ih! } ;
lSv?!2 2E~WcB W.OcmA>x 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5W/!o&x~7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_`yd"0Ux DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pME17 af 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
\l^L?69 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:^7P. lhK 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
e?W-vi% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'<N^u@tF7 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4W7 下面是修改过的unary_op
~`'!nzP5H `.3! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
kO:|?}Koc class unary_op
d-e6hI4b {
b-pZrnZ! Left l;
'6l4MR$j&m ^z&eD, public :
-2NXQ+m ; {)j~5m.,/o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R `}C/'Ty 7_Yxz$m template < typename T >
Xv[5)4N struct result_1
6&8 ([J {
yuyI)ebC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GE;S5X]X } ;
H#pl&/+ O
<;Au|>* template < typename T1, typename T2 >
kTQ.7mo/\' struct result_2
P%?|V_m {
E(J@A'cX typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/.1c<! } ;
Dqss/vwV on?<3eED template < typename T1, typename T2 >
+/u)/ey typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E`#m0Q(8 {
RL Beti> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x*}41;j}C }
+ZH-'l
4to)ff template < typename T >
32yGIRV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gDHgXDD_b {
8K: RoR return OpClass::execute(lt(t));
bI~ R6o }
WZz8VF Cjh0 .{ } ;
a!UQ]prT )8`7i{F y|r+< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
W+HiH`Qb] 好啦,现在才真正完美了。
)xJCH9h 现在在picker里面就可以这么添加了:
SU,S1C_q8 gc~nT/lfK template < typename Right >
Z)
nB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+Sz%2Q {
t8vR9]n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L=`QF'Im }
*nb `DR 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
<2b&AF{En f
uzz3# )`,||sQ f3,qDbQyJ >Z0F n 十. bind
xJCMxt2Y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
X[' VZz7 先来分析一下一段例子
E
P1f6ps 71euRIW'5 gcS?r : int foo( int x, int y) { return x - y;}
x`7Ch3`4} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|tK_Bn bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9W^sq<tR 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
b&q!uFP 我们来写个简单的。
UB%Zq1D|t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}XmrfegF 对于函数对象类的版本:
Jo%`N#jG g.L~Z1- template < typename Func >
^\<nOzU? struct functor_trait
-cDS+*[ {
X#;n Gq)5 typedef typename Func::result_type result_type;
;Fo%R$y } ;
UA>3,|gV1 对于无参数函数的版本:
GvAP ^?+qNbK template < typename Ret >
&xhwx>C`K struct functor_trait < Ret ( * )() >
E6 g]EE {
;_$Q~X typedef Ret result_type;
m1pge4* } ;
)FLDCer 对于单参数函数的版本:
PjwDth
A1 r4YiXss template < typename Ret, typename V1 >
&Hz{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n*gr(S {
RIC\f_Dv typedef Ret result_type;
6XP>qI,AJ } ;
"0*yD[2 对于双参数函数的版本:
w!/\dqjv ^$FNu~|K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I |PEC-( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vR"?XqgZ {
$7bLw)7 typedef Ret result_type;
WD/\f$4 } ;
7pllzy 等等。。。
s=S9y7i(R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<v=$A]K vl`Qz"Xy template < typename Func >
9f(0
qa struct func_return
DB~3(r?K {
W8blHw" template < typename T >
`}r)0,Z}3 struct result_1
xL&evG# {
LiG!xs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lpq)vKM}^ } ;
`Wl_yC_*G; m&PfZ%'[ template < typename T1, typename T2 >
0Cg}yy Oz struct result_2
enC/@){~ {
-1_WE/Ps typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O'Mo/
u1- } ;
n%faD } ;
lr*p\vH 1;*4yJ2 ;\]&k 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T}}T`Ce kk`K)PESi template < typename Func, typename aPicker >
^l:~r2 class binder_1
PFKl6_( {
aM7e?.rU Func fn;
3 as~yF0 aPicker pk;
opXxtYC@ public :
d/8p?Km "|Ke/0rGB template < typename T >
f};RtRo2 struct result_1
_2-fH {
*5QN: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m/e*P*\= } ;
FNN7[ku! YujR}=B!/ template < typename T1, typename T2 >
*M? [Gro/ struct result_2
\?D~&d,a= {
oW5Ov typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1^ijKn@6 } ;
a
Xn:hn~O AqA.,;G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uIy$|N ~GLWhe-
template < typename T >
ptc.JB6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.9u0WP95 {
2M+}o"g return fn(pk(t));
bMA0#e2 }
b FMBIA| template < typename T1, typename T2 >
{X\%7Zef+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zg*XbX {
a'%eyN return fn(pk(t1, t2));
$$
9!4 }
&At9@ } ;
q)l1tC72 mz2 v2ma >vR7l&" 一目了然不是么?
34
'[O 最后实现bind
z"D0Th`S6 #ZC9= ^, &' template < typename Func, typename aPicker >
Ueu~803~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Lp7h'|]u {
0iAQ;<*xi return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w)Xn MyD(P }
z j F'CY ZBkbr 2个以上参数的bind可以同理实现。
aI\:7 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。
{UFs1 *`_2uBz 十一. phoenix
BMo2t'L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:anR/ $qR<_6j for_each(v.begin(), v.end(),
k|^YYi=xF (
KY%LqcC do_
z41v5rB4 [
3s0I<cL cout << _1 << " , "
|})v,
oB ]
V"|`Z}XW .while_( -- _1),
@iU(4eX cout << var( " \n " )
b&*)C#7/T )
;d.gVR_V );
V2SHF Q-?6o 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
m@y<wk(
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
;lQ>>[* operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!{?<(6;t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\>tx:;D3 C)mR~Ey o3X0c6uU template < typename Cond, typename Actor >
NdmwQJ7e" class do_while
uqM=/T^A {
{pXqw'"1. Cond cd;
>x1yFwX}-f Actor act;
7fC:'1]G public :
1=_Qj}!1 template < typename T >
3Ct:AJeg struct result_1
6 u 1|pX8 {
4iv&!hAc; typedef int result_type;
zGwM# - } ;
oh7tE$"c _/J`v`}G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3=("vR`! 'A,)PZL9i template < typename T >
R:`)*=rL% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+xuj ]J {
A!v:W6yiz do
t2,?+ q$x {
e8eNef L$ act(t);
<
w;490g }
P}"T3u\N while (cd(t));
(sSGJS'X return 0 ;
E5IS<. }
61}eB/;7 } ;
tpa<)\7KJ XG E.*aI :W9a t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X2E=2tXl`7 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。
3TRG] 5 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。
&Z(6i}f,Gp 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。
t[/APm-k~> 下面就是产生这个functor的类:
:eH\9$F`x; YH&q5W,KX !ou;yE&<, template < typename Actor >
tHEZuoi class do_while_actor
I9<%fv {
@V Sr'?7- Actor act;
:_h#A}8Xd public :
Ek60[a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q<K/q"0-l NFPWh3),f template < typename Cond >
? U* `!- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!j&#R%D } ;
"TVmxE%( ~
\b~ # S(b2LEc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7u:QT2=& 最后,是那个do_
_K B%g_{ ;?v&=Z't. %Iiu#- 'B class do_while_invoker
buDz]ec
b {
S4pEBbV^n public :
*=P*b|P"$ template < typename Actor >
('2Z&5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
TUARYJ6= {
m%b#B>J,n return do_while_actor < Actor > (act);
|-HNHUF }
z 'V$)U$f } do_;
F<^f6z8 pwRCfR)" X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7gx?LI_e 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
o?^Rw*u0/ 最后来说说怎么处理break和continue
ByacSN 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。
z3{Cp:Mn 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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