一. 什么是Lambda
5t#+UR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G<OC99;8 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,
SLpB$puS $r *7)/ LOpnPH` qEPvV class filler
&0SX*KyI {
A#M#JI-Y public :
dX{|-;6vm void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N~_GJw@ } ;
zvYkWaa_Qz xu(5U`K L0ig% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
F2]v]]F! Z0g3> iItM 5p}Y6Lc\j {[hH:
\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*Uie{^p? 8PB(<|}u _'0HkT{I 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r-v;A >J^bs &j 0? ( >[B}eS> 二. 战前分析
ZQ9!k*
^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
V|KYkEl
r1 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vBx*bZ JO\Tf."a \ rCi7q]_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[H)NkR;I /* --------------------------------------------- */
8M*[RlUJB vector < int *> vp( 10 );
]+;1) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0ohpJh61Q /* --------------------------------------------- */
CdgZq\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:zdMV6s /* --------------------------------------------- */
<DP_`[+C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dqO!p6 /* --------------------------------------------- */
ojU:RRr4l$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~Z!!wDHS /* --------------------------------------------- */
E</UmM+ R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(m80isl |>@Gbgw^M >;kCcfS3ct =)vmX0vL 看了之后,我们可以思考一些问题:
*`OgwMr)M 1._1, _2是什么?
$r)+7i 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xZW6Hk_ 2._1 = 1是在做什么?
*CZvi0& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
BlUl5mP}> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m6tbN/EJZ By(:%=. a5ZU"6Hi 三. 动工
{2G9>' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S453oG" l?v`kAMR &cztUM( uSCF;y=1g, template < typename T >
QEK,mc3 class assignment
{Ak{
ct\t {
t=syo-> T value;
[T#5$J public :
H_KE^1 assignment( const T & v) : value(v) {}
R}njFQvS) template < typename T2 >
Qg;A (\z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O^ZOc0< } ;
Dw{rjK\TT' xO)vn\uJ }ozlED`E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;> **+ezF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6wC|/J^ u}Vc2a,WV s8Kf$E^?e. lG12Su/ class holder
7|LJwXQ- {
_yY(&(]# public :
XlIRedZ{ template < typename T >
p>4$&- assignment < T > operator = ( const T & t) const
P.Pw.[:3 {
=KqcWN3k return assignment < T > (t);
uqwB`<>KJ }
fmZ5rmw! } ;
\U;4\ 7sKN` $s<,xY 9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
#A<|hh J.Mj76\_ static holder _1;
>(5*y=\i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hO^8CA,5 T)wc{C9w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CY;ML6c@ 而不用手动写一个函数对象。
G6K;3B 4<._)_m oR (hL4Dc v(D{_ 四. 问题分析
n B4)% 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Y,EReamp 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
dd1m~Gm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n^P=a'+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\hN\px 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%}jwuNGA 9k8ftxB^ 五. 问题1:一致性
9z7^0Ruw 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
%^s;{aN*! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
aiVd^( TY~8`+bJ struct holder
N1$lG?
)+ {
@s!9 T //
<"w;:Zs template < typename T >
V\^rs41$; T & operator ()( const T & r) const
/.<%y8v {
D>M
a3g return (T & )r;
iTsmUq<b]l }
Qj: D=j8 } ;
!GI*R2<W cmgI,n-o? 这样的话assignment也必须相应改动:
*Wk y# ,9<}V;( template < typename Left, typename Right >
2%4dA$H#4w class assignment
&.z: i5&o! {
MMCac6;Aea Left l;
L6`(YX.: Right r;
Eyi^N0 public :
}[ LME Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x*td
nor& template < typename T2 >
z`UL)W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cF!ygz// } ;
=ic"K6mhq KrE:ilm#^Y 同时,holder的operator=也需要改动:
@
hH;d\W# 2[f8"'lUQ template < typename T >
[tYly`F assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
taOD,}c|$ {
yO Ed8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
MGpP'G:v }
q[p+OpA e!
V`cg0 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。
Yqz(@( % 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{<0=y#@u i5wXT return l(rhs) = r;
+U/+iI>0 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。
.),ql_sXr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\GYh"5 (|%YyRaX template < typename Tp >
=Q|_v} class constant_t
u&Q2/Y {
ol]"r5#Q_H const Tp t;
0'y9HE'e public :
,E,oz {,i( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*,qW9z template < typename T >
$YuVM const Tp & operator ()( const T & r) const
c{4C4'GD {
D?;8bI%" return t;
>zcR ?PPs }
{n9]ej^
} ;
;=\vm"I? Uywi,9f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!K a!f1 下面就可以修改holder的operator=了
iXt1{VP'K q\wT[W31@ template < typename T >
YEfa8'7R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w@&g9e6E {
ph\KTLU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"@: b'm }
r.1/*i USF&; M3 同时也要修改assignment的operator()
2{^k*Cfd I4'mU$)U template < typename T2 >
N8a+X|3]0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gP=(2EVE 现在代码看起来就很一致了。
mFCDwh]
fNb2>1 六. 问题2:链式操作
heQ<%NIA" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{pJ{UJKv? 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。
ioxsx>e< 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。
,i KEIxA! 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。
dXr=&@1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r;:5P%: M$&aNt; template < typename T >
=xwA'D9] struct result_1
rPaUDR4U {
s))L^|6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jlgo@?Lc } ;
I4]|r k9
MZp` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>C,=elM c%p7?3Ry template < typename T >
S[p.`<{J struct ref
-I."= c% {
N"-</kzV typedef T & reference;
!GJnYDN } ;
DY2r6bcn` template < typename T >
\-(.cj)? struct ref < T &>
.xJW=G{/ {
951"0S`Lo typedef T & reference;
&t.9^;( } ;
.48Csc- E]eVoC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Vgy}0pCl E-Z6qZ^ template < typename T >
xWkCP2$?P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>E*j4gg
{
-h=K]Y{` return l(t) = r(t);
T)%34gN }
9
Yv;Dom 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。
uJ:'<dJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&)F8i#M OcR6\t' 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
r!Ujy .R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{2u#Q7]| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
76e%&ZG)Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&YMz3ugI 最后的布局是:
9qyA{
|3 Add
Ejc%DSG / \
5I #L|+ Divide 5
U)IW6)q / \
9+'QH _1 3
t~mbe 似乎一切都解决了?不。
Z}#,E; 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。
Q-<,+[/ 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。
s)_Xj`Q# 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:
V}?d
,.m`{ {Rc!S? 8 template < typename Right >
Y@)iPK@z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6Y!hz7D Right & rt) const
1J8okBhZ {
8?ig/HSt2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MUo}Qi0K }
Z";~]]$!Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K9JW&5Q XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
w!$|IC 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。
K$>C*?R 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7;cb^fi/ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
3yNILj 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#$!(8>YJ 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:
_Wcr'*7 "`pI!nj template < class Action >
4-P'e%S class picker : public Action
Mm7l! {
rn1^6qy) public :
sW/^82(dM picker( const Action & act) : Action(act) {}
~G0\57;h // all the operator overloaded
HsA4NRF'7 } ;
u\~dsD2)q r;3{%S._ 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。
5|l&` fv` 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:
5DgfrX |7@[+ template < typename Right >
88 fH!6b picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Az+}[t {
Yh`P+L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p-]vf$u }
y*ae 5=6( LKtug>Me Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~udi=J| 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。
b"U{@ ')pXQ template < typename T > struct picker_maker
eKdF-; {
D ff0$06Nq typedef picker < constant_t < T > > result;
r>fx55dw } ;
]y*AA58; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b$/TfpNdo {
bZ!*s typedef picker < T > result;
:f^=~#! } ;
9f
,$JjX[ ;XFo:? 下面总的结构就有了:
4k9O6 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。
U1pL
`P1 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。
o(~QuHOp8> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
j^DoILw 至此链式操作完美实现。
%'2DEt?? j{)_&|^{ \x JGR! 七. 问题3
.h)o\6Wq 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。
,xA`Fu9^ 0cV=>|b>; template < typename T1, typename T2 >
gg;&a( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2z/qbzG7 {
S1 22.
I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
RS&l68[6 }
g'G"`)~ 2 x1['+!01 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:
HX1RA5O 20[_eu) template < typename T1, typename T2 >
:S
Tj
< struct result_2
8v&4eU'S {
\B _g=K typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
56i9V9{2 } ;
ElNKCj<M Xo[={2_ 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?
RhVQVj c 这个差事就留给了holder自己。
fp^!?u ve|:z ${"+bWG2G! template < int Order >
?m3,e&pB5 class holder;
xA|72!zk0P template <>
jkd'2 class holder < 1 >
^8S'=Bk {
v=4,kG public :
iN\D`9e template < typename T >
0pP;[7k\ struct result_1
zUg-M {
}eA2y($N typedef T & result;
~9.0:Fm< } ;
2BA'Zu` template < typename T1, typename T2 >
9F8"( struct result_2
k@1\ULo {
NFT&\6!o typedef T1 & result;
M1><K: } ;
9!hiCqA& template < typename T >
_~ m@ SI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#K1VPezN {
Obd@#uab return (T & )r;
s{v!jZ }
<ptZY.8N template < typename T1, typename T2 >
7TCY$RcF,I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T_}9b {
>5Vv6_CI0? return (T1 & )r1;
H+&c=~D\_ }
{(r`&[ } ;
w i,}sEoM yyZV/
x~ template <>
$ZSjq class holder < 2 >
[[(29|`] {
T%kr&XsQX public :
.Y}~2n template < typename T >
*g
=ey?1S struct result_1
0pT?qsM2 {
s)HLFdis@ typedef T & result;
V4]t=3> } ;
gzS6{570 template < typename T1, typename T2 >
?[#nh@mI struct result_2
5VWyc9Q {
Q/EHvb] typedef T2 & result;
Y<lJj"G } ;
_U%a`%tU. template < typename T >
@1_M's; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~Rx:X4|H {
1-`Il]@?8 return (T & )r;
Y%AVC9( }
};5d>#NK,Y template < typename T1, typename T2 >
dTN[E6#R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
H$2<N@'4z {
jqULg iC return (T2 & )r2;
ttlFb]zZh }
egur} } ;
_tJp@\rOz= kWVaHZr 1"pvrX} 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
3o=R_%r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Bf37/kkf( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1n+C'P"
"<f"r# return l(i, j) = r(i, j);
'1|FqQ\. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+AGI)uQQ rr/0pa$ return ( int & )i;
iYwzdW1 return ( int & )j;
<Sm@ !yx 最后执行i = j;
F Xbf7G)H 可见,参数被正确的选择了。
F@</Ev .EJo9s' DbRq,T '6Lw<#It ] B
ZSW 八. 中期总结
\.m"u14[b 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:
: b9X?%L~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Li[ :L 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0s>ozAJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l]
-mdq/C l423+vo /DxaKZ ;b s,&tD
WU MM_c{gFF .UJp#/EHs 九. 简化
8|FHr, 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。
|Nx7jGd:i 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=Kf]ZKj) 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:
OjVI4@E;Xe 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h B@M5Mc$ +-*/&|^等
$9LI v 2. 返回引用。
7OF6;@< =,各种复合赋值等
v?\Z4Z|f 3. 返回固定类型。
NJ6*
7Cd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6x?3%0Km 4. 原样返回。
-+9,RtHR7 operator,
tWD5Yh>.?$ 5. 返回解引用的类型。
9fLxp$`(T operator*(单目)
<#c/uIN 6. 返回地址。
2`2S94' operator&(单目)
;3~+M:{2 7. 下表访问返回类型。
re\pE2&B operator[]
ZdcG6IG+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"n,?) operator<<和operator>>
y2nwDw(xF Pe-1o#7~W OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
>M~wFs$~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:=CRsQAn J.%%]-f=& template < typename Left >
zTP|H5HyK struct value_return
h^Bp^V5# {
(c^ZFh2] template < typename T >
h!>K[* struct result_1
9Tju+KcK {
/EW1& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
CFo>D\*J } ;
nIWZo ~ ix.I) template < typename T1, typename T2 >
[^rMM1^,OB struct result_2
(P=q&]l[ {
h5+L/8+J^z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
()Cw;N{E } ;
v'fX'/ } ;
Dht,!LVb; `dp]N0nz YwYCXFQ| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8v|?g8e3 y5oC|v7 下面我们来剥离functor中的operator()
B <et&r; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$7\! g#??Mz return l(t) op r(t)
.=I:cniw\r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
o8Q+hZB}A return op l(t)
Zndv!z return op l(t1, t2)
g`NJ
` return l(t) op
Ms
*
`w5n return l(t1, t2) op
c5vi Y|C^ return l(t)[r(t)]
2|n)ZP2cp return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p`oSI}ZwB r]6X 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:
;";#{B: 单目: return f(l(t), r(t));
^nPk;%`0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?G|*=-8 双目: return f(l(t));
v; =|-y return f(l(t1, t2));
hoJ{C 0 下面就是f的实现,以operator/为例
@'D ,T^I 295U< struct meta_divide
u)NmjW {
:h(r2?=7 template < typename T1, typename T2 >
=zetZJg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0vi)my;! {
=Su~iOa return t1 / t2;
n#\ t_/\ }
N51g<K } ;
xoT|fgb e7# B? 这个工作可以让宏来做:
.UdoB`@!v= 1I^uq>r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bOvMXj/HV= template < typename T1, typename T2 > \
@U)k~z2Hk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pz
uR H1[ 以后可以直接用
@+iO0?f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v +$3Z5 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
:<"b"{X" (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
*'BA#
/@ \H6[6*JuB rzk]{W 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
udld[f. px7<;(I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+f+#W class unary_op : public Rettype
<"}Gvi {
Iz^lED Left l;
&a/F"?9jL public :
9hNHcl. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2A,iY}R o(q][:,h template < typename T >
`8D)j>Yh~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^y1P~4w? {
+CQ$-3 return FuncType::execute(l(t));
7?[{/`k~? }
o5;V=8T; [0lu&ak[& template < typename T1, typename T2 >
@/DHfs 4O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.5ItH^ {
s{30#^1R return FuncType::execute(l(t1, t2));
0}:wM':G }
|K7zN\
Wq } ;
}BR@vY'd bAd$
>DI[ "c'K8,+? 同样还可以申明一个binary_op
MT?;9ZV} vz^w%67& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HHZGu8tzt class binary_op : public Rettype
Z:e|~# {
0</]Jo% Left l;
`g~T #U\>d Right r;
!.^%*6f public :
~"t33U6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
faqh }4 (:TZ~"VY template < typename T >
QnJ(C]cW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'x{E#4A {
*pZhwO!D return FuncType::execute(l(t), r(t));
kCuIEv@ }
LY? `+/ H:x{qS4Si template < typename T1, typename T2 >
xGU~FU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iuxS=3lT"K {
r^jiK\* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
A=+
|&+? t }
ryKc7< } ;
a-9Y U 'T_Vm%\) Zd Li<1P*d 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
1638U1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
HpQuro'Qh DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
tsqkV7? 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。
XXe?@w2{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
FVw4BUOmi 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。。。
:v(fgS2\
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=Ll:Ba Q 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)
]a
,H!0i 下面是修改过的unary_op
;t_'87h$y vnrP;T=^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P_:~!+W, class unary_op
gTby%6-\| {
S.Z2gFE&tu Left l;
w QnW2)9! LKx<hl$O public :
Alh"ZT^* "'8^OZR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o/6'g)r* e2@{Ab template < typename T >
i!U,qV1 struct result_1
W-ctx"9DS {
k>ERU]7[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Te :4z@? } ;
L]_1z 1lf5xm. template < typename T1, typename T2 >
10C,\ struct result_2
vp#A D9h1 {
oRbG6Vv/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G5R"5d' } ;
:hA=(iz |hlc#t? template < typename T1, typename T2 >
<691pkX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7[)IP:I> {
)uJu.foE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"B^c }
SBNeN] 4J"S?HsW| template < typename T >
Km=dId7] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.ZzxW {
K:osfd return OpClass::execute(lt(t));
;]/emw=a }
|v[0( /&`sB| } ;
f=f8)+5 y7?n;3U]CS ioZ{2kK 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
YKk*QcAn 好啦,现在才真正完美了。
VPAi[<FzOG 现在在picker里面就可以这么添加了:
8^8fUN4<= -%5O:n template < typename Right >
42{\u 08Z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@Z fQ)q\ {
a*oqhOTQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B]""%&! O }
^V1iOf: 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。
`ecIy_O3P& .w .`1
g afOix" :nYnTo` 4~bbng 十. bind
|lnMT)^D 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。
pel{ ;r 先来分析一下一段例子
>Fzs%]M C}= *%S )Td;2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
-{^I T` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HoTg7/iK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?
_>L<Y 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。
YoT<]' 我们来写个简单的。
d[p-zn. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rKtr&w7X 对于函数对象类的版本:
dE`a1H% )C@O7m*.4 template < typename Func >
%+=y! struct functor_trait
D>Ub)i {
$P{|^ou3a# typedef typename Func::result_type result_type;
=.sg$VX } ;
`~0^fSww 对于无参数函数的版本:
3t*e|Ih&j5 1hz:AUH template < typename Ret >
&"h 9Awn2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
,k,RXgQ {
e?V7<7$ typedef Ret result_type;
TVVr<r } ;
^iHwv*ss 对于单参数函数的版本:
9}=]oX!+V ;F/yS2p template < typename Ret, typename V1 >
5 }pn5iI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]I+"";oQGB {
}u>F}mUa typedef Ret result_type;
lVw77bZ } ;
n B5 :X 对于双参数函数的版本:
b%TS37`^[ YM:;mX5B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'1jG?D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x$6`k {
~$bkWb*RJ typedef Ret result_type;
0# )I:5 } ;
r}9a31i 等等。。。
swfcA\7R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3Y
L Hju7gP=y} template < typename Func >
lU}y%J@ struct func_return
QO-R> {
>R9_; template < typename T >
_`H2CXGg struct result_1
g}vOp3^ {
`2B,+ytW8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QXQ'QEG } ;
e1EFZ,EcaO <#[_S$54 template < typename T1, typename T2 >
6c?;-5. struct result_2
U:a-Wi+ {
5*q!:$
W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_>6xUt } ;
,D6hJ_: } ;
:skNEY]. V[w Y;wj %y{f]m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
':mw(` /9K,W)h_ template < typename Func, typename aPicker >
AB.gVw|
4 class binder_1
/z0X {
RSK~<Y@]q{ Func fn;
o:p6[SGd aPicker pk;
hJkSk;^ public :
J0 [^hH `YK2hr template < typename T >
j/oM^IY struct result_1
=u*\P!$ {
.[@TC@W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}k`-n32)| } ;
*tWZ.I<< Y`O"+Jr template < typename T1, typename T2 >
|#&{`3$CG[ struct result_2
X
J+y5at {
pBd_BaN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d>RoH]K4 } ;
J$]-)`[G& @y|ZXPC# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z
?3G` 2/T4.[`t template < typename T >
y4V~fg; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ke+3J\;> {
q{fgsc8v\ return fn(pk(t));
];3]/b)& }
56|o6-a^ template < typename T1, typename T2 >
^PNE6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xg|\\i {
(O&R-5m return fn(pk(t1, t2));
s>RtCw3, }
1\[En/6 } ;
K4r"Q*h JGJy_.C ?4[IIX- 一目了然不是么?
oPqWL9] 最后实现bind
)\k({S ;fdROI G$eA(GE template < typename Func, typename aPicker >
6>fQe8Y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IbC8DDTD {
,y>%m;jL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EAdr}io }
@hb K DX*eN"z[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
L"_l(<g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
oy;g;dtq rt_k } 十一. phoenix
cE|Z=}4I7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c2tf7fkH b3zxiq
x for_each(v.begin(), v.end(),
s`Y8&e.Yr (
-msfiO do_
\8KAK3i' [
+ YjK# cout << _1 << " , "
rryC^Vma ]
*ommU(r8 .while_( -- _1),
/"f4aF[ cout << var( " \n " )
qwERy{]Sp; )
:4 &q2- );
'l&),]|$) &e-MOM2& 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:
#Yqj27& 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
.# Jusd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5>S<9A|Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aw3 oG?3I &f;<[_QI= RTLA* template < typename Cond, typename Actor >
>" z$p@7 class do_while
daX$=n {
bg =<) s Cond cd;
PQ#zF&gL9t Actor act;
vi4lmkyh^ public :
zL%ruWNG template < typename T >
MYmH?A struct result_1
)6t=Bel {
8B*XXFy\ typedef int result_type;
BDO]-y } ;
Im<i.a
<` RqONVytx do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iB1+4wa "u H VX|` template < typename T >
:/.SrkN(A7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.?Pghqq. {
.#4;em%7 do
'a^'f]" {
)R- e^Cb act(t);
) ]y^RrD }
JM&:dzyIP while (cd(t));
8F;r$i2 return 0 ;
%xJ6t5.- }
<Rno; } ;
GY~Q) Z Wf}x"*
W`d\A3v 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m?@0Pf}xa 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
bMrR 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
pO10L`| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
d~>d\K%v 下面就是产生这个functor的类:
^@4$O|3Wh' H[u[3 WlF}R\N! template < typename Actor >
x+%(z8wD class do_while_actor
l)d(N7HME {
Wpdn^=dhL Actor act;
1B5]1&M public :
1Fs:&* = do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hE9UWa.Q> QrX 5Kwq template < typename Cond >
*=KX0%3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G|LJOq7QB } ;
hk7kg/" s4&JBm(33N H;=JqD8` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p_Yx"nO7 最后,是那个do_
oA;> z |_H{B+. O^_$cq class do_while_invoker
fPj*qi {
9?6]Zag public :
`:4bg1u template < typename Actor >
k/`WfSM\. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<jk.9$\$A {
6%^9`|3 return do_while_actor < Actor > (act);
50?5xSEM0_ }
R|,F C' } do_;
$Rd]eC zg[.Pws:E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1%^d<%,] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kvoEnwBe_ 最后来说说怎么处理break和continue
)d^b\On 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。
SR<*yO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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