一. 什么是Lambda
MJ.Kor 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\8`^QgV`@ 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,
bjFND]p?w hcQv!!Q"k$ M B,Z4 ^ %Gm4,+8P3o class filler
8TO5j {
Hzc^fC public :
s_76)7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!DeU8.% } ;
qb5IpI{U 7` t, A{Q~@1 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:
Xa[lX8$zL X($@E!| ;MjOs&1f0K s4>xh=PoJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'Y5=A!*@tf %xt\|Lt \>4x7mF! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~<[]l~` ni3A+Y0 n/IDq$/P J+*n}He, 二. 战前分析
j,#R?Ig 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。
2|LkCu)~," 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
KT8]/T`U }Yp]A fhe%5#3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/f
-\
3 /* --------------------------------------------- */
~ph>?xuw vector < int *> vp( 10 );
.gd'<l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
L!kbDbqn /* --------------------------------------------- */
$-f(.S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P3V}cGZ /* --------------------------------------------- */
p\M\mK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:@+@vM;gh /* --------------------------------------------- */
0G/_"}@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z=VL|Du1OT /* --------------------------------------------- */
>"+bL6# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
pc<A
,? O.+X,CQG* W>`#`u :KJZo,\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
FcZ)_m6m 1._1, _2是什么?
MM4Eq>F/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
e5fzV.' 5 2._1 = 1是在做什么?
9~WjCa*,& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
QsH Fk5) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@60/IE{-v f}F
qct:xviH<| 三. 动工
Po82nKAh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j4.deQ, I%31MU9 =qVD"Z]z G=%SMl>[ template < typename T >
'; Z!(r class assignment
;?0r,0l2$ {
>pn5nn1a T value;
>R}p*=J public :
`.a~G
y assignment( const T & v) : value(v) {}
:0RfA% template < typename T2 >
SV96eYT< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tB7g.)yZb } ;
4Fpu68y |cUBS)[)X ThSB\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)S6"I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
YX:[],FP *(sFr E s0x;<si_ :Pf2oQ class holder
CERT`W%o {
BTu_$5F public :
y6S:[Z{~A template < typename T >
oaJnLd90W assignment < T > operator = ( const T & t) const
Zl+Ba {
[Vaw$c-+[y return assignment < T > (t);
Fxr$j\bm }
q!P{a^Fnc } ;
'u{DFMB-A m'i^BE J_PbRb 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
0QxE6>xL= !3'&_vmG$ static holder _1;
.[KXO0Ui6u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ayQB@2% x:O;Z~ |. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zn@yt%PCV 而不用手动写一个函数对象。
>1n[Y- r l@zr1g) !:^lTvYWZH \.%GgTF 四. 问题分析
H_CX5=Nq^ 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。
M'4$z^@Z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
.\X;VWTI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"2'pS<| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M@/Hd0$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`Mxi2Y{vp Y([YDn 五. 问题1:一致性
Z`)}1|~B 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?|
p7pJ90~E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\Y{^Q7!>:8 |#. J struct holder
FX#fh 2 {
{yPiBu //
*=X$j~#X template < typename T >
hi30|^l- T & operator ()( const T & r) const
b&V}&9'[M; {
viJK%^U=- return (T & )r;
^<}eONa }
LZB=vc|3/ } ;
+W6QtB6 8sG0HI$f+ 这样的话assignment也必须相应改动:
I,@f*o 18AKM template < typename Left, typename Right >
Oa'DVfw2J class assignment
~j`;$o {
!A\Qwg> Left l;
2V1|b`b#4 Right r;
|aT&rpt public :
8a^E{x@HT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mQ@A3/= ` template < typename T2 >
.qcIl)3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(0=e ,1 n } ;
U;7Cmti" &pCNOHi| 同时,holder的operator=也需要改动:
{F/0pvP9 m;S!E-W template < typename T >
02lI-xHe assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
e7(iMe {
vt`V<3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
f+/AD }
R*l#[D5A W]]@pbG"H\ 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。
$fhb-c3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KZ"&c~[ R<J1bH1n3 return l(rhs) = r;
VuOZZ7y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[=})^t?8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ID-Y* P9Yw\ template < typename Tp >
}-ly'4=l class constant_t
GI~JIXHTQ {
yl>V' const Tp t;
DHUK_#! public :
< )dqv0= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
m0I)_R#X[ template < typename T >
_</>`P[ const Tp & operator ()( const T & r) const
(Q_J{[F {
/E/Z0<l7 return t;
,eI2#6w|C }
y_>l'{w3^ } ;
,G q? l@
amAusE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
e
ej: 下面就可以修改holder的operator=了
}de{- BwLggo template < typename T >
!CBvFl/v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I`$"6 Xy {
!O`aaLc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
E%[2NsOM] }
eucacXiZ kB2]Z} 同时也要修改assignment的operator()
4Bn
<L&@/ =t/"&[r template < typename T2 >
UJ/=RBfkJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!-cO0c! 现在代码看起来就很一致了。
YB`;<+sY BF="gZoU< 六. 问题2:链式操作
lU`} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8_d>=*( 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。
"^Ax}Jr 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。
d)R7#HLZ7 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。
8\N`2mPt 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Vr<eU>W 0SHF 8kek template < typename T >
\l_U+d,qq struct result_1
fn~Jc~[G| {
wN+3OPM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5x2m]u } ;
Knjg`f *_ U=KpZF 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:
pX/42W JZUf-0q template < typename T >
tO@n3"O struct ref
\FL`b{!+ N {
Iq[
d5)M4 typedef T & reference;
x1O]@Z{d\ } ;
,ix> e template < typename T >
Pf,lZU?f struct ref < T &>
Fv )H;1V {
z m&?G typedef T & reference;
0dKv%X#\ } ;
J ;|i6q q C)RJjaOr 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7rZE7+%] pR,eus;8 template < typename T >
rIhe}1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p%]ZG, {
rHMr8,J; return l(t) = r(t);
a9sbB0q-K@ }
t*Xo@KA 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。
9EU0R
H 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
RHIGNzSz .!^}sp,E 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
+FGw)>g8'm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"?f_U/+D< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"c2{n, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
px~ :'U 最后的布局是:
{I9<W'k{ Add
tm#[. / \
{*NM~yQ Divide 5
zir?13N7 / \
C
U 8s* _1 3
X[;-SXq 似乎一切都解决了?不。
FDQP|, 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。
vkK8D#K 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。
G1?m}{D) 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:
ysDGF@wZC 4^uwZ: template < typename Right >
!gX(Vh*k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6jpfo'uB$ Right & rt) const
FC&841F {
yM`QVO!; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hha!uD~( }
U3rpmml 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8v12<ktR` 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。
@Z[XV"w| 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。
_u QxrB"9 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。
#_9Jam%M 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。
AY)R2>
fW% 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?
hG! |ts 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:
gg+!e#-X dkI(&/ template < class Action >
nR#'BBlI class picker : public Action
$-l\&V++F {
me`|i- public :
\ x>#bql+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
{Ip)%uR // all the operator overloaded
^oH!FN`;{ } ;
9{Xh wi)z &:}}T=@M1 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。
wU(N<9 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:
&?(472<f** 5lYzgt-oP template < typename Right >
A>Y!d9]ti picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
KsF kC= {
FtmI\, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a0*qK)gH }
Ua\<oD79] r3mQoTvnv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jQRl-[n 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。
yaW HGre q%\rj?U_ template < typename T > struct picker_maker
?CHFy2%Y {
C=!YcJ9 typedef picker < constant_t < T > > result;
03^?+[C } ;
DfX}^'#m+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
NUb:5tL {
HP
G*o typedef picker < T > result;
QoTjKck. } ;
kf>L q A?j-H 下面总的结构就有了:
[X=J]e^D 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。
^iz2=}Q8 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。
&.`/ln picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r5(-c]E7 至此链式操作完美实现。
gW_^GrK pI ]xf|xs ?KF.v1w7 七. 问题3
6z>Zm1h 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。
n3LCQ:]Tf 2}HS`) / template < typename T1, typename T2 >
eq(Xzh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&]euL:C {
itmQH\9 8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e Zb8x }
f[$9k}. PN@[k:5( 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:
$IB>a Tx!c} template < typename T1, typename T2 >
d/3
k3HdL struct result_2
XkJzt {
xs ^$fn\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d}e/f)( } ;
M.QXwIT TRSR5D[ 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?
3[E)/~- 这个差事就留给了holder自己。
{@gTs KN"V(<!)~ i'}Z>g5D template < int Order >
Ikbz3]F^V class holder;
"0yO~;a template <>
USrg,A class holder < 1 >
bWAVBF {
{V)Z!D public :
Q<F-l.q template < typename T >
&v#* struct result_1
_Xn[G>1 {
Uhz<B #tj typedef T & result;
WV'FW)% } ;
jLEwFPz template < typename T1, typename T2 >
k_c8\::p# struct result_2
k!lz_Y {
Jc:gNQCsP typedef T1 & result;
LOkNDmj } ;
!a[1rQH template < typename T >
1x^(vn#= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8R6!SB {
K 8gd?88 return (T & )r;
=N9a!ii| }
mt+IB4` template < typename T1, typename T2 >
coxMsDs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LI&+5` {
]B<Hrnn return (T1 & )r1;
s C9j73vf }
_:,:U[@Vz } ;
}lk_Oe1 L.[ H
template <>
H-9%/e class holder < 2 >
y6lle<SIu {
;-d }\f , public :
N%A[}Y0;MW template < typename T >
1r?<1vh:z struct result_1
*:q3<\y{ {
['MG/FKuv typedef T & result;
i'5Q.uX } ;
%r0yBK2uOp template < typename T1, typename T2 >
X;7gh>Q'4 struct result_2
vMiZ:*iaj@ {
`5:Wv b>| typedef T2 & result;
^1vh5D } ;
DHO6&8S template < typename T >
d7y`AS@q6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:!M/9D*}0 {
XHgwK@GU return (T & )r;
$&96qsr }
!_VKJZuH template < typename T1, typename T2 >
6uCa iPV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dyRKmLb {
3[E3]]OVa return (T2 & )r2;
Vf#X[$pc/ }
CBAMAr } ;
~a:0Q{>a hHsCr@i oZxC.;xJ 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> >。
$9DV} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
84UH&
b'n 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|*W`}i "P<IQx return l(i, j) = r(i, j);
IWvLt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_ji"##K Y
'&&1R return ( int & )i;
F_o5(`>^ return ( int & )j;
7q<2k_3< 最后执行i = j;
m$ZPQ0X 可见,参数被正确的选择了。
R _WP r[P -y70-K3 5t`< KRz)I v/{LC4BF XBE+O7 八. 中期总结
*HFRG)[V 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:
+:3K?G- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
VMPBM:kG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
m?DI]sIv# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F!*u}8/_! ~Rd,jfx ~Ts^z(v~D2 \ s^a4l2 T
22tZp '\8gY((7 九. 简化
(3Hz=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。
o$]wd*+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
RKoM49W 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
r(;sX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#@s[!4)_I +-*/&|^等
@X@?jj& 2. 返回引用。
e 4- =,各种复合赋值等
qdkhfm2(K 3. 返回固定类型。
t*Hr(|. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
E9e|+$ 4. 原样返回。
IE7%u92 operator,
THC7e>P4 5. 返回解引用的类型。
nBw4YDR! operator*(单目)
Y+vG]?D 6. 返回地址。
lrqu%:q operator&(单目)
1t&LNIc|^ 7. 下表访问返回类型。
RCM;k;@8V operator[]
\*x'7c/qg 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jeb]3i=pw operator<<和operator>>
MIa#\tJj :;Z?2P5i 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。
7i-G5%w7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
= BcKWC KrVP#|9%" template < typename Left >
sz;B-1^6 struct value_return
F|mppY'<J {
'cp1I&> template < typename T >
v\&C]W] struct result_1
dsJMhB_41U {
=CBY_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R( 2,1f=d } ;
{`RCh]W ckDWY<@v template < typename T1, typename T2 >
|E]`rfr struct result_2
vs=8x\W {
l!S}gbM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c+dmA(JC } ;
dWKjVf } ;
Dk^,iY(u Q[rmsk2L' {>EM=ZZfg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q>X30g {Q?\%4>2 下面我们来剥离functor中的operator()
9Rf})$o+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
le7!:4/8 ~)fd+~4L return l(t) op r(t)
][D/=-
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T)CEcz return op l(t)
c]Z@L~WW return op l(t1, t2)
^RIDC/B=V6 return l(t) op
+HAd=DU return l(t1, t2) op
b79z<D return l(t)[r(t)]
%DQ!#Nl* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1r:i'cWh =|j~*6Hd 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
F/
si =% 单目: return f(l(t), r(t));
Ung K9uB~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P#j>hS
双目: return f(l(t));
S\jIs [Dz return f(l(t1, t2));
-a+oQP]O 下面就是f的实现,以operator/为例
(R{|* :KP RCC~#bb struct meta_divide
j&y>?Y&Sb {
c{(4s6D template < typename T1, typename T2 >
(@(rz/H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
35}]U= {
<jz\U7TBf return t1 / t2;
h*lU&8)m\ }
.ng:Z7 } ;
w8KVs\/ :k&5Z`>) 这个工作可以让宏来做:
)4O* D92 * .P3fVlZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,b${3*PPQ template < typename T1, typename T2 > \
VT:m!<^
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
HUWCCVn& 以后可以直接用
^v+7IFn DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y'9<fSn5& 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{FD.eI0 (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。。。)
au?5^u\ R![)B97^ 6$'0^Ftm' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Q<UKR|6 s9.nU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w=}R'O;k class unary_op : public Rettype
_usi~m {
yS";
q Left l;
LQ'VhNU public :
|$QL>{81 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?S0gazZm .4cOMiG template < typename T >
5Vu@gRk_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=7P(T`j {
?YA5g' l return FuncType::execute(l(t));
ZNjqH[ }
Ng;Fhv+ n%%u0a% template < typename T1, typename T2 >
R3!3TJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P%^\<#Ya7 {
P;~P:qKd return FuncType::execute(l(t1, t2));
nq3B( }
r<XlIi } ;
{S=gXIh(y 2Hj;o BdYl
sYp 同样还可以申明一个binary_op
.!`v2_ ,Y_[+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!tr
/$ class binary_op : public Rettype
B'`
jdyaE9 {
R`F8J}X_ Left l;
l0g`;BI_ Right r;
|&xjuBC public :
l6uUS binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AcCM
W@e j"Vb8} template < typename T >
e) x;3r"j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x|oa"l^JZ" {
y+ZCuX return FuncType::execute(l(t), r(t));
r")zR, }
twA2U7F DJ#z0)3<p template < typename T1, typename T2 >
!&=%#i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TPeBb8v8D {
O&c~7tM% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|}y6U< I }
H@R2mw } ;
g
:Z,
ab4 p<9e5`&I S3( 2.c~ 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
wcI4Y0+J 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<fLk\
= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~jqh&u$( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/Vy8%
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0Q_@2 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(KDv>@5 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:i24@V~){ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/`Wd+ 下面是修改过的unary_op
}M I9?\"q ecI[lB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-}?ud3f< class unary_op
;%R+]&J {
fWBI}~e Left l;
;_ ^"} @e/40l|X public :
9g*MBe: 2 #+g4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,6%{9oW9Z: r|WoM39bp template < typename T >
o5N];Nj struct result_1
`[+nz
rLkO {
B!hrr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9%?'[jJ } ;
f(O`t}Ed rX%qWhiEJ template < typename T1, typename T2 >
oJk$ +v6 struct result_2
U?6YY`A8 {
=9
TAs? = typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U/B1/96lJ } ;
:95wHmk +McKyEa template < typename T1, typename T2 >
I
[J0r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`ecuquX' {
*XmOWV2Y_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eXa a'bTx }
m<BL/7 dm Lgt)-t template < typename T >
{Y9m;b,X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6dh@DG*k {
62}bs/% return OpClass::execute(lt(t));
bp6 La`+ }
`he{"0U~S !}()mrIlP } ;
icF -`m *n0k2 p rbnu:+! 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
#ZIV>(Q\H 好啦,现在才真正完美了。
oOuhbFu 现在在picker里面就可以这么添加了:
fV3!x,H lX`)Avqa template < typename Right >
j>M
'nQ,;d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`}F=Zjy {
Y#c11q Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>]=1~sF }
'?Q [.{< 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。
q<}5KY Vzz0)`*hQ \1RQ),5 %] ~?aq=T c?d+>5"VX 十. bind
5.xvOi|. 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
J=TbZL4y}4 先来分析一下一段例子
B| %=<1? 5JI+42S
\ ,u(g#T int foo( int x, int y) { return x - y;}
2s
EdN$O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6(oGU4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*ZGQ`#1.X6 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
b0E(tPw5c 我们来写个简单的。
&P!^k0NJR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E[LXZh 对于函数对象类的版本:
Y_%\kM?7 YjS|Ht-> template < typename Func >
Lq
LciD struct functor_trait
U%_a@&< {
Np|iXwl1 typedef typename Func::result_type result_type;
{C*mn !u } ;
8pDJz_F!{ 对于无参数函数的版本:
t2+m7*76 r7*[k[^[^ template < typename Ret >
guSgTUJ} struct functor_trait < Ret ( * )() >
WLNkO^zb {
c.&vWmLSGE typedef Ret result_type;
b]Rn Cu" } ;
f]5bAs 对于单参数函数的版本:
h+.^8fPR tq@<8? template < typename Ret, typename V1 >
Bh2m,=`` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0+r/>-3] {
gNs@Q! typedef Ret result_type;
yYdXAenQ } ;
-mX
_I{BJ 对于双参数函数的版本:
9z_Gf]J~ e@0wF59 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[rPW@|^5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7\a(Imq {
2HQ'iEu$ typedef Ret result_type;
gMI%z2]'- } ;
O:lD>A4{ 等等。。。
{%S1x{U}W- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_vU,avw 348Bu7': template < typename Func >
1oX"}YY1 struct func_return
4G_dnf_ {
%7
J template < typename T >
r*+9<8-ZX< struct result_1
[(btpWxb^ {
KDQux typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>r]# 77d } ;
g4Hq<W" }E/L: template < typename T1, typename T2 >
XkdNWR0 struct result_2
ZQ20IY|, {
wau81rSd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ix!u#7 } ;
E>'pMw } ;
|qbJ]v! {v`wQM[ SxH}/I|W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8d$~wh Q?1 KxD! template < typename Func, typename aPicker >
cPS!%?}I class binder_1
sgB3i`_M {
;H\,w/E9 Func fn;
{L4^IKI aPicker pk;
^R<= } public :
9d2$F9]:o r`7`f xe template < typename T >
K@>v|JD struct result_1
HE(U0<9c {
ekAGzu typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TR%?U/_4;r } ;
41C=O@9m 3G>E>yJ template < typename T1, typename T2 >
;\&7smE[ struct result_2
:nXBw%0x {
Y0eu^p) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UNhD } ;
iySmNI <N`rcKE%~P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
BM3)`40[] NKI&n]EO template < typename T >
Y*AHwc<w` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]kKsGch {
H[G EAQO return fn(pk(t));
<$=8'$T81 }
{9=U6m^R2 template < typename T1, typename T2 >
Xg%zE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'$U"RP^( {
}3i@5ctQ return fn(pk(t1, t2));
dm 2_Fj }
y-Ol1R3:c# } ;
@'U4-x Jq; }q63: BF@VgozW 一目了然不是么?
x)GoxH~# 最后实现bind
|LjCtm)@+ HmiwpI P]x@h template < typename Func, typename aPicker >
J$P]>By5: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qxrOfsh {
;x7SY;0* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
sy#Gb#=# }
p1D-Q7F q6D hypB 2个以上参数的bind可以同理实现。
Q^F-8 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。
EgO4:8$h hQ\]vp7V 十一. phoenix
,onv
` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ofi']J{R IQ~()/;3d for_each(v.begin(), v.end(),
ew0 ) (
^:q(ksssY do_
-yAIrvO1q [
N" 8o0> cout << _1 << " , "
f Xq e7[ ]
JxWHrsh[ .while_( -- _1),
YA|*$$ cout << var( " \n " )
p
2i5/Ly )
R5FjJ>JE );
w_Ls.K5" z/ i3 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:
+`4|,K7' 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
`#UTOYx4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5_O.p3$tV 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*kIJv?%_} 9X(bByEO FD6|>G template < typename Cond, typename Actor >
3!
+5MsR+ class do_while
QO,y/@Ph {
"K@os< Cond cd;
`?$R_uFh: Actor act;
m&x0,8 public :
t (1z+ template < typename T >
8O7JuR struct result_1
`b2I)xC# {
(&B &
V typedef int result_type;
g7H;d } ;
4*54"[9Hr# <E^:{J95 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k-89( QL)UPf>Kp template < typename T >
<ya3|ycnS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|9Y9pked8 {
fT@#S}t do
z(m*]kpL" {
s4Wk2*7Mq act(t);
,Bta) }
h!Ka\By8# while (cd(t));
m}XI?[!s return 0 ;
-0kwS4Hx2 }
$a-~ozr`C } ;
vxwctJ& $+mmqc8 "qF&%r' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q`oi=OYB 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
:?S2s Ne2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
z><JbSE? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
n8iN/Y<%U 下面就是产生这个functor的类:
9xSAWKr,l <Ei|:m Pc$<Cv|vz
template < typename Actor >
c)lK{DC class do_while_actor
('gjfl {
"16==tLFE Actor act;
|e9}G,1 public :
D~1nh%x_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B@F 1!8l
'rg$%M*( template < typename Cond >
3v {GP> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1
t#Tp$ } ;
R~tv?hP /fD)/x $EtZ5?qS 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
TX*P*-' 最后,是那个do_
#fFEo)YG H,uOshR <}UqtDF 0 class do_while_invoker
}R>g(q=N {
eLt6Hg)s`9 public :
];< [Cln% template < typename Actor >
ad"&c*m[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
GI~;2 `V {
O|OPdD return do_while_actor < Actor > (act);
XjX<?W }
7?kvrIuY& } do_;
ikY=} qV(Plt% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lh5k@\X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?!
kup 最后来说说怎么处理break和continue
FUHjY 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。
+\{!jB*g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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