一. 什么是Lambda
n6A N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VT>TmfN(I 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,
/l.:GH36f SB1j$6]OR7 AN193o )FLDCer class filler
x*`S>_j27= {
&Hz{ public :
BZJ\tPSR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_v/w
,z } ;
w\V1pu^6@ Uu_g_b:z 0H$6_YX4A 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
3o_)x RB\
Hl WdWMZh %rFR:w`{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jF$bCbAUce .j
et0w Q,ezAE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}l>\D~:M 8ln{!,j; G_m $?0\ 7`s*
{ 二. 战前分析
/b1+ ^|_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
5VS};&f 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
}}Zwdpo &6feR#~A -(dtAo6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
._E 6? /* --------------------------------------------- */
DX2_}|$! vector < int *> vp( 10 );
AX%N:)_$| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
lGlh/B% /* --------------------------------------------- */
f};RtRo2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
eS`ZC!W /* --------------------------------------------- */
@Ojbu@A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x/pX?k /* --------------------------------------------- */
"[QQ(]={ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@3w6!Sgh /* --------------------------------------------- */
A=Y A #0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k/Z]zZC xA'RO-a}h HUFm@? +F?}<P_v 看了之后,我们可以思考一些问题:
_v#Vf*# 1._1, _2是什么?
}PXtwp13&u 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4<j7F4 2._1 = 1是在做什么?
2/iBk'd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
8I}ATc
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
o5E5s9n E5$Fhc Q\nIU7:bZ 三. 动工
,/YTW@N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c(kYCVc 4Uk\h gT0 z',f'3+ +h)1NX;o1 template < typename T >
\>\_OfY1W class assignment
Gc=uKQ+\V {
Kr'Yz! T value;
G@3Jw[t public :
czLY+I;V3 assignment( const T & v) : value(v) {}
|})v,
oB template < typename T2 >
7<*,O&![| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
DC~ 1}|B" } ;
]i/Bq!d l nh]HEG0CZJ +w2 ` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VBtdx`9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8
KRo< NdmwQJ7e" 1d!TU=* (@Kc(>(: Y class holder
_7;D0l {
cl'wQ1<:
public :
48,uO! template < typename T >
#l
6QE=: assignment < T > operator = ( const T & t) const
n#5S-z1KNw {
-Rwx`=6tV return assignment < T > (t);
Db*&'32W }
$=5kn>[_Z% } ;
cAn_:^ <
w;490g 25;(`Td5 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:
!E6QED" 3$9V4v@2 static holder _1;
} "&Ye Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X2E=2tXl`7 8<{i=V*x4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i}O.,iH 而不用手动写一个函数对象。
YH&q5W,KX NpxgF<G zJ_y"bt *#1J 四. 问题分析
/z)Nz2W 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。
k3T374t1b 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。
D,()e^o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z<_a4ffR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]QQeUxi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
89m9iJ= ;?v&=Z't. 五. 问题1:一致性
Hb[P|pPT 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?|
V@nZ_. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
('2Z&5 BZ(DP_}&D struct holder
MS]Q\g}U {
pwRCfR)" X //
&(m01 template < typename T >
*;F:6p4_ T & operator ()( const T & r) const
HP\5gLVXY {
Z FX6iAxd return (T & )r;
iz 0: }
yG;@S8zC } ;
x.sC015Id HM#|&_gV 这样的话assignment也必须相应改动:
h@TP= }qR6=J+Dx template < typename Left, typename Right >
1B@7#ozWA? class assignment
tO?-@Qf/9< {
'.jYu7
Left l;
&A=c[pc Right r;
.#Z"Sj public :
e-%q!F(Bf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LQR^lD+_= template < typename T2 >
&Mz]y?k' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3"sXN)j } ;
X]o"vx%C ErgWs Aw- 同时,holder的operator=也需要改动:
Xc4zUEO9 [NV/*>"j& template < typename T >
";/ogFi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y.-Kqa~ {
C;%dZ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xkk 8#Y": }
13*S<\ $R+rB;=a! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
BO8?{~i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#$]8WSl 0M?zotv0# return l(rhs) = r;
Xtloyph 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。
C=IN " 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fWb+08}C FlUO3rc| template < typename Tp >
SbQ:vAE*ho class constant_t
0g~Cdp {
GB;_!69I const Tp t;
KzJJ@D*4M] public :
5m;BL+>YE constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'Hs* template < typename T >
ddbQFAQQQ const Tp & operator ()( const T & r) const
^8YBW<9 {
Az-!X!O*f return t;
A8o)^T(vJ }
-8R SE4) } ;
;.b^&h +zXcTT[V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9p1@Lfbj 下面就可以修改holder的operator=了
kB%.i%9\\ Z~}9^ (qc template < typename T >
@=
=) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zbGZ\pz {
f0R+Mz8{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hztqZ: }
((<\VQ,>( I*$-[3/ 同时也要修改assignment的operator()
C7f*Q[ {B e9$$W, template < typename T2 >
jQ7-M4qO/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TAqX
f_ 现在代码看起来就很一致了。
l|iOdKr h /0$405 六. 问题2:链式操作
7%[ YX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B=7maYeU 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
I Gi9YpI&K 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
,yvS c 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ZHlHnUo 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M*C1QQf\N <M}O&?N
8x template < typename T >
k*!iUz{] struct result_1
z@V9%xF-3 {
\=`jo$S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p )]x,F } ;
|`s:&<W+kp 4tx6h<L#s 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:
z#rp8-HUDS _OS,zZ0 template < typename T >
^zS;/% struct ref
ZU;jz[} {
[hk/Rp7{ typedef T & reference;
pU[yr'D.r } ;
)qOcx
I template < typename T >
}TAG7U* struct ref < T &>
@*- 6DG-f {
3-)}.8F typedef T & reference;
Cud!JpL } ;
B@VAXmCaoV ll- KK`Ka 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wO`G_!W9 N93R(x)% template < typename T >
r y@p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;DVg[# {
a2kAZCQ return l(t) = r(t);
N
7Y X }
9_e_Ne`i`? 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。
OdL/%Zp} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$bfmsCcHL x;-D}# 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
o^//|]H3Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*K@O3n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
}gB^C3b6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J#t8xL 最后的布局是:
inZ0iU9dy Add
kC6Y?g / \
v\qyDZ VV Divide 5
fwMYEj / \
YI > xxWA _1 3
U>m{B|H 似乎一切都解决了?不。
-S&9"=v 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
>!{8)ti 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
}9#GJ:x` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
F:[[@~z >;%QW template < typename Right >
J$sp6g>K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-yg;,nCg Right & rt) const
NYs<`6P:Y {
Bss*-K] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dLwP7#r }
7!FiPH~kM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1/qD5 *`Y 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。
QZa^Cng~ 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。
R!WDQGR(2 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。
,# .12Q! 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。
<w8H[y"c 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?
;:ZD<'+N 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:
#N64ZXz_ /h`gQyGuY template < class Action >
Eb63O class picker : public Action
SkVah:cF- {
u|u)8;'9( public :
R\#5;W^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
^^tTA^ // all the operator overloaded
sCQV-%9 } ;
_FS #~z'j R%)F9P$o Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
t7xJ" 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|E||e10wR u(?U[pe[ template < typename Right >
M
0RA& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ba
,n/yH {
l=S!cj; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Nl%5OBm }
EGFPv'De D;+Y0B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R"CF xo 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rwh4/h^S [C~N#S[] template < typename T > struct picker_maker
XbFo#Pwk {
Jcs
/i typedef picker < constant_t < T > > result;
~HT:BO$ } ;
(I>S qM
Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-y?ve od# {
~Hj c?* typedef picker < T > result;
oblw!) } ;
mRGr+m Y( EF ):: 下面总的结构就有了:
VAyAXN~ 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。
HxLuJ 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。
c5O8,sT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H/8u?OC 至此链式操作完美实现。
{`J!DFfur ybv< 1 Dsv2p~ 七. 问题3
EKsOj&ZiJ 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。
Y( K`3?A 78?{;iNv template < typename T1, typename T2 >
7M?Sndp$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t 0p {
>Apa^Bp return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wZ`{ i }
('d,Sh d+ $:u 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[E2".F3 Ze[\y(K! template < typename T1, typename T2 >
9j5Z!Vsy struct result_2
5,|{|/ {
v"Ryg]^_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"tpD -> } ;
"(';UFa #X'su`+ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Gs04)KJm< 这个差事就留给了holder自己。
k<N5*k8M RcO.1@2 ~rAcT6# template < int Order >
EgzdRB\Cf class holder;
B LZ<"npn template <>
I;, n|o class holder < 1 >
lC
d\nE8G {
bV#j@MJ~0 public :
%y)hYLOJ template < typename T >
wp:Zur5Y struct result_1
a785xSUV {
wg:\$_Og typedef T & result;
2IkyC` } ;
6_tl_O7 template < typename T1, typename T2 >
8#1o struct result_2
>+:cTQ|q {
sdgI , typedef T1 & result;
-Wre4^,v } ;
: 'jVA template < typename T >
r,L`@A=v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vP%:\u:{ {
RyWfoLc return (T & )r;
'#QZhz(+ }
!rG-[7K template < typename T1, typename T2 >
_C'VC#Sy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t+0/$ {
n#
FkgXP$ return (T1 & )r1;
xa{.hp? }
?dCJv_w } ;
byZj7q5&Q IZd~Am3f template <>
FEV Ya#S class holder < 2 >
0 r;tI" {
cf%2A1I2W public :
hN!{/Gc| template < typename T >
:e}j$vF
struct result_1
eX0[C0# {
.9<euPrz typedef T & result;
ZiaFByLy } ;
C2DAsSw template < typename T1, typename T2 >
xBqZ:
BQ struct result_2
%F:; A {
)R"UX:Q> typedef T2 & result;
9*r l7 } ;
~D/1U)kt template < typename T >
~P*{%= a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
| "eC0u {
r8o^8 . return (T & )r;
}0OQm?xh }
mZjP;6 template < typename T1, typename T2 >
}rWg'] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SJsbuLxR {
J@ 8OU return (T2 & )r2;
T?7++mcA }
|HwEwL+ } ;
]tmMk7 Pup%lO`.0 $3eoZ1q'U- 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
NezE]'} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(/!zHq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WkPT6d IPt
!gSp return l(i, j) = r(i, j);
w)/~Gn676 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
gMU%.%p2 Ghar
hJ>v return ( int & )i;
SPtx_+ Q)S return ( int & )j;
vxrqUjK7 最后执行i = j;
9N6 \Ou~ 可见,参数被正确的选择了。
"@Qg]#]JH @r\{iSg&g. [|(=15; hsYv=Tw3C }gd'pgN"t 八. 中期总结
D|'[ [= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
caV DV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J58S8:c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qr?1\H:Lq 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1*trtb4F n`T4P$pt :kd]n$] *dsI>4%m BW"24JhF" 6S0Gjekr 九. 简化
4Ofkagg 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:Vw{ lB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\=o0MR 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Jw{duM;] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}eveNPB{5 +-*/&|^等
Xx\,<8Xn 2. 返回引用。
fm
q(! =,各种复合赋值等
6-+wfrN2 3. 返回固定类型。
bc>&Qj2Z7c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d;{k,rP6 4. 原样返回。
eL{$=Um operator,
tjx|;m7 5. 返回解引用的类型。
jWdZ]0m operator*(单目)
flOXV
6. 返回地址。
[.&n,.k operator&(单目)
UKPr[ 7. 下表访问返回类型。
nwIj?(8x operator[]
M0`1o p1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)UyJ.!Fly operator<<和operator>>
z:1t
vG M4% 3a j 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。
_CBMU'V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
vJS}_j]_@ s d = bw template < typename Left >
g1(5QWb struct value_return
U]g9t<jD {
vG\
b` template < typename T >
pWP1$;8 struct result_1
z#GSt
ZT {
@Bn4ZFB@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~ H/ZiBL@ } ;
X8A.ag0Uu
eC L_c>3! template < typename T1, typename T2 >
'(g;nU< struct result_2
ixE w!t {
-)R
=p"-w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9}Ge@a<j } ;
M0OIcMTv } ;
VN'\c3; +;M 5Sp \,r*-jr 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q>cE G" kE|x'(x 下面我们来剥离functor中的operator()
Wu(^k25 首先operator里面的代码全是下面的形式:
};<?W){!H Wh~,?}laj return l(t) op r(t)
oK$Krrs0& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:{B']~Xf return op l(t)
0rm(i*Q return op l(t1, t2)
g,W34*7=Q return l(t) op
_6'@#DN return l(t1, t2) op
VJ_fA}U return l(t)[r(t)]
ck3+A/ !z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;%^{Zybh 1&<o3)L: 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:
.GL@`7" 单目: return f(l(t), r(t));
EuImj#Zl return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}^j8< 双目: return f(l(t));
G6G-qqXy6 return f(l(t1, t2));
'cQ,;y 下面就是f的实现,以operator/为例
?mSZQF:d@ foL4s;2 struct meta_divide
1eEML" {
FK94CI template < typename T1, typename T2 >
8eYEi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^S?f"''y3 {
pU'>!<zGr return t1 / t2;
)+=Kh$VbS }
X%kJ3{ } ;
78~/1- 11kyrv 这个工作可以让宏来做:
N:'!0|6?x- .kMnq8u #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mH4u@aQ} template < typename T1, typename T2 > \
DT)][V^w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
r>TOJVT&] 以后可以直接用
uOy/c 8` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DuDt'^] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
d_0(;' (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\i@R5v=zL ZkQ6~cM 4[MTEBx 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
j(]O$" " (2M00J-o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v+`'%E class unary_op : public Rettype
IYXN}M.= {
3S2Alx!6 Left l;
aR('u:@jHi public :
s/s&d pT* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8"g+
k`PRy N:k>V4oE template < typename T >
m)"(S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R8eBIJ/@_ {
1_v\G return FuncType::execute(l(t));
JX[]u<h? }
js"5{w& (_>SuQK template < typename T1, typename T2 >
JMo r[* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K[0z$T\
{
i8-Y,&>V return FuncType::execute(l(t1, t2));
yRl }
Ol+D"k~<C } ;
*AGf'+j*z /2c(6h vt* 同样还可以申明一个binary_op
|UMm>.\' 3W_7xLA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j>:N0:
class binary_op : public Rettype
q >>1?hzA {
3o?eUwI} Left l;
j4=iHnE; Right r;
Q~svtN public :
I^ ![)# FC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\R]2YY`EP "G.X=,
V template < typename T >
~&qv[XS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NW`.7'aWT {
Ry]9n.y return FuncType::execute(l(t), r(t));
4m91XD }
y2s(]#8 GWPBP-)0 template < typename T1, typename T2 >
JJ_Z{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZCc23UwI {
Pvi2j&W84 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_0'X!1" }
Fb%?qaLmCv } ;
TaHcvjhR 3.BUWMD Q8m%mJz~] 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
`pZX!6Wn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C5I7\9F) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\OFmd!Cz 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
fK+E5~vQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n9={D 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
pInEB6L.P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"49dsKIOH 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
h`N2M, 下面是修改过的unary_op
!'F1Ht 0{bl^#$f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W7
Iy _> class unary_op
2v4K3O60G {
IBJNs$ Left l;
8_HBcZWs qwj7CIc( public :
Il&7n_ H tR'RB@kJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1Xm>nF~ s<!G2~T template < typename T >
{Oy|c struct result_1
Pm)*zdZ8 {
)/)u.$pi typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
aaY AS"/: } ;
r.#r!.6 q H2:
Zda# template < typename T1, typename T2 >
Tt~[hC
h struct result_2
H<i!C|AF {
mL`8COA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`+\$ } ;
FD
8Lk ,Owk;MV@ template < typename T1, typename T2 >
#9]2Uixq[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1%B9xLq {
Q2m[XcnX return OpClass::execute(lt(t1, t2));
e3CFW_p }
l%GArH` |U{~t<BF# template < typename T >
hjg1By( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zi6J|u {
gF)-Ci return OpClass::execute(lt(t));
xk>cdgt }
f]%SFQ+ qF bj~ec } ;
&57~i=A
3 ms}o[Z@n }9\6!GY0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
(!{*@?S 好啦,现在才真正完美了。
/fT"WaTEK 现在在picker里面就可以这么添加了:
p! :oT1U ^ei[1# template < typename Right >
gw,K*ph}q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d9TTAaf {
V||b%Cb1g return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]h`*w }
u,8)M'UU 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}1 qQ7}v uNuFD|aQ. +?"F=.SZ |-S!)iG1V Fw-Rv'\ 十. bind
nrev!h 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
--l
UEo ~ 先来分析一下一段例子
t6+W eJ45:]_%I@ u5ZyOZ; int foo( int x, int y) { return x - y;}
[UzacX t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W3UxFs]$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3^wHL:u 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。
|^5"-3Q 我们来写个简单的。
MCibYvc[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qQ)1+^ 对于函数对象类的版本:
zL+t&P[\ $ dI
mA template < typename Func >
[5IbR9_ struct functor_trait
oCkG {
<v -YMk@ typedef typename Func::result_type result_type;
9VTAs:0D= } ;
&':C"_|&r 对于无参数函数的版本:
-V4{tIQY MQw}R7 template < typename Ret >
E]n]_{BN] struct functor_trait < Ret ( * )() >
!?ZR_=Y% {
:X}SuM?c typedef Ret result_type;
? Pi|`W } ;
cOdRb=?9 对于单参数函数的版本:
U{ 0~& +j F|8 template < typename Ret, typename V1 >
&'k(v(>n, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j$_?g!I=gK {
`qmwAT typedef Ret result_type;
;0m J4G } ;
M/.M~/~ 对于双参数函数的版本:
/dg?6XT/ V#$QKn`; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m4OnRZYlw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;rT/gwg! {
\H>T[ typedef Ret result_type;
7Dssr [ } ;
V2?{ebx` 等等。。。
S) zw[m 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6P>Y2xV: [Uq`B&F: template < typename Func >
T2]8w1l&K struct func_return
5|eX@?QF58 {
z6M5'$\y template < typename T >
ZGH
7_K struct result_1
p#4*:rpq4 {
.4E24FB[f? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}*9F `=%F } ;
5s^vC2$) B0yGr\KJ template < typename T1, typename T2 >
1&e8vVN struct result_2
S6bYd` {
~DxuLk6
s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
) C~#W } ;
c%,ky$'18 } ;
&/^p:I L T`T~|pz @qcUxu 4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-}T7F+ _Fj\0S" template < typename Func, typename aPicker >
:n~Mg{j3 class binder_1
H&*&n}vh5y {
>#r0k|3J^J Func fn;
)ZLj2H < aPicker pk;
;9)nG,P3 public :
K($+ILZ .
&}x[~g template < typename T >
3_;=y\F struct result_1
0[
"CP:u {
RjP]8tH& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p[WlcbBwT } ;
:+9. v U"@p3$2QW template < typename T1, typename T2 >
h8.(Q`tli struct result_2
gJwX {
tD}{/`{_t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ueW/i } ;
:SN? t ?en-_'}~a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gP8}d*W%b 23=wz%tF template < typename T >
{Gfsiz6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&u"mFweS {
"\9beK:l return fn(pk(t));
9P
<1/W! }
#>CWee; template < typename T1, typename T2 >
vqUYr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P%[{ 'u {
j}@LiH'Q return fn(pk(t1, t2));
ffOV7Dxy }
gz:US77 } ;
lYm00v6y Yv{$XI7 {>ghX_m| 一目了然不是么?
! v%%_sRV 最后实现bind
JsX}PVuL bI;u};v n;.); template < typename Func, typename aPicker >
x f:|lQf picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j3?@p5E( {
eY:jVYG( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
T%TO?[cN }
w0.;86<MV ]>+ teG:4 2个以上参数的bind可以同理实现。
(3m^@2i 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。
cGg~+R2P i Hcy,PBD 十一. phoenix
)\izL]=!t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#("E)P ,F|49i.K for_each(v.begin(), v.end(),
P>]*pD (
NdI~1kemr do_
0n?^I>j [
SQG9m2 cout << _1 << " , "
v?q)E%5j ]
ukee.:{ .while_( -- _1),
YipL_&- cout << var( " \n " )
R{Me~L? )
O
0P4uq );
5.U|CL W_]onq6 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:
)f`oCXh 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
Y)C!N$=@Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Gd[:&h 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=%crSuP ~2 J!I^J @$|bMH*1: template < typename Cond, typename Actor >
Bc?KAK class do_while
@aWd0e] {
mv`ND& Cond cd;
]M&KUgz Actor act;
`+T"^{
Z public :
NMH'4R template < typename T >
%Wg8dy| struct result_1
rn-CQ2{? {
-=4:qQEw typedef int result_type;
3c[TPD_: } ;
`mDCX B d?{ldg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u_%L~1+' /,^AG2]( f template < typename T >
z CFXQi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2fMKS {
39Tlt~Psz do
cFloaCz {
q3/ 0xN+? act(t);
;^|:*
}
,^&amWey while (cd(t));
}6 MoC0 return 0 ;
qPgny/( }
zIbrw9G } ;
lWk/vj<5 RfzYoBN A $W~R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)PjU=@$lI 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。
gH|:=vfYUR 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。
]YKxJ''u 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。
`z<I< 下面就是产生这个functor的类:
_.^`DP> RZqou|ki rE9Nt9} template < typename Actor >
L_R(K89w class do_while_actor
4>(rskl_ {
7&vDx=W Actor act;
hf< [$B public :
#7p!xf^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L=V.@? }sW%i#CV template < typename Cond >
#]@|mf
q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;]^% 6B n } ;
sk7]s7 EfGy^`,'G 0@kL<\u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
aBWA hn 最后,是那个do_
!:M+7kmr7t ZMO ym= FPukV^ class do_while_invoker
c[a^fu! {
xt1\Sie public :
!TLJk]7uC template < typename Actor >
Y |9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8\HzFB {
*g[MGyF" return do_while_actor < Actor > (act);
%{&,5|8 }
59BB-R,V } do_;
9E}JtLgT MM(\>J[Uq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2&XNT-Qm 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Tb}op XYK 最后来说说怎么处理break和continue
Ih)4.lLcKn 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。
z8cefD9F 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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