一. 什么是Lambda
bR!*z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H:BWv08~5 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,
%g4G&My@J [,TuNd P*6B+8h"5g P p[?E.]P class filler
'J&$L c {
zviEk/:zm public :
0XBv8fg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C-abc+/ } ;
h$EH|9HAb >>voL DDd s1xl*lKX% 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:
gSP]& _9j 4jlUyAD ~4\J}Kn cf#2Wg) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%(,Kj
~0 7Rf${Wv0 e:E:"elr] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Ap{p_~~iJ Y9)uy 8c A&OU;j] ]E\o<"#t/ 二. 战前分析
'Tni; 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
WKib$(%f6 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
.mzy?!w0q 0yhC_mI YQWGv,47\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*E0dCY$ /* --------------------------------------------- */
}j^asuf~c vector < int *> vp( 10 );
Wp"+\{@) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Wm{Lg0Nr /* --------------------------------------------- */
r%*,pN7O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
diF-`~ /* --------------------------------------------- */
n
7Mab int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
nm)H\i /* --------------------------------------------- */
);o2eV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~)XyrKw /* --------------------------------------------- */
u]K&H&AxT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4NaL#3 7JvBzD42 %l4LX~-: {k4)f ad\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
/a}F;^ 1._1, _2是什么?
e5/f%4YX 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。
`52+.*J+% 2._1 = 1是在做什么?
+yvtd]D$2W 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
!7C[\No( Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R_IUuz$e ,@mr})s ?RyeZKf 三. 动工
&M p??{g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=P}ob eY $l05VZ 9Z.Xo kg 7>#?-, B template < typename T >
ZG29q> class assignment
wldv^n hM {
>yr:L{{D}G T value;
AgEX,SPP public :
5L6_W-n{ assignment( const T & v) : value(v) {}
PE $sF]/ template < typename T2 >
i2]7Bf)oV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S{HAFrkm7 } ;
|]--sUx: BG>fLp -MEp0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1:!_AU? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
6#[ ]S@zhQ RLy(Wz3% -|0nZ class holder
,sw|OYb {
- BQoNEh public :
t1Ty.F)r template < typename T >
nHAET assignment < T > operator = ( const T & t) const
eh\_;2P {
S#h-X(4 return assignment < T > (t);
=geopktpf }
H(L.k;B } ;
?4k/V6n@y .|\}]O` cQg:yoF 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:
RT+pB{Y JVfSmxy. static holder _1;
srzlr-J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
GkwdBy+ Dj?84y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z):LF< 而不用手动写一个函数对象。
2VpKG*!\ rra|}l4Y 5 [GdFd>{ qQ&=Z`p! 四. 问题分析
{lam],#r 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。
4d x4hBd 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。
?04jkq& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"SMRvi57T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
V^* ];`^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.(J~:U ttP|}|O 五. 问题1:一致性
\wjT|z1+Y 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?|
9%#u,I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z;ze{Vb CMhl* dH struct holder
:9H`O!VF {
fA$2jbGW //
KPi_<LuK template < typename T >
;B^ 9sr T & operator ()( const T & r) const
r+Pfq[z& {
EpW89X return (T & )r;
wC>}9OM }
O#_\@f#[ } ;
A!$;pwn0 */_$' /qV 这样的话assignment也必须相应改动:
/KTWBcs 7 WJlJD*3 template < typename Left, typename Right >
9^?2{aP% class assignment
W-RqooEv {
o[aP+O Md Left l;
sC'PtFK8z Right r;
:R'={0Jg public :
h
wi!C} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Cl8S_Bz template < typename T2 >
G_QV'zQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K3*-lO:A9 } ;
3^Q;On| J4]tT pu"K 同时,holder的operator=也需要改动:
:u,Ji9
u 'WNq/z"X template < typename T >
5oe{i/#di assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r0Zj'F_e {
A I v return assignment < holder, T > ( * this , t);
>:bXw#w] }
(j(hr'f );/p[Fd2] 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Yc:>Yzj(z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(kVxa8 0 `.g'bZ<v/ return l(rhs) = r;
v\g1w&PN 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
` Nv1sA#C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3U!
l8N2 +Mb}70^ template < typename Tp >
mYqLqezAA class constant_t
_=9m[
{
xS; tmc const Tp t;
y:Ag mr,S public :
l>6p')F! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
I :8s 3; template < typename T >
hGI5^!Cq const Tp & operator ()( const T & r) const
\' &,9lP {
bduHYs+rq return t;
"g/UpnH }
)Wk&c8|y } ;
+fHqGZ] :|-^et]a8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i&-g 下面就可以修改holder的operator=了
x=N0H KvjH\;78 template < typename T >
;)vs=DK:) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
55Xfu/hQ {
As??_=>4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
t1p[!53( }
{>3w"(f7o zpy&\#Vc 同时也要修改assignment的operator()
"2:#bXM- v?o("I[ C template < typename T2 >
;+n25_9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5*O]`Q7 现在代码看起来就很一致了。
?{~. }Vn `a8 &7J( 六. 问题2:链式操作
=kw6<!R 现在让我们来看看如何处理链式操作。
n>YgL}YZ? 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
zomg$@j 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。
k~]\kv= 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。
BQ{'r^u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DCgiTT\ 6W'2w?qj?4 template < typename T >
N8Un42 struct result_1
9$^v*!<z\ {
zTze% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OKCX>'j:S } ;
h=_h,?_ h)T-7b 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
{#l@9r% wtQ (R4 template < typename T >
.-:6L2 struct ref
xKoNo^ FF {
Of{'A typedef T & reference;
m
A|" } ;
mh~n#bah template < typename T >
.DcuJC= struct ref < T &>
:yAvo4) {
jqy?Od) typedef T & reference;
Xqas[:)7+ } ;
po+1 D"n
3If% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1;9 %L@ g$S<_$Iey template < typename T >
zyFbu=d|O: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?[q.1O {
b"z9Dp v return l(t) = r(t);
A\<WnG>xjP }
cWL7gv\| 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
<txzKpM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p%*!]JRS ,_yf5 a 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
N%`Eq@5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
wB W]w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J Y@x.?N5$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`!g
XA.9Uv 最后的布局是:
(
j~trpe, Add
qxglA*/
[ / \
XWFuAE Divide 5
\)T4NN / \
:n<<hR0d _1 3
5VPP 2;J 似乎一切都解决了?不。
Mkadl< 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。
~0@+8%^>; 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。
iG;GAw|E 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:
cX/["AM %j?<v@y template < typename Right >
18U
CZ;)> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)|@UY(VZ^ Right & rt) const
kzLtI w&. {
p![CH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IT0*~WMZ }
/>9?/&N6" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
YG6Kvc6T 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。
i&?do{YQ) 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。
SpUcrK;1 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。
onj:+zl 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。
7|Tu@0XXA 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?
;1 02ddRV 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:
nfMQ3KP [bvI T]Z template < class Action >
)v67wn*1A class picker : public Action
]gQ4qu5 {
Ng3 MfbFG public :
jE{2rw$ZJ? picker( const Action & act) : Action(act) {}
KwiTnP!Dca // all the operator overloaded
cTeEND) } ;
&~7b-foCq A@0%7xm Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
^KJIT3J(# 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Gm.n@U p ryq95<lF template < typename Right >
Y?z@)cL picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
eOQUy+ {
kEE8cW3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
XK>/i}y }
YFCP'J"Z +)fl9>Mb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!:mo2zA 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0VB~4NNR +`x8[A)- template < typename T > struct picker_maker
Osdw\NNH~M {
QMfa~TH#p typedef picker < constant_t < T > > result;
[S/]Vk|4 } ;
]64mSB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*_z5Pa`A {
NVMhbpX6 typedef picker < T > result;
Z?5kO-[ } ;
\S@;>A<J '%`Wy@ 下面总的结构就有了:
{qCmZn5 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
WKQVT I&A. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#<bt}Tht picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@hiwq7[j 至此链式操作完美实现。
<;.Zms${@ N}>XBZy mlY0G w_e 七. 问题3
8_K22]c5 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。
Q+[e)YO) XX,iT~+- template < typename T1, typename T2 >
0*"auGuX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\z<B=RT\ {
v3+\Aq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9(Vq@.;Z`j }
/)xG%J7H u|7d_3 :: 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:
i=-zaboo 4XDR?KUM template < typename T1, typename T2 >
9
I> 3p4] struct result_2
@#}9?>UV {
vS:%(Y"!< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;PJWd|3 } ;
0sRby! 4?X#d)L( 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?
. oUaq|O 这个差事就留给了holder自己。
*tjE#TW 2i4FIS|z0 Xz0jjO, template < int Order >
0CxQ@~ttl class holder;
A?3hNvfx template <>
lkV%
k1w class holder < 1 >
y5.Z <Y {
G|yX9C]R public :
Mu18s} template < typename T >
3mgFouX2x, struct result_1
vt[4"eU {
8h~v%aZ1 typedef T & result;
uRKCvsi sX } ;
n\5` JNCb template < typename T1, typename T2 >
]?xF'3# struct result_2
viAvD6e {
EW1L!3K typedef T1 & result;
&3>ki0L } ;
-3X#$k8 template < typename T >
=eSG7QfS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zGu(y@o {
Y2j>lf?8 return (T & )r;
@dcT8 YC }
*"0Yr`)S template < typename T1, typename T2 >
t(CdoE,6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|,5b[Y"Dt {
BG"~yyKA return (T1 & )r1;
Tn/T:7C }
iqghcY) } ;
nbw&+dcJ8 x$AF0xFO template <>
qJFBdJU (1 class holder < 2 >
"tUXYY {
1^R @X public :
tsU.c"^n template < typename T >
bc5+}&W struct result_1
";9cYoKRY {
{J%hTjCw typedef T & result;
SZ~Ti|^ } ;
LDW":k| template < typename T1, typename T2 >
A7
.[OC struct result_2
t
qbS!r {
TvAA typedef T2 & result;
rOB-2@- } ;
xzy7I6X template < typename T >
,Vt7Kiu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
' G-]> {
^M
PU?k return (T & )r;
1okL]VrI }
abWmPi template < typename T1, typename T2 >
rZe"*$e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IO`.]iG {
>f19P+ return (T2 & )r2;
J:'cj5@ }
WO)rJr!C } ;
6t
TLyI$+ 0X`Qt[ "a-Ex ] 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> >。
7s,IT8ii 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t'_Hp}, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
AGn:I?? LCRreIIgZ return l(i, j) = r(i, j);
@W=#gRqQPy 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
vX)JJ|g 4/S4bk*8 return ( int & )i;
7h<Q{X<A return ( int & )j;
LS Na 最后执行i = j;
%U)/>Z 可见,参数被正确的选择了。
$91c9z;f^ 7NMQUN7k' 2K!3+D" #SQT!4 bec n$R 八. 中期总结
wS <d8gw 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:
Eg 5|XV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nu}$wLM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PNd]Xmv) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O!lZ%j@% 782be-n Zb8Ty~.\P '73dsOTIT Y;p _ff jB:$+k|~. 九. 简化
05LVfgJ'q 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。
b~Op1p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a:Y6yg%1> 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:
S WVeUL#5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
H`njKKdR +-*/&|^等
0_}OKn)J 2. 返回引用。
BZ">N =,各种复合赋值等
sk\U[#ohH 3. 返回固定类型。
,@tkL!"9q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9s6@AJf 4. 原样返回。
o=_:g >5 operator,
4!i`9w$$" 5. 返回解引用的类型。
}Xr-xh\v operator*(单目)
T(MS,AyD] 6. 返回地址。
B&Q\J>l9S operator&(单目)
"yCCei,hA? 7. 下表访问返回类型。
N#Y%+1 operator[]
dQYb)4ir 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;gYW!rM operator<<和operator>>
2qo=ud +(x^5~QX 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。
-$f~V\M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l_hM,]T0 _7'9omq@ template < typename Left >
f_}/JF
struct value_return
P9p:x6 {
_G|hKk^, template < typename T >
9 [v=` struct result_1
|!E>I {
rL3<r typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hEi]-N\X } ;
{YC!pDG C8rD54A'M template < typename T1, typename T2 >
bXF>{%(}E struct result_2
`E+)e?z {
)uC],CbW{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@wy|l)% } ;
GL[#XB>n } ;
:K>v
F`SM ( NWT/yBx usH9dys, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$}V<Um Z"#eN(v.N 下面我们来剥离functor中的operator()
njeRzX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8@]*X,umc .)
uUpY%K^ return l(t) op r(t)
|z\5Ik!fF] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SF$7WG3Q return op l(t)
&[:MTK?x! return op l(t1, t2)
[ -"o5!0< return l(t) op
&IsQgS7R return l(t1, t2) op
-1iKeyyA
return l(t)[r(t)]
9pUvw_9MY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~\kJir !>fYD8Ft, 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(;v)0&h 单目: return f(l(t), r(t));
E
.^5N~. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1c_gh12 双目: return f(l(t));
OzY55 return f(l(t1, t2));
56gpAc 下面就是f的实现,以operator/为例
t\~lGG-p S$J}>a#Ry struct meta_divide
uT'_}cw {
JwCv(1$GM template < typename T1, typename T2 >
|T?wM/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W%LTcm {
*z[G+JX return t1 / t2;
!<r+h,C }
f?8cO#GU } ;
6BM[RL?T RrrW0<Ed 这个工作可以让宏来做:
n,sf$9" (Mi]vK.4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(ii6w d<* template < typename T1, typename T2 > \
@(>XSTh9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pRI<L' 以后可以直接用
@sQ^6FK0G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
79 zFF 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
]=\Mf< (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
z'@j9vT Z$qFjWp Rs+rlJq 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
p@epl|IZp 7sP;+G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hsV+?#I class unary_op : public Rettype
yMdEH-?/ {
&8'.Gwm} Left l;
fw>@:m_bK public :
DxjD/?R8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>!+.M9 ;>^oe:@ template < typename T >
G| 7\[!R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!NWz {
}~P%S(zB return FuncType::execute(l(t));
J ytY6HF }
8r
' 2
q RXA template < typename T1, typename T2 >
>Gbj1>C} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w:Ui_-4*> {
+EJwWDJ!% return FuncType::execute(l(t1, t2));
(]wi^dE }
K/RQ-xd4 } ;
|\ Nj M=[ /v/M= j]7|5mC78 同样还可以申明一个binary_op
[vki^M5i|Z $>E\3npV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TJ(P TB; class binary_op : public Rettype
gyH'92ck {
~82[pY Left l;
N[4v6GS Right r;
}*Qd]\fy public :
2}j2Bhc binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f@l 6]z{.L RAR0LKGX template < typename T >
4X7y}F.J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^}; 4r {
H e]1<tx return FuncType::execute(l(t), r(t));
~`2w
ul }
pTq,"}J!+ C%d 4ItB > template < typename T1, typename T2 >
sh.xp8^)^> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<B
5^ {
N_<sCRd]9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Rde_I`Ru }
^|}C!t+ } ;
xVoWGz7 oTZ?x}Z1 Okk[}G) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
7=XQgbY/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zO{$kT\r& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~\dpD 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。
O<4i)Lx2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Wm:3_C +j 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。。。
N>`+{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b{)('C$ 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)
cJA0$)JP& 下面是修改过的unary_op
c5P52_@ BEvSX|M>x template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yb/<
7 class unary_op
0kgK~\^,.O {
Lhl)p P17 Left l;
N&NOh|YS :w_F<2d0
0 public :
9CJUOB>] hgj#VY$B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j>&n5? [2w3c4K template < typename T >
MIa].S# struct result_1
<0P`ct0,i {
EC1q#;: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Te'^O,C)y$ } ;
g|<)J-`Q 2`5(XpYe template < typename T1, typename T2 >
f<SSg*A; struct result_2
,<hXNN {
}=A6Jv(j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
37p0*%a": } ;
:EgdV OpxVy _5, template < typename T1, typename T2 >
:Tuy]]k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`^AbFV
3 {
]&/jvA=\l, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
miS+MK" }
("/*k ]kb%l"& template < typename T >
qjR;c&
q R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I.x0$ac7 {
/<:9NP'^ return OpClass::execute(lt(t));
'IfM~9'D }
P05_\
t %c^]Rdl } ;
s+zb[3} DDAqgx YD@V2gK 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
wT*N{). 好啦,现在才真正完美了。
jv2l_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
yWzvE:!) ;k
b^mJE template < typename Right >
oeIB1DaI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"6Dz~5 {
t ?bq~!X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Slv}6at5 }
[Hd^49<P2 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。
IR/0gP $,i:#KT` )>\Ne~% A1Q]KS@ -^#Ix;% 十. bind
?-@hNrx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
`dL9sfj> 先来分析一下一段例子
1Za\T?V `n^jU92 qsJA|z&6x int foo( int x, int y) { return x - y;}
[j93Mp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
42m`7uQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
K03a@: 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Z]SCIU @+ 我们来写个简单的。
|d%Dw^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WX0@H[$i# 对于函数对象类的版本:
d+&V^qLJ Opjt? ] template < typename Func >
v11mu2 struct functor_trait
8:t-I]dzk {
Wb4sfP_ typedef typename Func::result_type result_type;
MH !CzV& } ;
l>=c] 对于无参数函数的版本:
ie$=3nZJ} /au\OBUge template < typename Ret >
q>Q|:g&: struct functor_trait < Ret ( * )() >
#Jm_~k {
:m37Fpz&b typedef Ret result_type;
! prU!5- } ;
" g_\W 对于单参数函数的版本:
sL\|y38' ;bAy7 template < typename Ret, typename V1 >
,#c-"xY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ax3:rl {
x65e,' typedef Ret result_type;
=} vG| } ;
Ft>ixn 对于双参数函数的版本:
hG
]j m Pu9.Uwx template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+m+HC(Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H/L3w|2+ {
qlgh$9 typedef Ret result_type;
@C!q S7k) } ;
D:F!;n9 等等。。。
|RjjP 7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
S((8DSt* {K|{a template < typename Func >
}F3Z~ struct func_return
lhjPS!A~ {
]3I_H+hU template < typename T >
tjTF?>^6| struct result_1
v$mA7|(t! {
Hv`Zc* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
snK9']WXo } ;
|j!D _j#U Qy$QOtrv template < typename T1, typename T2 >
p5[uVRZ struct result_2
?_^9e {
5$#<z1M.& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T }8aj } ;
A%2!Hr } ;
A9R}74e4g zCQv:.0L stDn{x. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z^b\hR {otvJ|'N template < typename Func, typename aPicker >
L{Th>]X class binder_1
awawq9)Y {
\vT8
)\ Func fn;
\.{JS>! aPicker pk;
49#-\=<gt public :
LNg1q1P3 !uZ+r% template < typename T >
K
l4", struct result_1
7]^Cg;EtM: {
'|cuVxcE55 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cshUxabB } ;
-@73" w/ u)V*o template < typename T1, typename T2 >
/qCYNwWH9 struct result_2
d-*9tit {
Q,4F=b typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mA."*)8VNg } ;
'L m
`L<` @N(jd($E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}Q%>Fv ^U =`Rx template < typename T >
IQ_0[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tL5Xfd?u {
zPmVECS return fn(pk(t));
%,^7J; }
U%4g:s template < typename T1, typename T2 >
4/jY;YN,2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pFK
|4u {
ceOjuzY return fn(pk(t1, t2));
=.%ZF]Oe+# }
!69^kIi$ } ;
</%H 'V@ H )}WWXK X=hgLK^3<, 一目了然不是么?
lVFX@I =pI 最后实现bind
^"Y'zIL 1Q%.-vs gB"Tc[l1 template < typename Func, typename aPicker >
(HF,p,h_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4"2/"D0 {
98]t"ny [ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0
mQ3P.9 }
HB}gn2.1& $7r
wara 2个以上参数的bind可以同理实现。
`SW
" RLS3 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。
2mO#vTX4 c>R(Fs|6 十一. phoenix
(w-u"1& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q!TbM" =4D_-Q for_each(v.begin(), v.end(),
$P-m6 (
+,[3a%c)H do_
M~Slc*_% [
g#:XN cout << _1 << " , "
GW#kaqC1 ]
3azc `[hl .while_( -- _1),
)eEvyU
cout << var( " \n " )
ob7_dWAG )
[w/t );
J*Hn/m 5:d2q<x:{ 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:
acZHb[w 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
##@#:B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$iPN5@F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"6dbRo5%
]mj+*l5 55DzBV template < typename Cond, typename Actor >
GN9_ZlC class do_while
9/M!S[N9 {
h n|E< Cond cd;
&-:yn&f7 Actor act;
C6M/$_l&a public :
) R@gnTe template < typename T >
-],?kP struct result_1
cQ41NX@I {
`Cf
en8 typedef int result_type;
KUut C
: } ;
+I n"OR% g)A0PvEu do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fB96Q mv.I.EL template < typename T >
V^z;^mdd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)T5h\ZO`; {
;"^9L do
FBAC9}V" {
emB D@r act(t);
-ikuj }
:"^<
aLj while (cd(t));
PL$F;d return 0 ;
UMwMXmZNJ }
~ p.W*skD } ;
Vk_&W.~ t)Q@sKT6 ('-}"3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X9A[
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
|a$w;s>\ 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{4aGp* 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。
AdW2o|Uap 下面就是产生这个functor的类:
rOHW TQd FC\@f" Q|KD/s?? template < typename Actor >
&]F|U3 class do_while_actor
><MgIV {
Gy6qLM Actor act;
} !<cph public :
w
a<C*o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5b`xN!c 25c!-.5D template < typename Cond >
.0E4c8R\X picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
by]|O } ;
<1+6O[>{ ~:<@ ` !b->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。
7 eQoc2X2 最后,是那个do_
{kl{mJ* w1#jVcUQ kr`BUW3 class do_while_invoker
';\gR/L {
<GgtP55 public :
u?3NBc$~A template < typename Actor >
AJ`
v do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
AV 5\W} {
O;e8ft
'| return do_while_actor < Actor > (act);
e_k
_ty` }
lhA
s!\F } do_;
9>&tMq QcG5PV 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
EhPVK6@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.hlQ?\ 最后来说说怎么处理break和continue
Qy^z *s 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。
)cKtc 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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