一. 什么是Lambda
@gENv~m<OI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m9ts&b+TE 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,
'|&}rLr:+ w{)*'8oCB f!ehq\K1k hLG UkG?6G class filler
kt%9PGw {
soW. public :
)5gcLD/zI void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|\@e } ;
6kGIO$xJ) 5+rYk|*D+k GjE/!6b 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
|M#b`g$JO, K`* 8*k{ j(F%uUpN QZef= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"5Oog< 4ao
oBY$ *CA|}l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
o,9E~Q '`{ u /JEQz1 ESiNW&u2 EAxg>}'1j 二. 战前分析
1QtT*{zm$F 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。
SPOg' 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
~!meO;|W pA3j@w Fzh%#z0
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9vCn^G%B /* --------------------------------------------- */
w_@NT} vector < int *> vp( 10 );
VE4!=4 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,=B
"%=S /* --------------------------------------------- */
~cy/\/oO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
WRZi^B8@ /* --------------------------------------------- */
$5yS`IqS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dG.s8r*?M /* --------------------------------------------- */
b')CGqbbmT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H)tYxW /* --------------------------------------------- */
<%hSBDG!x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bBAZr`<&U pD##lkJr w;0NtV| o4o&} 看了之后,我们可以思考一些问题:
s#;|8_L
M 1._1, _2是什么?
ncb?iJ/b^ 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._1 = 1是在做什么?
pA"x4\s 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。
8wwqV{O7 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。
Y fk[mo af\>+7x93 ;5=J'8f 三. 动工
"uN
JQ0Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
LT!B]y qWKpnofa v~q2D" {,*G}/9< template < typename T >
;nji< class assignment
!EF~I8d\] {
-Vn9YeH+ T value;
c?CwxI_b8 public :
gZ
assignment( const T & v) : value(v) {}
x%B^hH;W template < typename T2 >
~Lhq7;=H?O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~l}rYi>g% } ;
dl'pl e{:P!r
aM d,iW#, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(
Z\OqG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5,I'6$J
@JT9utct 8/U=~*`_ T.d+@ZV<# class holder
Q7&Yy25 {
#R"9(Q& public :
{\ P$5O{% template < typename T >
?}m/Q"!1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
WfBA5 {
Tc,Bv7: return assignment < T > (t);
l^:m!SA_ }
T.<eriv } ;
49nZWv48"_ Zn1+} Z@I kwMuL>5 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
,E3"AisI { r`l static holder _1;
S9<J\`FG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\U4O*lq VmF?8Vi4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?Vb=W)Es 而不用手动写一个函数对象。
JHwkLAuz D5\$xdlJy dD1`[% %Xh/16X${ 四. 问题分析
chQt8Ar3 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。
S6h=}
V) 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。
e-,U@_B 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xM9EO(u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F}DdErd!f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
sVZb[|zSri "V&2g? 五. 问题1:一致性
!
o:m*: 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?|
M-K<w(,X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'C1=(PE%` =<_xUh. struct holder
Ra'0 ^4t {
K0@2>nR //
G`ZpFg0Y template < typename T >
ve.iyr T & operator ()( const T & r) const
8U/q3@EC {
^*`{W4e] return (T & )r;
bEV
9l }
s!~M,zsQN } ;
CCDoiTu!4 pL]C]HGv 这样的话assignment也必须相应改动:
C.C)&&|X H4Ca+; template < typename Left, typename Right >
>^Klq`"?g= class assignment
5znLpBX<N {
}e6Ta_Z~ Left l;
n <6} Right r;
LU_@8i: public :
ilw<Q-o4( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%RL\t5TV template < typename T2 >
E8T4Nh_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
W'E!5T^ } ;
p.n]y=o.) F:%= u
= 同时,holder的operator=也需要改动:
j2cLb <P'^olQ template < typename T >
df
nmUE assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hqnJ@N$yY {
&32qv`
V_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
b=9(gZ 9 }
')5W ge`)sB, 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9bPQD{Qb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Fm3-Sn|Po CM>/b3nOW return l(rhs) = r;
Dj;h!8t. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
>MUwT$szs 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
::uD%a zd @es}bKP template < typename Tp >
/"- k
;jz class constant_t
$|C%G6!s?@ {
yUq,9.6Ig const Tp t;
5{zXh public :
q#pBlJ.LK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?Mp~^sgp' template < typename T >
!3DWz6u const Tp & operator ()( const T & r) const
U;?%rM6 {
qDqIy+WR return t;
b+'G^!JR }
&vj+3<2 } ;
Bg-C:Ok2' =w?-R\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qRJg/~_h{ 下面就可以修改holder的operator=了
gT<E4$I69 M/5/Tp template < typename T >
owCQ71Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aP!a?xq {
A]Zp1XEG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ndOPD]A' }
U_ V0 8d-; ;V 同时也要修改assignment的operator()
"monuErg& 1T%Y:0 template < typename T2 >
G#HbiVH9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0(Vbji 现在代码看起来就很一致了。
Z9i,#/ L4zSro:Si 六. 问题2:链式操作
&s"&rFFO[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3Ym5SrKK 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。
w^ui%9
&6H 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。
0Q;T
<%U 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。
)*G3q/l1u6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
DvG. G+mo# la8se=^ template < typename T >
j23OgbI struct result_1
n8w|8[uV^ {
tRS^|?? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ve2z= 6( } ;
,YSQog 'P)xY-15 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:
lT@5=ou[ n #p6i template < typename T >
Gc~A,_( struct ref
8!TbJVR {
2K..
;A$ typedef T & reference;
#v:<\-MjN } ;
90k|W> template < typename T >
MEI]N0L3 struct ref < T &>
.Ap[C? mV {
4.,e3 typedef T & reference;
37ll8 } ;
LOX[h$ 7FqmT
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9u1_L`+b CHdw>/5 template < typename T >
~r]ZD) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)3.udx {
6O"Vy return l(t) = r(t);
'M_8U0k }
<eO 7b6_ 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。
F@ZG| &
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
69cOdIt^D t}cj8DC! 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
BC(f1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]g IXG` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7Hf6$2Wh +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Sj+gf~~ 最后的布局是:
yZb@ Add
bC$n+G>6k / \
XZV)4=5iSO Divide 5
dDi 1{s / \
q
.tVNKy% _1 3
w6Dysg: 似乎一切都解决了?不。
[^"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。
L0UAS'hf 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。
-njxc{b 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:
vO]gj/SaT 18}L89S> template < typename Right >
nkS6A}i3o assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3dcZ1Yrn Right & rt) const
5`^"<wNI {
,$}P<WZMu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\z:p"eua z }
%a5Sc|&- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&'WgBjP 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。
*#N%3:@T 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^VFHIm 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。
uji])e MN~ 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。
/#
0@C[9 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?
5;`([oX|_ 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:
?TMo6SU t82Bp[t template < class Action >
IhM-a
Y
y5 class picker : public Action
CS50wY {
K.o?g?&< public :
!h?N)9e picker( const Action & act) : Action(act) {}
bp_3ETK]P // all the operator overloaded
$ n n4 } ;
Vn];vN VY=~cVkzS 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。
GY@Np^>[a 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:
9rn! U2 @F=ZGmq template < typename Right >
8}xU]N#EV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2J 9eeN {
S]<G|mn, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hh+GW*'~ }
~>>o'H6 A"vI6ud> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0Yfk/}5 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。
8uyVx9C0 F:hJ^:BP template < typename T > struct picker_maker
],H%u2GE_ {
QHP^1W` typedef picker < constant_t < T > > result;
+ZizT.$& } ;
pRMM1&H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<u4GIi
<sm {
ZJy
D/9y typedef picker < T > result;
!RiPr(m@y } ;
3AWB Y.
p7.@ez ; 下面总的结构就有了:
-6+HA9zz@C functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
OX8jCW picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
rQKBT]?y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d[TcA2nF 至此链式操作完美实现。
'v6Rd)E\z YH<@->Ip sUj#:X 七. 问题3
w\$b(HC 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
\sp7[}Sw Q=uwmg86 template < typename T1, typename T2 >
-{7:^K[)
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U> q&+: + {
!ae@g
q' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`e`4[I }
-z'@Mh|i6l vaTXu* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
M$! 0ikh \+cQiN b@ template < typename T1, typename T2 >
Ls|;gewp struct result_2
35&&*$Jm {
{W `/KU?u typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
TuaT-Z~U{ } ;
zYls>fbp, r9b`3yr= 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?
oL VtP 这个差事就留给了holder自己。
azE>uEsE
&<tji8Dj zQ)[re) template < int Order >
{K[+nX=# class holder;
8d Ftp3( template <>
2{U4wTu class holder < 1 >
N3x}YHFF {
W_iP/xL public :
>"`:w
template < typename T >
?I7H ): struct result_1
<JKPtF2b {
f kP
WGd typedef T & result;
#jDO?Y Sa } ;
55,vmDd template < typename T1, typename T2 >
Q FX|ZsmK struct result_2
rbP.N
?YU% {
<D&75C# typedef T1 & result;
Q{$2D& } ;
(AwbZ n* template < typename T >
*&5G+d2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8,B9y D {
Nc;7KMOIA return (T & )r;
m m`:ci }
xmVK{Q YT$ template < typename T1, typename T2 >
8,['q~z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8|J%IE {
}>tUkXlhJ< return (T1 & )r1;
\!w7N
:m }
-nHc52, } ;
i uN8gHx 08.dV<P template <>
d6M
d~$R class holder < 2 >
cDAO5^ {
yTZbJx?m public :
@``!P&h template < typename T >
pl7!O9bo struct result_1
x&;{4F Nw {
?np`RA typedef T & result;
cFH,fj } ;
R0m}I5Frs template < typename T1, typename T2 >
=(hEr=f>7 struct result_2
X7n~Ws&s@ {
B*?v`6 typedef T2 & result;
ueqR@i } ;
y<#y3M!\ template < typename T >
-><?q t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{8JJ$_ {
QTP1u return (T & )r;
<X;y
4lPZ }
o9Agx{'oV template < typename T1, typename T2 >
*/Y@:Sjf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]INbRytvc {
3UH=wmG0w return (T2 & )r2;
9D
0ujup }
g(<@r2p } ;
p\!+j@H: + 1v@L =;T971L` 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> >。
0}w>8L7i{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T=>&`aZH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.m+KXlP YE0s5bB6 return l(i, j) = r(i, j);
ggbew6L$Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{@C+Js5 mNuv>GAb return ( int & )i;
mD0pqK return ( int & )j;
KU$.m3A> 最后执行i = j;
Q+uYr- 可见,参数被正确的选择了。
-5E%f|U &&>OhH` ~j8x" 3RGVH, Nf3Kz#!B 八. 中期总结
cG^'Qm 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:
0iHK1Pt} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ai/ay# E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
P'FI'2cN7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M%6{A+( VxsW3*` r,0> 40^ C>j"Ck^< X,gXgx P\ j@ =n|cq 九. 简化
\:O5, wf2 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。
am@\$Sa4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i12iB+q 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:
#t{?WkO[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Q=>@:1= +-*/&|^等
s%p(_pB 2. 返回引用。
bBg?x
4bu =,各种复合赋值等
YK_a37E{F 3. 返回固定类型。
Bz]64/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F"9qBl~ 4. 原样返回。
:%;K`w
operator,
69CH W & 5. 返回解引用的类型。
V!~uGf operator*(单目)
W;,Jte<'Nm 6. 返回地址。
KcY 2lTvx operator&(单目)
jaNkWTm: 7. 下表访问返回类型。
))AjX operator[]
UWmWouA 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K b{ operator<<和operator>>
L,\ Yj f}#pKsX. 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。
+EkZyM~z2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$s?q>Z) @8DA template < typename Left >
2j(w*k
q~ struct value_return
m&o&XVC {
PcJ,Y\"[ template < typename T >
_DH,$evS% struct result_1
.D>%- {
\@tt$ m% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f{ENSUtCrR } ;
ESb %*:-4K template < typename T1, typename T2 >
n,n]V$HFGh struct result_2
7GE.>h5 {
a^~l[HSF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
MW`q*J`Yo } ;
M~P}80I } ;
V#5BZU- ~Kt.%K5lgt \e ( h6,@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+&Sf$t 1
27w]Q_C 下面我们来剥离functor中的operator()
8n1Sy7K!; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
He&dVP ]<TgBo| return l(t) op r(t)
`2Ff2D^ ? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=yvyd0|35 return op l(t)
kG\+f>XQ return op l(t1, t2)
eK4\v:oG1 return l(t) op
fWF\V[ return l(t1, t2) op
Q9?/)&3Bu return l(t)[r(t)]
n T\W| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[o\O^d Hz*!c# 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:
1R1J/Z*V/ 单目: return f(l(t), r(t));
&LHQ)? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[V}I34UN 双目: return f(l(t));
Mg-Kh}U return f(l(t1, t2));
iK'bV<V&7 下面就是f的实现,以operator/为例
S}ZM;M }U%2)M struct meta_divide
jjEkz 5 {
;o"}7'4*R% template < typename T1, typename T2 >
v8_HaA$5Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D|6prC%/ {
j9%=8Dn.< return t1 / t2;
uppA`> }
)7O4j}B){ } ;
*\:u}'[ :] {+3A 这个工作可以让宏来做:
wD}[XE?S @yS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r|6S&Ia> template < typename T1, typename T2 > \
fW|1AUD, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
uRwIxT2 以后可以直接用
FZb\VUmnV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A2$:p$[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
kcM9
,bG (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
zeNvg/LI^ )^L+iht q"`1cFD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
8X[G)J; vvFXdHP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZKPnvL70 class unary_op : public Rettype
+'JM:};1X8 {
ki=-0G*] Left l;
ES}@mO public :
W}.;]x%1B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WF-B=BRZ doVBV Tk^ template < typename T >
O0';j!?X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B TgL: {
Cddw\|'3 return FuncType::execute(l(t));
>mi%L3Pk }
wp$CJ09f* nlw(U3@7 template < typename T1, typename T2 >
#&5m=q$EI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d,6 Z {
vw>O;u.]B return FuncType::execute(l(t1, t2));
4Z1-RS }
v8Bi 1,g } ;
a[[u>oHyd j*rra UYD(++ 同样还可以申明一个binary_op
&ZClv"6 K/
I3r_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V[uB0#Lp class binary_op : public Rettype
d&PXJ
{
r,!7TuBl Left l;
B&+V %~/
Right r;
OjJKloy' public :
#rF|X6P binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G!L=W#{ #/MUiV template < typename T >
8s6[?=nM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o_vK4%y( {
wVP{R3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
w}K<,5I> }
0^?(;AK z2A7:[ template < typename T1, typename T2 >
n!~{4
uUW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9 k)?- {
Gdi1lYu6V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
IM7k\ }
6Z\[{S]; } ;
$._p !, < 3)Wi?
- 7-nwfp&|$ 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
,H'O`oV!1E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
A d=NJhzl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9<W0'6%{/ 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。
i:ZpAo+Z{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tE/j3 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。。。
{UT^pIP\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:%{MMhbx 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)
O\q|b#q}/ 下面是修改过的unary_op
p>96>7w TGY^,H>J template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]Z&2 class unary_op
O|O#T.Tg {
[Z`q7ddd^ Left l;
[mYmrLs6 OAEJ?ik public :
9e@Sx{?r 9\0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6(f[<V!r UW8b(b[-6b template < typename T >
G sm5L<rx struct result_1
V)^nVD)e {
;Bd0 =C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r%}wPN(?D } ;
#5-0R7\d7 .\7R/cP}{A template < typename T1, typename T2 >
,/BBG\mJ struct result_2
lCr {
;HlVU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=q.2S;? } ;
B-
N AA:Ch? template < typename T1, typename T2 >
Z f4Xt
Yn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"i<i.6| {
~Yv"= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WFocA: }
<VS\z(K U{"&Jj template < typename T >
QHUoAa`6v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vZ\~+qV,A {
EGf9pcUEO& return OpClass::execute(lt(t));
rQC{"hS1 }
f`*Ip? V- U~azI(1"W } ;
CP)x; 4Cr|]o' 3(Kj|u 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
1C6H\; 好啦,现在才真正完美了。
I
$!Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
4E}]> w^sM,c5d template < typename Right >
@@9#odO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)f>s\T {
zjs@7LN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MR=>DcR }
zHw[`"[ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#(FG+Bk 8QV+DDZx d nWh}! c!AGKc q%i2'yE 十. bind
`PnB<rf:*1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
~v$gk 先来分析一下一段例子
#>g]CRN i9[=x(-@ :(VD<"X int foo( int x, int y) { return x - y;}
d\WnuQR[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ZC'(^liAp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BaIH7JLZ8 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。
C s?kZ
% 我们来写个简单的。
i=#<0! m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'Pk (
1: 对于函数对象类的版本:
}:P/eY !run3ip`Z template < typename Func >
0&E{[~Pv struct functor_trait
Jb
Hn/$ {
NdZv* typedef typename Func::result_type result_type;
T52A}vf4 } ;
j4$XAq~W 对于无参数函数的版本:
% zHsh -bdF= template < typename Ret >
WBLfxr struct functor_trait < Ret ( * )() >
D|}
y{~ {
by,"Orpwq; typedef Ret result_type;
S-Mn } ;
k)oD 对于单参数函数的版本:
hVo]fD|W %?1k}(qUeY template < typename Ret, typename V1 >
02q]^3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fFudoIC {
73OFFKbsk typedef Ret result_type;
8Ih+^Y
a } ;
3yn>9qt 对于双参数函数的版本:
N1`/~Gi H]K(`)y}4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)<-\ F%&b struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k;/U6,LQ* {
@JVax -N typedef Ret result_type;
ZNNgi@6> } ;
N
'2Nv 等等。。。
RZi]0l_A' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}DjW QL%&b\K template < typename Func >
&$ZJfHD@ struct func_return
NCbn<ojb {
xhLVLXZ9 template < typename T >
]p~w`_3v struct result_1
?a+>%uWt {
UM%]A'h2O" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l?LwQmq6 } ;
o Y{L0B[ 42kr&UY& template < typename T1, typename T2 >
& F\HR struct result_2
Cg^=&1| {
Sa7bl~p\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g0NtM%
} ;
o5)lTVQ~~ } ;
sr1 `/
" )T;3/c LK5,GWF; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'M+iw:R__ 2&7:JM~# template < typename Func, typename aPicker >
"u:5 class binder_1
v#J2yg {
]JF>a_2wG Func fn;
#e:cB' f aPicker pk;
b:VCr ^vp public :
KfD=3h= xsn2Qn/P template < typename T >
UPQ?vh2F2 struct result_1
wxU@M1w} {
},zP,y:cH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
31v0V:j } ;
tjYqdbA) g.$a]pZz template < typename T1, typename T2 >
706-QE^ struct result_2
^ur?da9z' {
<WhdQKFf- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.BP@1K } ;
.&fG_(6| 9cQZ`Ex binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5'=\$Ob [vCZoG8+> template < typename T >
IJ >qs8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
91'i7&~xdG {
KG7 ~)g return fn(pk(t));
+ve S~ }
}Fs;sfH template < typename T1, typename T2 >
*9Eep~ 6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tP/0_^m {
_M[@a6? return fn(pk(t1, t2));
i [,9hp }
mcbvB5U } ;
H&0dc.n~. 2:b3+{\f 2ZUI~:U Z 一目了然不是么?
jD]Ci#|W 最后实现bind
3Wv-olv Z',Z7QW7 zY_?$9l0 template < typename Func, typename aPicker >
mk*r^k`a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%%d3M->C} {
C{Y0}ZrmlF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
39Nz>Nu: }
U~h
f,Oxi :De@_m 2个以上参数的bind可以同理实现。
ktE~)G 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%a\!|/;6 k2]fUP 十一. phoenix
]k0Pe;< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
YO&=fd* i3
?cL4 for_each(v.begin(), v.end(),
n[|*[II (
3(?V!y{@ do_
S)`%clN}J [
\0bao< cout << _1 << " , "
I$yFCd Xr ]
LTsX{z .while_( -- _1),
aYy+iP'$ cout << var( " \n " )
~1xfE C/ )
(x)}k&B; );
<V?csx/eRd QlxzWd3=q 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:
mV~aZM0' 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
OO$YwOKS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.5?e)o) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'c]Fhe fb "INIP? 5B:%##Ug5 template < typename Cond, typename Actor >
*yX5g,52-| class do_while
!]#@:Z {
TPE1}8p17 Cond cd;
?LxBH-o( Actor act;
VK)vb.: public :
_mBFmXHHS$ template < typename T >
Z+8Q{|Ev struct result_1
kJP`C\4}f {
A[7\!bq5 typedef int result_type;
p"'knZG } ;
U!y GZEU"[ m/E$0tf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/-FvC^Fj MP
LgE.n template < typename T >
FqWW[Bgd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jam&Rj, {
^Kbq.4 do
u)X]]6YJ {
:ebu8H9f% act(t);
#aHJ|[[(n }
$V/Hr/0 while (cd(t));
'?gF9: return 0 ;
eE=}^6)(* }
A r=P;6J } ;
ZBY*C;[)*P dp|VQWCq ]cmq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
" z8iuF 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。
y"I8^CA 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。
\3bT0^7B 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。
" J4?Sb < 下面就是产生这个functor的类:
d~QZcR fK
4,k:YC [@_IUvf^. template < typename Actor >
~DL-@*& class do_while_actor
k00&+C {
E[=#Rw!* Actor act;
YqQAogyh public :
O)FkpZc@9c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
evQk,;pIm =JW.1;
template < typename Cond >
E*"-U!?)l2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
cVYPPal } ;
}+/F?_I=
% R9q9cBi3 y 1I(^<qO= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8
*Y(wqH 最后,是那个do_
HKXtS>7d 0Yo(pW,k Ny" "lcy class do_while_invoker
%E\ pd@ {
[G<SAWFg7 public :
@{ CP18~: template < typename Actor >
AMSn^75 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
uS|f|)U& {
T/Bx3VWL return do_while_actor < Actor > (act);
Z~{0x#?4% }
4#Rq}/h } do_;
ETQL,t9m Xw'Y
&!z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m=#< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JY0}#FtgV 最后来说说怎么处理break和continue
Z,QSbw@,7 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。
%;ZDw@_< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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