一. 什么是Lambda
?*QL;[n1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lb}:!Y 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,
VW] ,R1q fzjtaH? 7zNfq.Ni~ r8_MIGM' class filler
l>7?B2^<E {
|Yi_|']# public :
&c=
3BEh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4%jQHOZ } ;
cm>+f ^4?n ~^g*cA
t} %W2
o`W$ 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:
S)^eHuXPI jyRz53 'z};tIOKJk c8o2* C$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8(-N;<Ef2 H ;HFen| zK: 2.4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6ZC~q=my \%#luk@: Oh7wyQiV :-+j,G9t 二. 战前分析
.7Itbp6=R 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。
qi1#s, 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
)},/=#C0 |@MGGAk Y^5)u/Y=U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TI^X gl~ /* --------------------------------------------- */
V:8{MO(C\ vector < int *> vp( 10 );
C^
~[b
o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`6*1mE1K& /* --------------------------------------------- */
wqt/0,\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1(a+| /* --------------------------------------------- */
O]9PYv=^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pm*i!3g' /* --------------------------------------------- */
H<3ayp$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
TzV~I\a| /* --------------------------------------------- */
:1!k*5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Vf$q3X "Qe2U(Un [g lhru=+ 3=^B
&AB 看了之后,我们可以思考一些问题:
v*@R U 1._1, _2是什么?
6"o@d8>v 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
) !l1 2._1 = 1是在做什么?
]~'pYOB 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
-$f$z(h 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。
G>+iisb% J~5+=V7OV |+aD%'| 三. 动工
w`>g^_xsg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/|[%~`?BM tfd!;` B %T~LK=m +?C7(-U> template < typename T >
N6/;p]| class assignment
wgKM6? {
0F[+rh"x T value;
U 0dhr; l public :
)s8{|) - assignment( const T & v) : value(v) {}
FzQ6UO~' template < typename T2 >
Z}r9jM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9Qc=D"' } ;
~qb-uT\(99 x/?w1 @Yzb6@g" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
y6Ea_v 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8G_KbS +(o]E3 T=T1?@2C
.v#Tj|w^ class holder
E"t79dD {
2!6-+]tC public :
]=sGLd^)E template < typename T >
RjG=RfB'V assignment < T > operator = ( const T & t) const
/8s>JPXKH[ {
KA]5tVQA return assignment < T > (t);
qfB!)Y }
Vg1MA } ;
K]Z];C#)
MVe4[< [kPF J f 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:
kBJx`tjtp |&0Cuwt static holder _1;
#9@UzfZAwT Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
wO*x0$ b:6e2|xf? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p!p:LSk"/b 而不用手动写一个函数对象。
,Zs*07!$f <FU1| 9
IY1"j0O |F52)<\ 四. 问题分析
#~;:i 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4[f>kY%[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
}FT8[m< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:pg]0X; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`EzC'e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{~~' oa8xuFu(n 五. 问题1:一致性
`:;fc 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
vI+X9C? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sn:wLc/GAd 4lF?s\W: struct holder
#P-T4R {
&s_)|K //
eR:!1z_h template < typename T >
OW1\@CC-69 T & operator ()( const T & r) const
Om C
F8:\/ {
rsC^Re:*jr return (T & )r;
f-a+&DB9 }
~mu)Cw } ;
7&
G#&d )+12r6W 这样的话assignment也必须相应改动:
jV|/ C :,FI 6` template < typename Left, typename Right >
5vqh09-FB class assignment
>Gi*BB {
z)]Br1 Left l;
Id40yER Right r;
{,zn#hU.R public :
v[=TPfX0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^WmP,Xf# template < typename T2 >
SOo}}a0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YV/JZc f } ;
RI-)Qx&!f 2f7]=snCG 同时,holder的operator=也需要改动:
zUd{9B$ zFeo8S template < typename T >
uUI@!)@2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PvqG5-L~W {
kJG0X%+w return assignment < holder, T > ( * this , t);
0N4+6k| }
D;WQNlTU \ q=Bbfzv 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。
G7d)X^q!xS 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KPMId`kf cuo'V*nWQ return l(rhs) = r;
":,J<|Oy 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。
4WZ"8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
L&h90Az1W /yO|Q{C}M8 template < typename Tp >
\N"=qw^ t class constant_t
w2e9Ue~WH {
+'QE-#%{= const Tp t;
=hDFpb,mr public :
ZT%Q:]B+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f%5 s8) template < typename T >
rk .tLk const Tp & operator ()( const T & r) const
Z^SF $+UN {
VLs%;|`5D return t;
;$$.L
bb8 }
9a lMC } ;
\?rBtD( &WAJ;7f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'r_NA!R 下面就可以修改holder的operator=了
]9/{ 15tT%TC template < typename T >
M~t;&po assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5>*~1}0T {
|}^BF%8V: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8^|lsB}x? }
OXCf w.6 Gp;O 同时也要修改assignment的operator()
%q)*8 g6Nw].{ template < typename T2 >
.cA'6J"Bm\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:bV1M5 现在代码看起来就很一致了。
DQRr(r~2Kj >xJh!w<pB 六. 问题2:链式操作
w,v~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9$oU6#U,h 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+1Ua`3dWN_ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
pX v@QD#! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
t
(>} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'k(aZ" XDcA&cM}p template < typename T >
yCLDJ%8 struct result_1
|#_`aT" {
ej9|Y5D"S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H|i39XV } ;
P]b *hC |'" 17c& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
@ATJ|5.gr )`B
n"= template < typename T >
[>N`)]fP struct ref
"o.g}Pv {
gV-x1s+ typedef T & reference;
FqT2+VO~ } ;
2N$yn template < typename T >
Zn]njf1x struct ref < T &>
^~Dmb2h {
5$w`m3>i( typedef T & reference;
leSR2os } ;
NHjZ`=Js C/L+gU& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"UDV4<|^k Hp!c\z; template < typename T >
N akSIGm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
fXJbC+ {
}uaRS9d return l(t) = r(t);
drc]"6 k }
7-u['nFJ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
q!+&|F 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
G^Q8B^Lg C_~hX G 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
X|iWnz+^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
':jsCeSB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@CJ`T& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e dv&! 最后的布局是:
G$)f5_]7{ Add
8vL2<VT; / \
,m)k;co^ Divide 5
byW9]('e / \
S[zX@3eZV _1 3
wmQT$`$b 似乎一切都解决了?不。
{+V]saYP 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。
eXdE?j 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。
Z+G.v=2q< 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:
y$7vJl.uS/ 8:)W!tr template < typename Right >
,fa' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8UahoNrSt Right & rt) const
r%^l~PN {
Gec? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c'8pTP%[ }
c4'k-\JvT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
f1_b``M XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#OT8_D 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
c{X:0man 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lPywrTG0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
[m9Iz!E 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
X5hamkM*m 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
f*ICZM Z&VH7gi template < class Action >
x]=s/+Y class picker : public Action
{#,eD {
RrG5`2 public :
7i$)iNW picker( const Action & act) : Action(act) {}
7|/Ct;oO: // all the operator overloaded
$yA>j (k4 } ;
Q*J8`J:#^R ~5Cid)Q}@o 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。
&Is}<Ew 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:
&*4C{N VoTnm template < typename Right >
bz1+AJG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kU
{>hG4 {
1YrIcovi- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZVin+ z }
$xK2M 'fGB#uBt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$gv3Up"U 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
jrl'?`O y|7sh template < typename T > struct picker_maker
~.*G%TW &V {
@3Lh/& typedef picker < constant_t < T > > result;
Duu)8ru } ;
Gz,?e]ZV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eq!>~: # {
>$RQ typedef picker < T > result;
5S
EyAhB } ;
m);0sb ,Y\`n7Ww 下面总的结构就有了:
+'lj\_n 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。
rEF0A&5 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。
Lxg,BZV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'=Z]mi/aw 至此链式操作完美实现。
C2[* $ 1U .EF(<JC? fVXZfq6 七. 问题3
bl8EzO 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。
FkH HTO `Pcbc\"*y template < typename T1, typename T2 >
P"%QFt, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8nj^x?bn {
sT*D]J
2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.T63: }
5vmc'Om sgGXj7 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:
Nf!g1D"U `+\6;nM template < typename T1, typename T2 >
hn-!W;j struct result_2
Ki,SFww8r {
3tjF4C>h| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
cUH.^_a } ;
,'nd~{pX"( 3bd(.he2u 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?
q9h3/uTv 这个差事就留给了holder自己。
(qbL=R" !<8-juY j TyR+#Wn template < int Order >
?^Q8#Y^M class holder;
%2;Nj;
J$ template <>
@|2L>N class holder < 1 >
c;13V(Djy {
]VkM)< + public :
dKk#j@[n" template < typename T >
N*w6D: struct result_1
d:X@zUR*) {
X"k:+ typedef T & result;
u{'|/g& } ;
Km)VOX[ZZ template < typename T1, typename T2 >
L* 0$x struct result_2
hb. ^& {
IrMUw$ typedef T1 & result;
Lhz*o6) } ;
sc0.!6^'V template < typename T >
zJ
$&`= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'-l.2IUyT {
9zL(PkC%\ return (T & )r;
E
xls_oSp }
}mYxI^n template < typename T1, typename T2 >
3T= ?!|e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;(3!#4`q(] {
)z^NJ'v4( return (T1 & )r1;
lZr}F.7 }
w!eY)p< } ;
{M^BY,%* [KMNMg template <>
*/6lyODf class holder < 2 >
TFAd
{
3cA'9 public :
* @=ZzL template < typename T >
x##0s5Qn struct result_1
GiK4LJ~cH) {
E~y(@72) typedef T & result;
Vm*E^ v } ;
>lV'}0u) template < typename T1, typename T2 >
Nrn_Gy>|D struct result_2
;Zy[2M {
E Xxv typedef T2 & result;
;TC"n!ew } ;
PNs*+/-S template < typename T >
Xmm)z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bk=ee7E7> {
>\o._?xSA return (T & )r;
0 L$[w }
kj>!&W57 template < typename T1, typename T2 >
sW,JnR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h.*v0cq: {
:Dj0W8V return (T2 & )r2;
S?[@/35)
}
7C9_;81_Dt } ;
@Cml^v@`L L"tzUYxg zMXQfR 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> >。
|[Rlg`TQ;* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
SaIY-PC 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|E9'ii&?B ^)UX#D3b return l(i, j) = r(i, j);
f}t8V% ^E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<2SWfH1> g.*DlD%% return ( int & )i;
M5kw3Jy 5 return ( int & )j;
CUN1.i<pk8 最后执行i = j;
.]e_je_ 可见,参数被正确的选择了。
)`BKEaf p/U{*i]t ~Z~V:~ Gsu?m G1fC'6$3 八. 中期总结
5HaI$>h6 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:
c;Gf$9?iC 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c`@";+|r 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PbnAY{J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rS!M0Hq>t D&{CC TI|h v1rTl5H v`@NwH<r /Nkxb& 九. 简化
.b?Aq^i8 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5P{[8PZxbV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cLf<YF 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`W:z#uNG] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~1&WR`U +-*/&|^等
Ew JNpecX 2. 返回引用。
Za,myuI+ =,各种复合赋值等
\ZA@r|=$ 3. 返回固定类型。
L54]l^ls> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
61w
({F 4. 原样返回。
b Rc,Y< operator,
n?778Wo} 5. 返回解引用的类型。
_G&gF.| operator*(单目)
jU-aa+ 6. 返回地址。
%Gl1Qi+Po_ operator&(单目)
edo+ o{^ 7. 下表访问返回类型。
nMK$&h,{ operator[]
k1.%ZZMM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
c'>_JlG~ operator<<和operator>>
x"n++j #W&o]FAA3y 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。
O7CW#F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*M)M!jTv }K5okxio template < typename Left >
I^n DO\m < struct value_return
f92z/5%V {
S1[, al template < typename T >
= N;5T struct result_1
R nwFxFIQ {
&f}w&k2yj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F{4v[WP) } ;
$A`m8?bY dVUe!S` template < typename T1, typename T2 >
B Dp")[l struct result_2
-p?&vQDo` {
CBv0fQtL typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
PXyv);#Q` } ;
Ze[,0Y!u& } ;
p|(SR~;6 HB{'MBs z-qbe97 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*7E#=xb XF+4*), 下面我们来剥离functor中的operator()
I(Z\$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zu.B>INe Wb>;L@jB7 return l(t) op r(t)
1_b*j-j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
14"+ctq return op l(t)
7{]dh+) return op l(t1, t2)
d@ >i=l [ return l(t) op
1Au+X3 return l(t1, t2) op
J?dLI_{< return l(t)[r(t)]
!Sw=ns7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OIJT~Z} v$D U
q+ 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:
~8yh,U 单目: return f(l(t), r(t));
tXqX[Td`0g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2n$Wey[ 双目: return f(l(t));
peF)U
!`D return f(l(t1, t2));
1yZA_x15: 下面就是f的实现,以operator/为例
L$i:~6 *:Rs\QH
struct meta_divide
ZSs@9ej {
$C sE[+k1 template < typename T1, typename T2 >
$4^SWT. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%ioVNbrR7 {
WrSc@j&Ycv return t1 / t2;
KzP{bK5/ }
-|Zzs4bx } ;
ALy7D*Z]w .9J}Z^FD 这个工作可以让宏来做:
Q`W2\Kod] 2lO(f+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^86M94k template < typename T1, typename T2 > \
zPc"r$'0U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x+j@YWDpG" 以后可以直接用
*/l;e<E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<gFa@at 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
,0a_ou"P=_ (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。。。)
swxX3GR Pmo<t6 :dh; @kp 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
&92/qRh7 tsJR:~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oX8EY l class unary_op : public Rettype
mEbI\!}H0 {
eb}P/ Left l;
@lF?+/=$ public :
t^KQ*8clG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.}/8] $L 8>Ha} template < typename T >
}%8ZN : typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0cE9O9kE {
0U@#&pUc return FuncType::execute(l(t));
}L)[> }
GTM0Qvf? ;aV3j/ template < typename T1, typename T2 >
L FkDb} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vMB61 |O {
y $\tqQ return FuncType::execute(l(t1, t2));
8W{M}>;[9 }
O7Jux-E1C } ;
=`QYy-b X uQKQC?w OemY'M?ZQ 同样还可以申明一个binary_op
0-S.G38{ |y[I!JdR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V:GypY) class binary_op : public Rettype
A4!X{qUT- {
6{buel(|e Left l;
Wu^Rv- xA Right r;
)gEE7Ex? public :
3fhY+$tq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fwv^dEe aL4^ po template < typename T >
rP3tFvOH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&U7v=a {
*:@KpYWx" return FuncType::execute(l(t), r(t));
n82tZpn }
a8JAJkFB 2+rT .GFc template < typename T1, typename T2 >
JI[8n$pr] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8&G9 ?n`I5 {
9L:wfg}8s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'EiCTl }
L@{'J } ;
qC> tni% Vo@7G@7K( U-9Aq 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
h(HpeN%`# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!xfDWbvHV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#\w N2`" W 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
.Qx5,)@9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M5ZH6X@5 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
x.*^dM@V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KsP2./N 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<E4(KE 下面是修改过的unary_op
/=S@3?cQAB ~^1y(-cw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UHZ&7jfl class unary_op
5_aj]"x {
+PjTT6 Left l;
QQS*r}> YWK0.F,8a public :
=U3S"W % =O }^2OARo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f%,S::%Ea D<6$@ZJ template < typename T >
reN\|?0{ struct result_1
Xe%J{ {
(Lgea typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v:P]o9Oj8 } ;
+d6onO{8 X\h.@+f= template < typename T1, typename T2 >
|@X^_L.! struct result_2
-xHR6 {
;DuVb2~+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'#f<wfn } ;
Iw`tbN
L[ ^~H{I_Y template < typename T1, typename T2 >
@KTuG ?. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<R]m( {
{s
mk<NL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u2oS Ci }
zWC| Qe e,xL~P{| template < typename T >
/yG34) aB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B-MS@<2 {
JD$g%hcVZa return OpClass::execute(lt(t));
YGo?%.X }
!i;6!w ;d6Dm)/( } ;
IE`3I#v r%.k,FzGZY 0V1GX~2 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
TmG);B} 好啦,现在才真正完美了。
7%Y`j/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
2t\0vV2)/O [Arf!W-QG template < typename Right >
&>zH.6%$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YCbvCw$Ob {
sG`x |%t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\_`qon$9 }
\jiE:Qt 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
|SkQe[t OT
0c5x I_r@Y:5{ Me.I>7c u}iuf_ 十. bind
G!Zb27u+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
5bLNQz\WJ 先来分析一下一段例子
1p}H,\o |(.\J`_e
Z_q+Ac{p int foo( int x, int y) { return x - y;}
.^wpfS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
c<_%KL&R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|UB$^)Twb 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。
/3ohm|!rW 我们来写个简单的。
+Uq|Yh'Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qq5X3K2& 对于函数对象类的版本:
#d@wjQ0DW <,M"kF: template < typename Func >
M`cxxDj&j struct functor_trait
g$K\rA {
5s[nE\oaG typedef typename Func::result_type result_type;
i(j/C } ;
]{1{XIF 对于无参数函数的版本:
`MU~N_ f7x2"&?vg template < typename Ret >
'zI(OnIS struct functor_trait < Ret ( * )() >
p / ITg {
^lHy)!&A typedef Ret result_type;
w5%Yi{ } ;
"
@D 对于单参数函数的版本:
%zcA|SefP e(t}$Q= template < typename Ret, typename V1 >
8FuxN2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zS%XmS\ {
T?7u
[D[[ typedef Ret result_type;
tJ^p}yxO } ;
Hm2Y%
4i% 对于双参数函数的版本:
1[!:|= g6,D Bkv2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|[.-pA^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sy"}25s {
3k1e typedef Ret result_type;
dVbFMQ& } ;
1@|+l!rYF 等等。。。
%>m.Z#R( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
AQ'%}(#0 I){4MoH. template < typename Func >
,P a*; o\ struct func_return
8&2+=<Q~ {
hP"2X"kz& template < typename T >
~XOmxz0 struct result_1
G=:/v {
QHNyH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L2XhrLK.| } ;
1&MCS%UTL }-oba_ template < typename T1, typename T2 >
t7]j6>MK3q struct result_2
1=)M15 {
+M-tYE
5n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{+67<&g } ;
tkj-.~@g0' } ;
DB|1Sqjsn J0!V ( t%}<S~" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m4/qxm"Dx: $lxpwO template < typename Func, typename aPicker >
VVeJe"!t class binder_1
|3]/CrR_ {
A6]:BuP;c Func fn;
U`(=iyWP= aPicker pk;
z=>fBb>w7 public :
7"(Zpu ?#z$(upQ template < typename T >
aj5HtP- struct result_1
roQI;gq^ {
{[!<yUJ`S# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,`HweIq( } ;
R #wZW&N ,j_js8r template < typename T1, typename T2 >
HP8J\` struct result_2
r
XJx~
g {
_KM?
?& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}B-$} } ;
lUu0AZQmG y RxrfAdS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uyYV_Q0~; j.&dHtp template < typename T >
t(3f} ? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:BPgDLL, {
{xZY4b2 return fn(pk(t));
B/4M;G~ }
0b{jox\!B template < typename T1, typename T2 >
ps<Ef typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XM:BMd| {
"L~Oj&AN[ return fn(pk(t1, t2));
bLg!LZ|S0s }
U"r*kO% } ;
_WZx].|A= g7zl5^o3j $]DuO1H./ 一目了然不是么?
6\7c: 最后实现bind
Xe_ <]| D)PX |xrn E*YmHJ:k template < typename Func, typename aPicker >
B=cA$620 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ic0Sb7c {
D)-LZbPa return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Jt[ug26 }
|?88EG@05 Ge2Klyi 2个以上参数的bind可以同理实现。
0S5xmEzop 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。
N?qETp -: _x.2&S89 十一. phoenix
.+9*5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.:?v;rYk{ E>_Rsw * for_each(v.begin(), v.end(),
4~}NB%, (
ZD&F ,2v do_
$V87=_} [
6u"wgX]H cout << _1 << " , "
6(QfD](2} ]
p(RF
.while_( -- _1),
wH|%3@eJ cout << var( " \n " )
cP?GRMX@} )
y[i}iT/~ );
c[-N A 7rdmj[vu 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
AOg'4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
&| (K#|^@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"pDU v^ie 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2 ,nhs,FZ Ic&~iqQ uj3`M9 template < typename Cond, typename Actor >
@|:fm()
< class do_while
8|Tqk,/pD {
:gsRJy1 Cond cd;
|mH* I Actor act;
5, ;\zSz public :
+'m9b7+v template < typename T >
->I.D?p struct result_1
FsqH:I4O {
5X^\AW typedef int result_type;
X4o#kW } ;
~3s?.[}d (A?>U_@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
YW7w>}aW %f;v$rsZ template < typename T >
RJ?)O#} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~m fG
Yk" {
Q9cSrU[$ do
qXtC7uNj$ {
cpk\;1&t act(t);
=Z.0-C>W }
?eTZ>o.p/ while (cd(t));
}C @xl9S " return 0 ;
[7><^?t
V }
diXWm-ZKL } ;
#f(a,,Uu' "7sv@I_j BQfnoF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)Cdw_Yx 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。
L!JC)p. 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。
Pjh;;k|V 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。
BZ\="N#f 下面就是产生这个functor的类:
KOg,V_(I ]ttF''lH vL _yM template < typename Actor >
!
#Pn_e class do_while_actor
Cj#wY {
<J d!`$ Actor act;
jIaaNO) public :
/cClV"S*G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N%Bl+7,q B\
'rxbH template < typename Cond >
7z$53z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'Qt[cW } ;
D<v<
: :'r*
5EX |gV~U~A] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L/fXP@u 最后,是那个do_
;*rGZ?%* 5%D`y| yPmo1|'X>d class do_while_invoker
3F,M{'q {
;jxX /c public :
dkg`T#} template < typename Actor >
`u3kP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r~=+>,
_ {
4(,.<# return do_while_actor < Actor > (act);
GQg
2!s( }
DvhFCA}z } do_;
1[OY -G "#Z e3Uy\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:[l}Bb, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$-DW+|p.?^ 最后来说说怎么处理break和continue
A23K!a2u& 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。
\@PMj"p|: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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