一. 什么是Lambda
o _DZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,L,?xvWG 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,
{;Ispx0m cb9q0sdf Q.`O;D}x 09C[B+>h class filler
8A3!XA {
eWwI@ASaA public :
`PeWV[? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
bx8|_K*^ } ;
!mtX*;b(e *Wmn!{\g YF(TG]?6 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:
UXN!iU) 7s-ZRb[)1 ]U,f}T"e VLfE3i4Vwl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<j$n7#qk =#ls<Zo: nolLeRE1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~i)IY1m" vTF_`X ;*_U)th 84$#!=v 二. 战前分析
6KzdWT 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。
2t7Hu)V 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
"lJ[H=\ )./'`Mx? @I$; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@x
z?^20N /* --------------------------------------------- */
Z )f\^ vector < int *> vp( 10 );
FtL{f=
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}I;5yk,o /* --------------------------------------------- */
><Z`)}f sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;p}X]e l} /* --------------------------------------------- */
0/Wo":R: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
LVX01ox$ /* --------------------------------------------- */
p .^#mN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(0/)vZc /* --------------------------------------------- */
drZ1D s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V`MV_zA2 9e:}qO5) }R -azN; Q #%C)7) 看了之后,我们可以思考一些问题:
@hE$x-TP0 1._1, _2是什么?
HX]pcX^K 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
umD[4aP~; 2._1 = 1是在做什么?
ZT;:Hxv0N 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
<BNCo5* Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
P6cc8x9g( Pxn;]!Z# \x_fP;ma=_ 三. 动工
G~\ SI. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'/"x MpN 4 &J~%Nt W~&PGmRI eVYUJ, template < typename T >
e~,/Z\i class assignment
N7`<t&T@ {
P_f>a?OL: T value;
5wws8w public :
#n_uELE assignment( const T & v) : value(v) {}
`xpU template < typename T2 >
nxc35 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v9[[T6t/' } ;
=5-|H;da :RnFRAcr *8*E\nZx! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
r ]cC4%in 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
LFx*_3a gZs UX^% (y xrK mf>cv2+ class holder
>
CPJp!u {
L8FLHT+R- public :
Ih!D6 template < typename T >
"c S?t assignment < T > operator = ( const T & t) const
%7$oig\wE {
DNy1} 3wg return assignment < T > (t);
?kvkdHEO_ }
?OU+)kgzh } ;
u$Za hN! D*oJz3[ \y%:[g}Fvw 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:
@YEdN}es GoGo@5n(Z static holder _1;
jaj."v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\gE3wmSJ, wb>>bV+U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MpV6Vbp 而不用手动写一个函数对象。
(]yOd/ru/C *1L;%u| [ @a1+ ?'_Q^O> 四. 问题分析
z5CWgN 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。
q?=eD^] 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。
c !ybz{L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"/)}Cc,L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z.9
#AN=&[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AID}NQQj_ ^%v<I"<Uq5 五. 问题1:一致性
?`hk0q X3 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?|
bm{L6D E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&S.zc@rN E6-alBi% struct holder
ZU&I`q|Y6 {
?^F#}>C //
Ah2%LXdHA template < typename T >
*n)3y.s T & operator ()( const T & r) const
T#1>pED {
] Qp0|45= return (T & )r;
G;+hc%3y }
<mc[-To } ;
MK]S205{ 0;-S){ 这样的话assignment也必须相应改动:
{.We%{4V f.gkGwNk template < typename Left, typename Right >
7/;Xt& class assignment
=W9;rQm {
&/7AW(? Left l;
K/ q:aMq Right r;
ba?]eK public :
Zcg=a_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)>)_>[ template < typename T2 >
K%<Z"2!+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#]ii/Et#x } ;
?Rl?Pp=> %aX<p{EY 同时,holder的operator=也需要改动:
~>@Dn40 -v9V/LJ template < typename T >
V*U7-{ *a assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$cev,OW6] {
@|&P#wd.u return assignment < holder, T > ( * this , t);
(U/xpj} }
C!SB5G>OH bID 'r}55 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。
47"ERfP 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vm+EzmO,! BCya5!uy return l(rhs) = r;
?K7m:Dx 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。
'}c0:,5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%D z|p]49! $-VW)~Sl template < typename Tp >
SvH=P!`+ class constant_t
l_LfV ON {
AA}M"8~2 const Tp t;
%@U<|9 %ua public :
\Z^K=K(| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(jkjj7a template < typename T >
{M]m cRB( const Tp & operator ()( const T & r) const
Mg95us {
FuaGr0] return t;
W K#lE&V3 }
p/WEQ2 } ;
LiJ;A* 4EuZe:'X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6^['g-\2 下面就可以修改holder的operator=了
hNFMuv
KoQvC=+WI template < typename T >
J6Mm=bO5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bt#=p7W {
(~{7 e/)r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:$[m[y7i }
W"|89\p} PG)dIec 同时也要修改assignment的operator()
z@VY s ms3Ec`i9 template < typename T2 >
CQ sVGn{x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8Md*9E#J(" 现在代码看起来就很一致了。
<"CG%RGP =Ze~6vS, 六. 问题2:链式操作
e&F,z=XJ} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bM8b3,}?n 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。
@8@cpm 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。
>'Nrvy%&0 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。
g9I2SdaJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vK#xA+W fCZbIt)Eh template < typename T >
\rADwZm struct result_1
~z>2`^Z" {
RsVba!x@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?
_[gs/i} } ;
rM pb )0PUK9 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:
50rq}- uxVXnQQ template < typename T >
yYWGM struct ref
Lc*i[J<s {
mRfF) typedef T & reference;
{Ca#{LeLk } ;
:?jOts>uP template < typename T >
nb'],({:9 struct ref < T &>
Qo)>i0 {
UX2`x9 typedef T & reference;
sh}=#eb } ;
kYxn5+~ }RG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
62%.ddM4 6E@r9U template < typename T >
|/ZpZ7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l[Ng8[R {
3j<]
W return l(t) = r(t);
2={`g/WeE }
u;~/B[ 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。
sEe^:aSN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<J {VTk ~ GIo&zPx 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
y| @[?B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
H
<F6o-* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J9I!d.U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v2JC{XqrI 最后的布局是:
Aq QArSu, Add
B4[onYU / \
kP6g0,\|a| Divide 5
z9&$Xao / \
G+^HZ4jg _1 3
0l^-[jK) 似乎一切都解决了?不。
@(Ou;Uy 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
N$>g)Ml? 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。
q+e'=0BHd: 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:
R(r89bTQ bNY_V;7Kw` template < typename Right >
#<4h
Y7/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*Yl9%x]3c Right & rt) const
"J%u
!~ {
_hA p@?
M return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OPBnU@=R }
}LDDm/$^} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DDc?GY: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,t5Ku)eNm 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
8WZM}3x$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。
E7oL{gU
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。
W84JB3p 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?
y&-j NOKLM 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:
/V2^/`&;a z~L(kf4 template < class Action >
!95ZK.UT class picker : public Action
5R/k -h^` {
~WehG<p v[ public :
ArbfA~jXB picker( const Action & act) : Action(act) {}
cZZ-K?_ // all the operator overloaded
FuLP{]Y+AM } ;
9'\18_w )g9Zw_3 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。
[$;6LFs} 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
pDCQ?VW _CciU.1k&, template < typename Right >
536H*HdN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(Pbdwzao {
w2YfFtgD, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+P6q
wh\v }
yWsNG;> 4}!riWR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~*- eL. 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
2^E.sf$f e%U0^! 8 template < typename T > struct picker_maker
vtv|H {
%m t|Dl typedef picker < constant_t < T > > result;
|94"bDL3~ } ;
Q(T)s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bQrH8) {
Tc T%[h! typedef picker < T > result;
SwV0q } ;
*y='0)[BD b{b2L. 下面总的结构就有了:
O!\P]W4r$ 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。
25::z9i 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。
tl
(2=\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o(u&n3Q' 至此链式操作完美实现。
'_@Y 5 nkx8JJ .]k+hc` 七. 问题3
i"r&CS)sT 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。
cX>
a>U |Eu_K` template < typename T1, typename T2 >
0V1)ou84' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xw&[ 9}Y {
[YpSmEn}Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?76Wg:: }
S>/p6}3] M-e!F+d{od 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:
^}8(o gah3d*d7 template < typename T1, typename T2 >
8T):b2h struct result_2
|ITp$_S {
sbjAZzrX2i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"
2Dz5L1v } ;
<IC=x(T 26G2. /**< 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
SsIy ;l 这个差事就留给了holder自己。
<%8j#@OdZ cuO(*%Is1 E5~HH($b template < int Order >
|h\e(_G\ class holder;
C\ZL*,%} template <>
Vl%AN;o class holder < 1 >
0~iC#lHO {
rr>QG<i;G public :
o+4/L)h template < typename T >
`TYQ^Zm struct result_1
%g5TU 6WP {
w9rwuk typedef T & result;
h3Nwxj~E } ;
ms{:=L2$$ template < typename T1, typename T2 >
Kyt.[" p struct result_2
!hrXud=#" {
9%S{fd\# typedef T1 & result;
GbFLu`I u } ;
: ^F+mQN template < typename T >
2?u>A3^R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AjKP -[ {
9c1g,:8\ return (T & )r;
=Mzg={)v }
cv=nGFx6 template < typename T1, typename T2 >
Uq5wN05 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I= G%r/3 {
ZR.1SA0x?O return (T1 & )r1;
MUhC6s\F }
w,bILv) } ;
QM\vruTB D>+&= 5{ template <>
iS&~oj_-% class holder < 2 >
jV]'/X< {
3FT%.dV^ public :
*Z>Yv37P template < typename T >
)G\23P struct result_1
K{.s{;# {
WPygmti}Be typedef T & result;
L>5VnzS I } ;
g]EDL<b template < typename T1, typename T2 >
l TY%,s struct result_2
+c.A|!- {
>J_{mU typedef T2 & result;
O#
.^} } ;
'%_1eaH template < typename T >
Q/m))!ikMt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7}OzTup {
Fvf308[ return (T & )r;
k_/hgO }
IT!
a)d template < typename T1, typename T2 >
&I
Iw>,, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1 mhX3 {
(Z"QHfO' return (T2 & )r2;
[HI&>dm=$ }
]wh8m1 } ;
I<e[/#5P\` U_v{Vs gP"p7\
( 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> >。
A ${b] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kq6S`~J^R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
mr6/d1af_ F`SOF O return l(i, j) = r(i, j);
5 WSu 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/ZqBO*] zWoPa,
return ( int & )i;
[_hHZMTH return ( int & )j;
@qmONQ eb 最后执行i = j;
TC[_Ip& 可见,参数被正确的选择了。
lTJ1]7) o90SXa&l/ Qj5~ lX`W }ddwL xoF]r$sC8 八. 中期总结
-fw0bL%0 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:
h>-JXuN 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4 d4le 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
OSk:njyC[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lE:X~RO"~ #gq4%; RBIf6oxdE #u~s,F$De
=]&?(Gq LI_>fuv"8 九. 简化
^'.=&@i- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
K-IXAdx 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NsJt=~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
hYMIe]kJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n)uvN +-*/&|^等
I'2:>44>I6 2. 返回引用。
=A={Dpv[> =,各种复合赋值等
C`+g:qT 3. 返回固定类型。
XIh2Y\33ys 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vn|u&}h 4. 原样返回。
drP2%u operator,
Yr5A,-s 5. 返回解引用的类型。
+]uW|owxo operator*(单目)
x- kCNy 6. 返回地址。
?Y+xuY/t operator&(单目)
ot]eaad 7. 下表访问返回类型。
{[G2{ijRz operator[]
]vJZ v"ACn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(__=*ew operator<<和operator>>
K]' 84!l -Bbg'=QZa OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
SQ|pH" 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>C y `)e;bLP template < typename Left >
LO]D
XW 9 struct value_return
'$pT:4EuGq {
J01w\#62pQ template < typename T >
$r|R`n = struct result_1
Yh_H$uW {
fiz2544 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
PxzeN6f } ;
(RG\U[ 95Bw;U3E template < typename T1, typename T2 >
1}#v<b$ struct result_2
@?iLz7SPk {
P7QOlTQI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n={}=' } ;
GY<ErS)2 } ;
Jfa=#` 2
P+RfE`o
\o ! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_6" vPN Pc>$[kT0 下面我们来剥离functor中的operator()
r)Ts(#Z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
O%5cMz?eU sv\'XarM return l(t) op r(t)
|0FRKD] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
t^ LXGQ return op l(t)
c_c]0Tm return op l(t1, t2)
~E-YXl9 return l(t) op
,!t1( H
return l(t1, t2) op
B04%4N.g"X return l(t)[r(t)]
%41dVnWB^4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UgDai?b1 -q' n p0H 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
jUtrFl 单目: return f(l(t), r(t));
16/+ O$#y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<_@ K4zV 双目: return f(l(t));
KK4>8zGR return f(l(t1, t2));
{ 6Lkh 下面就是f的实现,以operator/为例
~r;da 9 5MV4N[; struct meta_divide
_d6mf4M]5 {
FP<RoA?W template < typename T1, typename T2 >
KJWYG^zI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9+@"DuYc6 {
xal,j* return t1 / t2;
ov: h4 }
i@e.Uzn } ;
/*p4(D_A d,[.=Jqv[ 这个工作可以让宏来做:
^-{ 1]G: hPr*<2mp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Sxf|gDC template < typename T1, typename T2 > \
h h}%Z= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
a
OR} 以后可以直接用
GlP
[: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
S_LY>k? 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
vb/*ILS (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。。。)
q# gZ\V$I ;5^grr@,4 2!f0!<te 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
FQNhn+A zMs]9o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g`)3m,\ class unary_op : public Rettype
84L!r {
r5Ej Left l;
zk5sAHQ public :
@z"Zj 3ti unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^ L'8: K+2bNKZ0 template < typename T >
Pc{D,/EpR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lMAmico {
$UW!tg*U& return FuncType::execute(l(t));
heoOOP(# }
SFoF]U09 (Tp+43v template < typename T1, typename T2 >
z:9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xou7j
{
Dntcv|%u return FuncType::execute(l(t1, t2));
$D5[12X }
6CO>Tg:% } ;
KIn^,d0H y$s}-O]/- L`FsK64@ 同样还可以申明一个binary_op
)<G>]IP< d|TRP,y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
seY0"ym&e class binary_op : public Rettype
2g-'.w {
Y?%MPaN: Left l;
RBr Right r;
@dX0gHU[c public :
U#G
uB&V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_tL+39 u acB,u& template < typename T >
OzBo*X/p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QNFA#`H {
KQi9qj return FuncType::execute(l(t), r(t));
C yC<{D+ }
FMY
r6/I oV?tp4& template < typename T1, typename T2 >
~cSC-|$^& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.6!]RA5!= {
J&^r}6D return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1w+OnJI? }
JeMhiY} } ;
,iCd6M{ o"[P++qd nhk +9 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
NrVQK}%K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
dDW],d}B; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_jH1Mcq 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
g-mK(kY4p 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mDipP 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RTA9CR)JP4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H;*:XLPF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
!IoD";Oi 下面是修改过的unary_op
':[+UUC@ [=e61Z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[#j|TBMHM class unary_op
)ty
*_@N0 {
+<:p`% Left l;
gb@Rx S)VuT0 public :
@l"GfDfL9 Y~=5umNSX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h1fJ`WT6, r-]R4#z> template < typename T >
@`}'P115@ struct result_1
{xEX_$nv {
DBCL+QHA typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9foQ0#R } ;
4}580mBc f:7Y template < typename T1, typename T2 >
++,mM7a struct result_2
Ze WHSU
{
TuIeaH% x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8i-?\VZD } ;
a9QaF s" @pytHN8( $ template < typename T1, typename T2 >
1{o
CMq/v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-#<,i' {
z-7F,$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\Zoo9Wy
}
!"2OcDFx \nkqp
template < typename T >
&o4L;A#& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_I{&5V~z {
b%$S6. return OpClass::execute(lt(t));
UeHS4cW }
lBQ|= rUlpo|B } ;
'U1r}.+b> "j$}'uK< [FiXsYb.8 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
q6j]j~JxB 好啦,现在才真正完美了。
/unOZVr( 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q2rZMK m
7 Fz&bN template < typename Right >
H:[z#f|t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3J'a {
Y#]Y$n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
d_5h6Cz4 }
TlBLG.-^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
/cI]Z^& k[v n: vZ]gb$ {B\.8)&8 &-cI| 十. bind
MIR17%G 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。
Q&QR{?PMD 先来分析一下一段例子
g LpWfT29V w_U5w tD4IwX int foo( int x, int y) { return x - y;}
@~63%6r#4M bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zZiB`% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(O`=$e 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+IS$Un 我们来写个简单的。
r<|\4zIo/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>F-J}P 对于函数对象类的版本:
3\(s=-vh /$9/,5|EA template < typename Func >
n]j(tP struct functor_trait
#=O0-si]P {
B;K{Vo:C typedef typename Func::result_type result_type;
!)\`U/.W
} ;
xE6y9"}!h 对于无参数函数的版本:
s?`)[K'- /`s^.Xh template < typename Ret >
P@5^`b| struct functor_trait < Ret ( * )() >
DV%tby {
$%t{O[( typedef Ret result_type;
fi?[ e?|c@ } ;
%pwm34 对于单参数函数的版本:
MfL q
h ^k)f oD template < typename Ret, typename V1 >
kW,yZ.?f struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T|{BT!
W1E {
|f>y"T+1 typedef Ret result_type;
9*2hBNp+ } ;
!Uj !Oy 对于双参数函数的版本:
+Nza@B d cnIy*!cJs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[9LYR3 p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vuAAaKz {
g|+G(~=e| typedef Ret result_type;
P&F)E#Sa } ;
N%?o-IY 等等。。。
'[juPI(! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
yNDyh u8W*_;%: template < typename Func >
$ o t"Du struct func_return
DI&xTe9k {
)Z;Y,g template < typename T >
qC6Q5F struct result_1
aIfog+Lp {
3oKqj> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*e8V4P } ;
O]PfQ tlcA\+%) template < typename T1, typename T2 >
}6S4yepl struct result_2
>`NM?KP s {
? {l2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m+u>%Ys` } ;
%(kq Hxc } ;
.i. |wY vj_oMmjKw k|lxJ^V# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BF_k~ JPpYT~4 template < typename Func, typename aPicker >
z%AIv% class binder_1
J%A`M\ {
\hq8/6=4s Func fn;
\u /5&[; aPicker pk;
5Px.G* public :
IB?A]oN1{ Xt7'clr template < typename T >
'&9a% struct result_1
yNT2kB' {
_cJ{fYwYU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E8j9@BHU[r } ;
i;tA<-$- 3jn@ [ m template < typename T1, typename T2 >
%-*vlNC ) struct result_2
*K98z ? {
Bdg*XfXXk typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M84LbgGM% } ;
2h:f6=)r/u 05zHL j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~XxD[T5 C=m Y template < typename T >
D-~Jj&7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zk/!#5JtK {
.ClCP?HG return fn(pk(t));
6X jUb }
-j$l@2g template < typename T1, typename T2 >
%F 4Q| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g SwG=e\ {
QbNv+Eu5 return fn(pk(t1, t2));
jQr~@15J# }
$XI<s$P%(% } ;
PRLV1o1# ljis3{kn"" bOFLI#p& 一目了然不是么?
0iE).Za0g 最后实现bind
eHJ7L8# b{ozt\: M ."^dJ |fN template < typename Func, typename aPicker >
_Pz3QsV9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N4v)0 {
2(rZ@Wl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&B2c]GoW }
w2,T.3DT =%u|8Ea*` 2个以上参数的bind可以同理实现。
NY;UI(<] 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。
q7]WR(e qB39\j 十一. phoenix
LAKZAi%O0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~ghz%${` :^s7#4%6 for_each(v.begin(), v.end(),
%~;Q_#CR/K (
^hHeH:@ do_
{UmCn>c [
8k1r|s@d cout << _1 << " , "
ygW@[^g ]
'f}S,i +q .while_( -- _1),
]p*)
PpIl cout << var( " \n " )
:fYwFD( 9 )
@r]s9~Lx9 );
48ma&f; =qtoDe 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)e2IT*7 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`p{!5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vg.%. ~!9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g
Oj5c bGi_",
8 !bcbzg2d& template < typename Cond, typename Actor >
} >w class do_while
Ntnmd {
D+)=bPMe Cond cd;
0;h1LI) Actor act;
N.G*ii\ public :
UjDF template < typename T >
yKB[HpU- struct result_1
`I>K? {
s4gNS
eA typedef int result_type;
UvZ@"El } ;
;a3nH ,4Fqvg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
XeSbA ?R]y}6P$ template < typename T >
ye|a#a9N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oyt//SE {
05KoxFO? do
T"H)g {
JZ%F act(t);
$vLV<
y07 }
,/:a77 while (cd(t));
bQy%$7UmX, return 0 ;
P082.:q" }
2E2}|:
||& } ;
rH9}nL bXH^Bm 0#[f2X62B 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
VDKS_n 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。
kxW>Da<6 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。
!"J#,e| 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。
uK:-g,; 下面就是产生这个functor的类:
dT)KvqX eM+;x\jo? -z0{\=@#m template < typename Actor >
!NYM(6!( class do_while_actor
gc@#O#K~h^ {
&7w>K6p Actor act;
n+qVT4o public :
T4=3VrS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n]DN xC@b 0['"m^l0S template < typename Cond >
U('<iw,Yy picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.Sr:"S rT } ;
R-Q1YHUQM )SX6)__ 3EVC8ue
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ke?gz:9j 最后,是那个do_
0BCGJFZ{ OJsd[l3xR m6r )Z5}f class do_while_invoker
),]2`w&k {
H@MFj>~ public :
[-t> G!) template < typename Actor >
'95E;RV& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)6>|bmpU {
MpA;cw]cI/ return do_while_actor < Actor > (act);
zg7l>9Sc }
'n[+r}3 } do_;
+qUkMx J`q}Ry; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
vA;F]epr! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~$4.Mf,u 最后来说说怎么处理break和continue
aGe(vQPi9 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。
q[7d7i/r6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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