一. 什么是Lambda
'.r_6X$7Jt 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%{WS7(si 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
qR/~a DpH+lpC GSIRZJl oW3j|V class filler
I{U7BZy {
m-4P*P$X public :
kHygif
!I4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
FCnOvF65 } ;
eme7y nj$TdwZbK kAA1+rG 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
:*Lr(-N- 7)tkqfb] ]1hW/! "`qmeZ$rg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D^8]+2r S=B?bD_,c FD:3;nUY7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GX?R# cf z{Z4{&M (3~h)vaJ jR[VPm= 二. 战前分析
82l$]W 4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
lKWe=xY\B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
\9j +ejGf (Ild>_Tdb` 2CcUClP$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f]%:.N~1w /* --------------------------------------------- */
=jXBF. vector < int *> vp( 10 );
#@FMH*?xX6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m:&go2Y /* --------------------------------------------- */
=?]H`T: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BdBwfH%: /* --------------------------------------------- */
yuIy?K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Cw6\'p%l-\ /* --------------------------------------------- */
B;x5os for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ybNo`:8A; /* --------------------------------------------- */
T% 74JRQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q@k/"ee*? }z%fQbw tQ =3Oa[u K!W7a~
@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
q:h7Jik 1._1, _2是什么?
)!z4LE 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。
2%4u/ 2._1 = 1是在做什么?
E2dl}S zp 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。
6S K;1Bp-{ 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。
ymH>]
cUm m1bkY#\ U| [g)HoR=& 三. 动工
j.=&qYc0" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
h</,p49gM ]R%[cr XhEZTg; Ckd
j| template < typename T >
6z`l}<q class assignment
^m0nInH {
\f~m6j$D_ T value;
u@&e{w~0 public :
<pA%|] assignment( const T & v) : value(v) {}
U{1%ldOJ% template < typename T2 >
2{U5*\FhVX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
co^bS;r } ;
`qoRnG 5&)T[Q X` B&fH
FyK1n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?D>%+rK8c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l4Au{%j\ 1t+uMhy*y O>R@Xj)M K
HyVI6N[ class holder
CFK{.{d]B {
\_io:{M public :
^VI\:<\{ template < typename T >
d1jg3{pwA assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z
FIy {
":v^Y
9 return assignment < T > (t);
q@i>)nC R }
zv.#9^/y } ;
DpCe_Vb%M J497
>w[ t,NE`LC 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:
L"8Z5VHA&& rX(Ol,&oP static holder _1;
cT21 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
V36u%zdX5n Six2{b)p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~"J7=u1o 而不用手动写一个函数对象。
FPb4VJ|xm `y3*\l nt:ZO,C:R 4Sz2
9\X 四. 问题分析
73j\!x 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。
n +v(t 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。
|zbM$37?k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*j~ObE_y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+ L[a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B/Js>R 7Y?59
[ 五. 问题1:一致性
_U|rTil 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?|
D dh 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%MCJ%Ph 42f\]R, struct holder
TO&^%d {
QsX`IYk //
{3T&6 LA template < typename T >
z? Iu;X T & operator ()( const T & r) const
s
.@S zq {
v65]$%F? return (T & )r;
lFp : F5 }
vYybQ&E/ } ;
FwE<_hq// v4qpE!W27~ 这样的话assignment也必须相应改动:
#/"Tb^c9 C>Q|"Vf2 template < typename Left, typename Right >
WN $KS"b6} class assignment
V~_6t{L {
Alv"D Left l;
c!kz wc( Right r;
%x./>-[t public :
00LL&ot assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tUksIUYD\ template < typename T2 >
ba tXj]: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>u\'k+= } ;
,Yn$X >Qqxn*O 同时,holder的operator=也需要改动:
!'C8sNs SB|Cr:wM template < typename T >
!
o?E. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ta@fNS4 {
Sim$:5P return assignment < holder, T > ( * this , t);
8Ow#W5_3| }
[F!h&M0z #nQboTB@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
} rX)A\ g6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+y_V$q$G usNq] return l(rhs) = r;
I^)_rOgM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Rzyaicj^c 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.NJ Ne th{ie2$ template < typename Tp >
E9 w"?_A) class constant_t
WOeG3jMz? {
(Z0.H3 const Tp t;
S\ K[l/ public :
z%]3`_I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M96Nt&P` template < typename T >
qYPgn_ const Tp & operator ()( const T & r) const
L'$({ {
Zbr1e5? return t;
ac,<+y7A }
j*FpQiBoT } ;
i!G<sfL E<p<"UjcCJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sZwa#CQK q 下面就可以修改holder的operator=了
Ld'3uM/ 6o^O%:0g template < typename T >
v5I5tzt*%H assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Uh XVeGO {
NA YwuE-` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
C,8@V` }
mqBX1D`e2 pf#R] 同时也要修改assignment的operator()
BwYR" l}FA&c" template < typename T2 >
8/}S/$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gF]IAZCi 现在代码看起来就很一致了。
KkJE-k*D+w ; m:I 六. 问题2:链式操作
ZSB;4 ?:h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
fc<,kRp 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。
#bb$Icmtk 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
rW)}$|-Z 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。
BA9;=orx 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lrgvY>E0 /GA-1cS_(
template < typename T >
"Z"`X3,-z struct result_1
"2}n(8 {
AY]rQ:I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)LL.fPic } ;
S,s") )A1 (9)uZ-BF, 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@MJn)$4 D7v.Xq| template < typename T >
wh3Wuh?x struct ref
h m( {
BO 3z$c1yU typedef T & reference;
^C8f( } ;
TrVQ]9;jWk template < typename T >
6f
J5Y
iQ struct ref < T &>
08$l= {
"-Uqv@ typedef T & reference;
>BjZ{7?Ok } ;
hAB:;r XlI d 8z9_C- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L @8[. c-[IgX e template < typename T >
UFE~6"t( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?osYs<k \ {
'fIG$tr9X return l(t) = r(t);
=/N0^ }
?o(Y\YJf 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。
I -XkxDw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,`( Qs7)Xx zENo2#{_N 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
/j:-GJb*!u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]r1Lr{7^S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tTe:Oq +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k")3R}mX 最后的布局是:
)1&,khd/u Add
FFc?Av?_ / \
Z.0mX# Divide 5
zQtx!k= / \
peU1
t:k? _1 3
d`KW]HJw 似乎一切都解决了?不。
={nuz-3 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。
-:V2Dsr6; 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。
{Yti 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:
p|=0EWo4U WoWBZ;+U template < typename Right >
T)cbpkH4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gk"J+uM Right & rt) const
`"|u
NVn
{
="[6Z$R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?tYc2R9x6" }
R(A"6a8* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;hPo5uZQ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,,(BW7( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
-KCQ!0\F 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
QsPL^ Ny 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<V*M%YWs 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
;<v9i#K5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
oFS)3. o(5
(]bJ template < class Action >
mvBUm-X class picker : public Action
7A>glZ/x {
-MeO|HWm public :
0Yc#fD picker( const Action & act) : Action(act) {}
6H!"oC& // all the operator overloaded
9/50+2F } ;
TGozoPV 86f/R
c Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
yl~h
`b4 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
J_ `\}55n B ? D|B template < typename Right >
t/:]\|]WB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b~m|mb$ {
%-[U;pJe; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T8J[B( )L }
V:
ivnx* y:8Oc? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z,=k F I 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。
mdIa`OZr `@i!'h template < typename T > struct picker_maker
@&]%%o+ {
'|K408i typedef picker < constant_t < T > > result;
<7sGA{ } ;
!4
G9`>n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nK|WzUtp {
sMAu* typedef picker < T > result;
=ZN~*HLl} } ;
L-(.v* vh^,8pPy 下面总的结构就有了:
VBI~U?0 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。
fwi(qx1=} 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。
u:D,\`;) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
W%cJ#R[o 至此链式操作完美实现。
g"L$}#iTsl fRd^@@,[ XqTDLM& 七. 问题3
|0/~7l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=
eDi8A*~ ]Syr{| template < typename T1, typename T2 >
/
L/hR4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/0qLMlL$ {
B@2VI
1% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TwXqk>J }
)F)
(Hg yPza 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:
IPT\d^|f .`K<Iug1 template < typename T1, typename T2 >
|Ptv)D struct result_2
o Kfm=TbY {
[Dq!t1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
k),. } ;
J -g<-!>RM myeez+@ m 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?
BSB;0O M 这个差事就留给了holder自己。
G\ht)7SGgf ~1v5H]T{ F"Y.'my8 template < int Order >
Sq,x57- class holder;
Q)s[ls template <>
^p433 class holder < 1 >
6vQCghI {
!nkjp[p public :
5L4{8X0X8 template < typename T >
G>);8T%l struct result_1
nuip {
L^0s typedef T & result;
X)peY } ;
U6@Hgi> template < typename T1, typename T2 >
B#T4m]E/ struct result_2
9I;d>% {
.`3O4]N[ typedef T1 & result;
==\Qj{
7` } ;
e$3{URg template < typename T >
yy%'9E ldc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]FNqNZ {
54%@q[- return (T & )r;
'dstAlt? }
[Q2"OG@Q template < typename T1, typename T2 >
E9IU,P6a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>qBQfz:U> {
hY@rt,! 8 return (T1 & )r1;
U\
Et }
xQ=sZv^M } ;
|99/?T-QW B~RVFc + template <>
jLRh/pbz4 class holder < 2 >
[Grd?mc# {
%|:Gn) 8 public :
OJGEX}3' template < typename T >
D 1Q@4
g struct result_1
TUQ+?[ {
#Jo#[-r typedef T & result;
uoM;p' } ;
8i=c|k,GL. template < typename T1, typename T2 >
1webk;IM struct result_2
<n)J~B^ {
Az}.Z'LJ typedef T2 & result;
5mxYzu;#] } ;
u._B7R&> template < typename T >
`EUufTYi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#MyR:V*a {
,u1Yn} return (T & )r;
W/3,vf1 }
Nj<}t/e template < typename T1, typename T2 >
+M"Fv9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2+7rLf`l {
em+dQ15 return (T2 & )r2;
s^{hdCCl67 }
9BJP|L%q } ;
LK}Ih@f &G)I|mv ?~vVSY 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
0GtL6M@pP 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^}+qd1r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
iz&$q]P8 zF9SZ#{a return l(i, j) = r(i, j);
4'ym vR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
L"|~,SVF jIMT&5k return ( int & )i;
-_bnGY%, return ( int & )j;
*f[nge&. 最后执行i = j;
G^`IfF-j 可见,参数被正确的选择了。
kPm{ tc
ETw7/S${ hGPo{>xR mIK-a{?G i|]Kw9 八. 中期总结
!\
IgTt, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
QUPZe~G>L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Nq`@ >Ml 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
eD4qh4|u. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B^;P:S<yG G234UjN% M7O5uW` ^usZ&9"@P xpJ6M<O{8 ZPktZ 九. 简化
6`>WO_<z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Z`UwXp_s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|\?mX=a.y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s#%$aQ|Fp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>tUi ;!cQ +-*/&|^等
F3-<F_4.w 2. 返回引用。
\(ygdZ{R =,各种复合赋值等
S_E-H.d" 3. 返回固定类型。
0Jz5i4B 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oNyVRH ZH 4. 原样返回。
7,MDFO{n operator,
[g bYIwL. 5. 返回解引用的类型。
0zQ^ 6@ operator*(单目)
ne]P -50 6. 返回地址。
{t.5cX"[ operator&(单目)
k`l={f8C 7. 下表访问返回类型。
9{D u)k operator[]
ZA u=m 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O%g
Q operator<<和operator>>
a'T8U1 `&\jOve 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。
7#~v<M6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0rt@4"~~w 7$;#-l template < typename Left >
y$
L@!r/s struct value_return
:~I^ni {
{X85 template < typename T >
tx,_0[hZi struct result_1
UZ5O%SF {
RcZg/{[{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-B`Nkc
} ;
scf.>K2 `D44I;e^1; template < typename T1, typename T2 >
q*L>MV struct result_2
)\S3Q {
o!]muO*Rm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
QKW\z aG } ;
5r&bk` } ;
}Y}f73-| HE;}B!> PykVXZ7j; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;6 ?a8t@ @q98ac*{ 下面我们来剥离functor中的operator()
9nM_LV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/|<Pn!}J ,Wv@D"4? return l(t) op r(t)
(yx^zW7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S!Alno return op l(t)
q 9e(YX> return op l(t1, t2)
/C[Q? return l(t) op
q,i&% return l(t1, t2) op
*^ZJ&. return l(t)[r(t)]
J!{t/_aw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eD|p1+76 YiO3.+H 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:
,4Q1[K35B 单目: return f(l(t), r(t));
3WVH8S b return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fy;
sVB 双目: return f(l(t));
,Y:ET1: return f(l(t1, t2));
fY4I(~Q 下面就是f的实现,以operator/为例
r}**^"mFy Qe[ejj1o: struct meta_divide
&RJ*DAmL {
Fb!Ew`;QT template < typename T1, typename T2 >
i,H(6NL. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i/C`]1R/
{
V< Ib#rd' return t1 / t2;
*:5S*E&}V }
K2XRKoG
} ;
:17Pc\:DS ~WjK'N4n5 这个工作可以让宏来做:
t)4><22of D-/q-=zd #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vGCvJ*4! template < typename T1, typename T2 > \
0P5s'2w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)>=!</@ 以后可以直接用
oimM)Yo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u?-|sv* 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
C`@gsF"<7 (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。。。)
9\zasa khc1<BBsT n5DS 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
fN_qJm#:$y P=[_W;->} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E/3i_R class unary_op : public Rettype
_qxBjB4t"a {
S8j!?$` Left l;
C09rgEB\B public :
{;L,|(o^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^ Fnag]qQ Ka_g3 template < typename T >
^Q\Hy\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
57K\sT4[ {
BXb=NE return FuncType::execute(l(t));
:R{pV7<O }
kR+7JUq] 68?>#o865 template < typename T1, typename T2 >
+SB>> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YMU2^,3 {
%/4_|.8u return FuncType::execute(l(t1, t2));
]vflx^<? }
xZ]QT3U+ } ;
Yyr
qO^9m k-N}tk/5 y;if+ 同样还可以申明一个binary_op
IAHQT<] Hl#?#A5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ri`; class binary_op : public Rettype
uq2C|=M-x\ {
kz*6%Cg*~ Left l;
P;G]qV% Right r;
:O'QL, public :
Dr)jB*yK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.OpG2P .6LlkM6[g template < typename T >
_-T^YeQ/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]$,3vYBf {
7 w<e^H? return FuncType::execute(l(t), r(t));
<}p]0iA }
8og8;#mnyr q@^^jlHP template < typename T1, typename T2 >
!,^y!+,Qy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x*sDp3f[* {
<N:)Xf9` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S,s#D9NU }
M2$Hb_S{ } ;
8B(=Y;w ?Dl; DE1 v:P=t2q 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
}1DzWS-hh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/iEQ} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q Hr'r/0 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。
1l'JoU.<
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
o%,?v
9 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。。。
y`i?Qo3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
D<`M<:nq 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)
drxCjuz" 下面是修改过的unary_op
g%V#Z`*| k. NJ+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[4hi/60 class unary_op
*10qP?0H {
Om*(dK]zHQ Left l;
RrT`]1". D4N(FZ0~ public :
73_=CP"t !rF1Remw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(hBph+ o`Af6C;Q template < typename T >
{r~=mQ struct result_1
?t<g|H/|6 {
Na4O( d` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}H<Z`3_U% } ;
yk'L_M(= N4z[=b> template < typename T1, typename T2 >
Peo-t*-06 struct result_2
L]%!YP\<T {
JeN]sK)8x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%
H<@Y$r } ;
A0Q`Aqs DK? Z template < typename T1, typename T2 >
.^2.h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZXN`8!]& {
`-e9#diQe return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^s#+`Y05/ }
P3IBi_YyG1 kl[(!"p template < typename T >
|
TG 6-e_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m[%':^vSr {
?6\N&MTF return OpClass::execute(lt(t));
]imVIu }
d'&OEGb< jhPbh5E } ;
3d]~e xC9{hXg! lU%oU&P/"S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
TFm[sO0RZ 好啦,现在才真正完美了。
k&uh 现在在picker里面就可以这么添加了:
gKcBx6G
Q j{'_sI{{ template < typename Right >
JS/ChoU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KxD/{0F {
EP"Z 58&$R return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
op/_:#&' }
^eyVEN 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。
)o~/yB7 $f _C~O 9XYm8g'X ce#Iu#qT Zoc4@%
n 十. bind
4x&Dz0[[S 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
@/?i|!6 先来分析一下一段例子
b`$qKO B'Jf&v {* :^K\- int foo( int x, int y) { return x - y;}
SSCs96 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0g6sGz= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OjAdY\
]1 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。
n.qT7d( 我们来写个简单的。
!*L)v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rM^2yr7H 对于函数对象类的版本:
';Q8x?BS +ue1+# template < typename Func >
',xUU{5? struct functor_trait
.>#O'Z&q9 {
UGd\`*Cj typedef typename Func::result_type result_type;
BgD3P.;[ } ;
qjh k#\y 对于无参数函数的版本:
Woj5
yr & !ds#- template < typename Ret >
SD :D8"8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
b9#(I~} {
(_!I2"Q* typedef Ret result_type;
vb?.`B_>& } ;
9od*N$ 对于单参数函数的版本:
~c<8;,cjYR S5u$I template < typename Ret, typename V1 >
kS&>g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
XVqkw@Ia4! {
@8>bp#x/1 typedef Ret result_type;
7M4J{}9 } ;
9PA<g3z 对于双参数函数的版本:
akNqSZwj r180vbN$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L%(NXSfu7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Pzq^x] {
9Q}g
Vqn typedef Ret result_type;
I<CrEL<5}~ } ;
qPD(D{,f$ 等等。。。
qbD
7\% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
EpNN!s=Q \/<VJB
uV template < typename Func >
,b&hLht struct func_return
.#bf9JOE {
lq "X_M$ template < typename T >
-z+,j(@ struct result_1
+B1&bOb {
d4BzFGsW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%Z <{CV } ;
Q&vdBO/ ZIa,pON template < typename T1, typename T2 >
MTCfs~}m struct result_2
tB"9%4]( {
{&>rKCi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2b"DkJj' } ;
Cs[d:T } ;
.l_Nf9= p*,T~(A6 ssx#|InY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B7[d^Y60B &nXE?-J template < typename Func, typename aPicker >
-JF^`hBD- class binder_1
{R-o8N {
O+|C<;K Func fn;
n<j+KD#a aPicker pk;
Pb>/b\&JS public :
YLQ0UeDN' ws5Ue4g| template < typename T >
z9[TjTH^}T struct result_1
WYTqQqQk {
qE[YZ(/f0& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vs=q<Uw) } ;
"lw|EpQk` |&JeJ0k>~ template < typename T1, typename T2 >
}}$@Tij19[ struct result_2
hBpa"0F {
O#ZZ PJ" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QHZ",1F } ;
o zn&>k PjEJC@n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1J"9Y81 g assOd template < typename T >
eNK
+)<PK( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
').)0; {
Rv9jLH return fn(pk(t));
9D1WUUa }
E3O^Tg?j template < typename T1, typename T2 >
}|=/v(D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;\2Z?Kq {
4\&Y;upy+ return fn(pk(t1, t2));
F!EiF&[\J }
QcQ%A%VIV } ;
|A'I!Jm H,L{N'[Xph \(P?=] - 一目了然不是么?
E|f[#+:+ 最后实现bind
N7J?S~x 8^ f: -5 {:uv}4 Z template < typename Func, typename aPicker >
BNNM$.ZIQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rMx Iujx {
ulIEx~qP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5F~l;zT }
\6SjJ]o> &R<aRE:+R 2个以上参数的bind可以同理实现。
NgGMsE\C} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
q%dG>!
< v] 十一. phoenix
p
4>ThpX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
70c]|5 lJu^Bcrv for_each(v.begin(), v.end(),
{s0%XG1$ (
Y\-xX:n.\ do_
UrvUt$WO [
dz9U.:C cout << _1 << " , "
0wv#AT ]
1}DA| !~ .while_( -- _1),
mg'q-G`\< cout << var( " \n " )
c("|xe )
oM~y8O );
\s5Uvws |g 3:+& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
b/z-W`gw 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ja_8n["z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
J/4T =:\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%Gh5!e:$SI 6*9wGLE \QK@wgu template < typename Cond, typename Actor >
S"Cz.
bv class do_while
{g%N(2 {
+r8bGS]ki Cond cd;
&*<27-x Actor act;
A ]A{HEX public :
^r\rpSN template < typename T >
%)JEYH7Z struct result_1
vAUt~X" {
13!@LbC typedef int result_type;
}~I!'J#) } ;
lln"c z5fE<=<X_W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
njy2pDC@ :jl*Y-mM template < typename T >
C:J;'[,S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XA2Ld {
NZq-%bE do
ccuGM W G* {
.c"nDCFVR act(t);
y d97ys }
n(F!t,S1i while (cd(t));
r.H`3m.0q return 0 ;
)r9 9zdUk }
2^WJ1: A } ;
nHm}^.B*+ wGArR7r LlQsc{Ddf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6L<:>55 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。
3^o(\=-JX 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。
k6Kc{kY 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。
fc9;ZX7 下面就是产生这个functor的类:
Ap
dXsL R{#< NE l$;"yVdks template < typename Actor >
{[oNUzcd class do_while_actor
ff#7}9_mh {
\Z]+j@9 Actor act;
X8|H5Y: public :
pr0X7 #_E5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.{1$;K @ <,]:jgX template < typename Cond >
JtL>mH picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t}q
e_c } ;
ZLkl:'E_ DK4yAR,g 1X?ro; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i1
E|lp) 最后,是那个do_
#aP#r4$ 4mX(.6 _gT65G~z class do_while_invoker
'$tCAS {
jdxHWkQ public :
TrjyU template < typename Actor >
=A"Abmx| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\H] |5fp* {
uAO!fE}CJ return do_while_actor < Actor > (act);
mk>; 3m* }
RaJTya^ } do_;
v ccH(T t%=7v)IOE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E=s h^Q(A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
OdzeHpH3g 最后来说说怎么处理break和continue
PF{uaKWk 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。
FZe/3sY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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