一. 什么是Lambda
wVA|!>v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b~C$R[S 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
rspayO<]3 >(tn "2 /Go
K}W} Uo_tUp_Q class filler
]Lqt(c {
p'?w2YN/ public :
8{Fm[
%" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8?Y[' } ;
Vjm_F!S ])#\_'fg %im#ww L% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
,rwuy[Q8 '!Kf#@';u xq-$\#O nxap\Lf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$
Cjk 3Gr&p6 AdoZs8Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
w,j cm; {sv{847V rp:wQH7 <B&R6<]T 二. 战前分析
k6?cP0I)5 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。
VzRx%j/i 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
j%*7feSNC =OV2 uq fd8#Ng"1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%xyX8c{sP /* --------------------------------------------- */
-#A:`/22 vector < int *> vp( 10 );
c;I, O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+MO E /* --------------------------------------------- */
gKb0)4 AK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
88a<{5
:z /* --------------------------------------------- */
e}cnX`B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xQlT%X;' /* --------------------------------------------- */
H.J5i~s
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fRg=!<#% /* --------------------------------------------- */
8<)$z?K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Oz:ZQ M OalP1Gy 2+92Q_+ _8h8Wtif 看了之后,我们可以思考一些问题:
bn 4
&O 1._1, _2是什么?
c8QnN:n 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
-Ubj6 t_K 2._1 = 1是在做什么?
.1*DR]^` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#DP7SO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2Q$\KRE f'dK73Xof 7-9;PkGG.A 三. 动工
=!-5+I#e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~ |,e_
zA _&
4its t&814Uf&\ D)&o8D` template < typename T >
DQ=N1pft2v class assignment
A@$fb}CF {
iIU(
C.I T value;
FyEDt@J public :
%N~CvN@T assignment( const T & v) : value(v) {}
VVrwOoCN template < typename T2 >
n'64;J5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q59/ex } ;
Bx X$5u {u30rc" c%YDt` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A:Rw@B$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!J.rM5K d0C8*ifFO
'=TTa ixOw=!@ class holder
r2G*!qK*1 {
"jU public :
bBE^^9G=Z template < typename T >
}g,X5v?W assignment < T > operator = ( const T & t) const
D$_8rHc\A {
&R\XUxI return assignment < T > (t);
ehc<|O9tY }
@&/\r
7
' } ;
?2~U2Ir]: ] EyeBF)$ NFoZ4R1gy 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:
cy:;)E>/ $ WFhBak8 static holder _1;
eECj_eH- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!5;t#4= I>m;G
` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PbUI!Xqe` 而不用手动写一个函数对象。
qU6BA\ZL 712=rUI%! c57b f nJ# XVlHc 四. 问题分析
>7FSH"8[, 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。
E2yz=7sv5 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。
G(i\'#5+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l Z~+u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]b\WaS8I 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Rk[8Bd?
iH _"W+dq 五. 问题1:一致性
*7vue"I*Z 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?|
By/bVZks 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Pt3[|4L ~M[>m~8 struct holder
O&P>x#w {
:Ba-u //
OX,F09.C template < typename T >
&@'V\5G T & operator ()( const T & r) const
v =+k"gm6 {
)K.R\]XR return (T & )r;
CI1m5g [P }
S^g]:Xh& } ;
cd"wNH- 2TCRS#z 这样的话assignment也必须相应改动:
`hF;$ g Np-f template < typename Left, typename Right >
\R;K>c7= class assignment
@5*xw1B {
ZmO'IT=Ye Left l;
}Ch[|D=Wd6 Right r;
wL|7mMM, public :
hd=j56P5P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
= P8~n2V template < typename T2 >
IgiqFV{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<\xQ7|e } ;
@{de$ODu lvig>0:M 同时,holder的operator=也需要改动:
G\IocZ3Gz |x[$3R1@ template < typename T >
r2)pAiTM* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bn|DRy {
A@{ !:_55 return assignment < holder, T > ( * this , t);
L3' \r }
<wqRk< =tP$re";o 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。
I1J)#p%H. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.i\wE@v 1#kawU6[] return l(rhs) = r;
%[+/>e/m 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。
>|S>J+( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
V?WMj
$l< gNi}EP5> template < typename Tp >
:Q#H(\26r class constant_t
o[H\{a> {
|<2JQ[] const Tp t;
iqlVlm>E public :
vD"_X"v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8ST~$!z$ template < typename T >
/T4VJ{D const Tp & operator ()( const T & r) const
}W)Mwu'W {
qFGB'mIrFz return t;
.k|-Ks|d| }
jS}'cm- } ;
aliQ6_ \c'%4Ao 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!}C4{Bgt* 下面就可以修改holder的operator=了
_fe0, CYMM*4# template < typename T >
]qF<Zw7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%G^(T%q| m {
4I+.^7d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k.h^ $f }
olslzXn7o +&zb^C`J 同时也要修改assignment的operator()
oO}>i0ax* X$ejy/+. template < typename T2 >
s:G[Em1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U
&f#V=Rg 现在代码看起来就很一致了。
CJtr0M<U+ \_)02ZT: 六. 问题2:链式操作
nN!vgn
j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
la1D2 lM 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。
MH2OqiCI 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。
<m:4g
,6 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。
{m>~` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
sL;z"N@PK SIJ# ?0, template < typename T >
V&$ J; struct result_1
fjF!>Dy
{
G<Th<JF)Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
k^~@9F5k } ;
gA|!$EAM kz3?j< 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
s-Q7uohK cG<Q`(5~ template < typename T >
H{&a)!Ms struct ref
m.|qVN {
+YkmLD typedef T & reference;
v_[)FN"]Y. } ;
F?!};~$=Z template < typename T >
&3+1D1"y/ struct ref < T &>
_?*rtDzIM {
Jq=X!mTd. typedef T & reference;
A;b=E[iv } ;
Uv#>d}P c
g3Cl[s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/[p?_EX@ #%9oQ6nO template < typename T >
*tIdp`xT/T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m[//_TFf] {
-%7Jj;yA return l(t) = r(t);
jcT{ugpq }
0 m)-7@ 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。
" {,\]l&o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A?^A*e yd{Y}. 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
K*J4&5?/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ski1f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
MxFt;GgE8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`ja`#%^\u 最后的布局是:
8T!fGzHx Add
$4#=#aKW. / \
<yPq;#z(! Divide 5
mdmZ1:PBM / \
YMd&To 0s _1 3
a
5~G 似乎一切都解决了?不。
/gMa" 5?, 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
OtrXYiKB
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#VP-T; Ahe OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
8ItCfbqa6 ?[a7l:3-[ template < typename Right >
|>jqH @\P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7TMDZ* Right & rt) const
"\wDS2M) {
FB?q/ _ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%Q>~7P }
Q>06dO~z8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JI{OGr XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1"~O"m sb 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Q 37V! 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ySPlyhGF 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
WOe{mwhhj 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
zz+M1n-;o 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
4w?]dDyc% @ ~0G$ template < class Action >
T<9dW?'| class picker : public Action
kHz+ZY<? {
;%3thm7+ public :
9!Q
$GE?vl picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q0[CH~ // all the operator overloaded
YFC0KU } ;
]k3GFPw 6KZ8 .m}: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5 O{Ip- 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
{ c6DT troy^H template < typename Right >
>qh>Qm8w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Dn{19V.L {
TA-(_jm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p:
Q%Lg_I }
a{%52B" &)fhlp5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Sl+jduc 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
;N> {1 /S2p ``E+ template < typename T > struct picker_maker
~Q{[fy= {
!)l%EJngL typedef picker < constant_t < T > > result;
6@ (k8<3 } ;
nEZ-h7lzl( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q:D0$YY0 {
o q'J*6r typedef picker < T > result;
)U/@J+{{ } ;
fjz2m lN=m$ J 下面总的结构就有了:
~8n~4 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。
eaZ)1od 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。
T[8"u<O96 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\V!X& a 至此链式操作完美实现。
MU^xu&MB S9F]!m^i [/#k$- 七. 问题3
{TcbCjyw 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
4BUK5)B iJynR [7 template < typename T1, typename T2 >
,&pF:qlF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I,`D& {
h9)]N&07b return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2Xq!'NrS }
x:&L?eOT tp,mw24 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ngH~4HyT c?3F9w# template < typename T1, typename T2 >
ck4T#g;= struct result_2
9DP75 ti {
;29X vhS8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<EM LiiNY } ;
U
K]{ ]- xhVq 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
JQvQm|\nc 这个差事就留给了holder自己。
NXG}0`QVT xa%ktn {bq-: CZe template < int Order >
j}x
O34 class holder;
;^H+
|&$> template <>
a?Qcf;o class holder < 1 >
O]4
x;`) {
:R _#'i public :
{ P\8g8 template < typename T >
>i#_)th"U! struct result_1
9rvxp; {
KohQ6q typedef T & result;
5yN8%_)T } ;
bZ@53 template < typename T1, typename T2 >
Xy(SzJ% struct result_2
D*2p {
$d"f/bRWy typedef T1 & result;
sR0e&Y } ;
qKb-aP- template < typename T >
!kk %;XSZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uZ39Vx {
Y_ ;i return (T & )r;
x#}eC'Q }
576-X_a, template < typename T1, typename T2 >
AB|VO4-? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kBQenMm {
:
1f 5;]%N return (T1 & )r1;
V/wc[p
~ }
r7BH{>- } ;
?}>Z_ (" #o |&MV_j template <>
a.*j8T class holder < 2 >
A ** M"T {
<cS7L0h public :
o B}G^t template < typename T >
@ke})0`5 struct result_1
^1&
LHrT {
"jN-Yd,z typedef T & result;
`/j|Rb|eow } ;
`0WA!(W template < typename T1, typename T2 >
H2R^t{w struct result_2
] GPz>k {
~9'4w-Sy typedef T2 & result;
{{)[Ap) } ;
*/dsMa template < typename T >
`]I5WTt*X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N(/<qv {
5Yibv6:3a return (T & )r;
ALieUf }
[<1+Q =; template < typename T1, typename T2 >
[q{Txe typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3 BhA.o {
L-:L=
snO return (T2 & )r2;
tJF~Xv2L! }
GBOmVQ $Hb } ;
3V!&y/c< d`][1rZk &Or=_5Y` 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
G#n)|p 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5z mHb 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(<~R[sT| >oaEG5%d return l(i, j) = r(i, j);
L<>NL$CrN 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NHVx!Kc *RE-K36m|u return ( int & )i;
|[7$) $ return ( int & )j;
cb&In<q 最后执行i = j;
teNQUIe- 可见,参数被正确的选择了。
I=Dk'M ymVd94L 4bjp*1 *] 7,VWvmWJex bh6wI%8H 八. 中期总结
+dpj? 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:
^dKaa 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6e-h;ylS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'#
2J?f' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4J2F>m40 GoA>sK T@.m^|~ t>u9NZt G ~vZzKRVS u,9U0ua@; 九. 简化
Im1qWe 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。
L*oLKigT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]=VI"v<X 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:
>w;W&[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0$Db@ +-*/&|^等
*(.^$Iq4 2. 返回引用。
s-S"\zX\D =,各种复合赋值等
M\4;d # 3. 返回固定类型。
BQ)43Rr> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[ +@<T) 4. 原样返回。
Lk+1r8 operator,
\I{A33i2w 5. 返回解引用的类型。
rX
d2[pp operator*(单目)
Y]0y
-H 6. 返回地址。
m:<3d]L operator&(单目)
T>o# *{qn 7. 下表访问返回类型。
8=AKOOU7> operator[]
~7lvY+k)< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<?}g[]i operator<<和operator>>
0|vWwZq 'MlC
1HEp 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。
Zpd>' ${4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2Yjysn \uIC<#o"N template < typename Left >
5i&V ~G struct value_return
rmoEc]kt] {
2~'quA template < typename T >
%K,,Sl_ struct result_1
n=MYv(Pp} {
jM<Ihmh| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7B :aJfxM } ;
L%Hm#eFx ?q&mI* j! template < typename T1, typename T2 >
," R_ve struct result_2
'F~SNIay {
;$;/#8`> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p5BcDYOw` } ;
/YR$#&N2 } ;
f|E'eFrFk 0~+:~$VrT tC~itU=V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0R%58,R x" T^>Q 下面我们来剥离functor中的operator()
F+r6/e6a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ik)Q0_<a mmK_xu~f28 return l(t) op r(t)
U<gw<[>f return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)$g/PQ return op l(t)
}PuO$
L return op l(t1, t2)
:AGQkJb return l(t) op
Im#$iPIvT return l(t1, t2) op
Z%Kj^
M return l(t)[r(t)]
8r,%! 70 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|th )Q _xsYcw~) 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:
[AwE 单目: return f(l(t), r(t));
06;{2&ju< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[ RuY' 双目: return f(l(t));
dj]N59< return f(l(t1, t2));
6*Qpq7Ml 下面就是f的实现,以operator/为例
xb>+~5 9: yp/*@8%_E struct meta_divide
Rw%KEUDm {
z<*]h^!3 template < typename T1, typename T2 >
w5\)di static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\}W.RQ^3 {
2uEu,YC return t1 / t2;
N*W.V,6yH }
#1k,t } ;
ocUu u6RHn;b 这个工作可以让宏来做:
_=#mmZkq 58,mu#yq6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;zODp+4@Q template < typename T1, typename T2 > \
"(GeW286k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w ?aLWySYT 以后可以直接用
(H^o8J
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LPF?\mf ^4 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
&9tsk#bA.g (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。。。)
@RW%EXKt Vo[4\h#$ ,Nh X% 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
RPwSo.c4 !}?]&[N= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;GSj}Nq class unary_op : public Rettype
eNb =` {
-`&;3
7 Left l;
RqR X public :
{wySH[V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f5Oh# ,fRb6s- template < typename T >
gw:BKR'o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u)-l+U. {
KivzgNz return FuncType::execute(l(t));
AaVlNjB }
M-hnBt
KW\`&ki template < typename T1, typename T2 >
\)*qW[C$a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H#K|SSqY? {
,H8Pmn? return FuncType::execute(l(t1, t2));
7
pV3#fQ }
C.O-iBVe# } ;
10(N|2'q uQCS%|8C ]LjW,b" 同样还可以申明一个binary_op
Re_.<_$ t|%ul6{gz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=9-c*bL class binary_op : public Rettype
vr$[ {
'"Gi&:*nQ< Left l;
ko$R%W&T Right r;
=8-e1R/ public :
-L@=j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4j5plm= D@e:Fu1\R template < typename T >
KC'{>rt7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ND*5pRzvp {
%0QYkHdFR` return FuncType::execute(l(t), r(t));
IV76#jL }
#%~wuCn<K A7se#"w template < typename T1, typename T2 >
O#g31?TO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lf 3W:0K {
Ox RzKT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2\n6XAQ* }
qW*)]s)z } ;
G8VWx&RE ! WNr09` }tN"C 3)@ 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
Flsf5 Tr0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zK v}J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}/|1"D 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。
rnUe/HjH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:B
im`mHl 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。。。
\TjsXy=:) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P$Nwf,d2u 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
LvS` 下面是修改过的unary_op
bA:abO SX#ATf6# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0t8-oui class unary_op
[LE_lATjU {
3$_wAt4w Left l;
Ktoxl+I? L fhd02 public :
%VgR * r?{tBju^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6B=J*8
Hs sHNt>5p template < typename T >
cOSUe_S0w[ struct result_1
TeHR,GB {
^VD14V3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;-59#S&?tB } ;
2]|+.9B sNWj+T template < typename T1, typename T2 >
/}Max@.` struct result_2
k#
/_Zd {
kjH0u$n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1:?WvDN= } ;
\7RP6o 'Q# KjY template < typename T1, typename T2 >
]. eGsh2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V<b"jCXI {
HQ"D>hsuU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*&7Av7S }
@<_4Nb b?z 8Yp6 template < typename T >
LaRY#9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8D-g%Aj- {
Zi^&x6y^ return OpClass::execute(lt(t));
gqE{ }
@l 1 piz8 K:mb$YJ& } ;
uv, t(a.^ _15r!RZ:1 :2La, 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
I_Q '+d 好啦,现在才真正完美了。
>Py=H+d!j 现在在picker里面就可以这么添加了:
WlU5`NJl]2 mAz':R[ template < typename Right >
}2}hH0R picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"[76>\'H {
>k"/:g^t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
DEIn:d }
#8cY,%<S] 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。
,`K'qms VK8 5A e tY9Pq WSL_Dc tR1
kn&w 十. bind
~Os~pTo 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。
ip~PF5 先来分析一下一段例子
^b'[81% A >Js`s m8.sHw int foo( int x, int y) { return x - y;}
99vm7"5 hQ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=F6J%$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
t68h$u 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
_&P![o)x 我们来写个简单的。
b2hB'!m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
dF"Sz4DY# 对于函数对象类的版本:
5TqX;=B ~nw]q<7r template < typename Func >
/_v@YB!0 struct functor_trait
D3$}S{Yw1 {
El,p}Bi. typedef typename Func::result_type result_type;
M(xd:Fa? } ;
;a2TONW 对于无参数函数的版本:
42mdak}\ C*=#=.~~{ template < typename Ret >
p "u5wJ_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ji gc@@B. {
.M!HVq47m typedef Ret result_type;
d
n3sh< } ;
R["_Mff 对于单参数函数的版本:
^8-CUH\ s-[ _% template < typename Ret, typename V1 >
xDm^f^}> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=JY9K0S~ {
wj/OYnMw typedef Ret result_type;
}sZme3*J[ } ;
!>TH#sU$ 对于双参数函数的版本:
s+l)Q d
H]'&&M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
m
z) O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H1]G<N3 {
&Nl: typedef Ret result_type;
(bY#!16C: } ;
Y;G+jC8
等等。。。
N^H~VG&D( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ewN!7 zQ&`|kS template < typename Func >
\:, dWLu struct func_return
P
>HEV
a {
va[@XGaC3 template < typename T >
)Z2HzjE struct result_1
X H,1\J-S {
F<VoPqHq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q0s!]Dk } ;
N;Wm{~Zhb 8wMu^3r template < typename T1, typename T2 >
&N.D!7X struct result_2
eJlTCXeZ| {
3!ZndWSHV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A@^Y2:pY } ;
d#'aT mu! } ;
-AWL :< i{vM NI{ .-Yhpw>f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ksr.' ;rC)*=4# template < typename Func, typename aPicker >
NBU[> P class binder_1
\$Lr L {
E]/` JI'% Func fn;
&==X.2XW aPicker pk;
hE@s~~JYd public :
$)8b)Tb /{QR:8}-Q template < typename T >
l.NV]up+ struct result_1
lu2"?y[2 {
<?znk8| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6qp2C]9= } ;
kqdF)Wa am kwF4I)6 template < typename T1, typename T2 >
1w*DU9f struct result_2
U 51C /A {
Q4i@y6z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;w--fqxVl } ;
SkU'JM7<95 G;Jqby8d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^U OVXRn tj7{[3~-[ template < typename T >
FtHR.S=u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IY jt*p5 {
rXgU*3RG return fn(pk(t));
w eu3c`-a }
9=D09@A%e template < typename T1, typename T2 >
X} <p|P+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^FJ.C|l( {
y(!J8(yA return fn(pk(t1, t2));
`IN/1=]5 }
AM?62 } ;
`0'Bg2' 2vbm=~)$F xd
}g1c 一目了然不是么?
e!BablG[ 最后实现bind
walQo^< ]N<:6+ BUhLAO
template < typename Func, typename aPicker >
Y;n;7M<F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P4H%pm{- {
2g?O+'JD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8y:c3jzP_ }
33/aYy g<d#zzP"T 2个以上参数的bind可以同理实现。
A|Z'\D0 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。
o$disJ CI%4!K;{ 十一. phoenix
uv>T8(w Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Vm+e% vMT:j for_each(v.begin(), v.end(),
"'i" @CR (
}fzv9$]$ do_
rsSE*(T
t [
)}`3haG cout << _1 << " , "
{6E&\ ]
r92C^h0 .while_( -- _1),
@-9u;aL cout << var( " \n " )
HH`G/(a )
(rDB|kc^7 );
T;{M9W+ c^Y&4=>T 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:
wlvh DJ 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
e[`u: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Qqju6} + 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P01o: /} {-FS+D` ^dc~hD template < typename Cond, typename Actor >
!w+A3Z>V class do_while
Pi^5LI6JW {
=6o,{taZ.~ Cond cd;
_@-D/g Actor act;
YS7R8| public :
IG}`~% Z template < typename T >
iobL6SUZ struct result_1
5 *w
a {
#a :W typedef int result_type;
Nhq&Sn2 } ;
gA`x-` N^u,C$zP9C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dM|&Y6 7*D*nY4+ template < typename T >
MJxTzQE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*cNqgw#\qL {
*C>B-j$ do
b ] W^_ {
SiBhf3
act(t);
=Tdh]0 }
5|I2 while (cd(t));
e7fA-,DV return 0 ;
S w<V/t }
s*blZdP } ;
HkgmZw, X^pxu6nm- c_oI?D9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[;IW'cXNq 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。
<M//zXa 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。
EqY e.dF, 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。
+}MV$X 下面就是产生这个functor的类:
auzrM4<tz }PdHR00^ F.nJXZnJ template < typename Actor >
G'*_7HD class do_while_actor
zP[_ccW@ {
_3G;-iNX; Actor act;
m%mA0r
public :
?B&Z x-krd do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!y1]S .; t6zc$0-j" template < typename Cond >
*""JE'wG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\M@9#bd } ;
@ P[o N{lj"C]L /hC[>t< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jQrj3b.NC3 最后,是那个do_
[P'crV,m ?zypF 5a 5P?7xRA class do_while_invoker
Sk*-B@!S {
.*9+%FN public :
@PYCl template < typename Actor >
aFZu5-=x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v^Vr^!3 {
XET'XJWF% return do_while_actor < Actor > (act);
8(.DI/ }
;B8#Nf } do_;
>lD*:#o )kMA_\$, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
gnAM} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s n|q
EH 最后来说说怎么处理break和continue
m
6Xex.d 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。
!^o(?1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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