一. 什么是Lambda
j?tE# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$pPc}M[h 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,
$5ea[nc d+h~4'ebv +`S_Gy evE:FiDm(j class filler
r;(^]Soz {
_W Hi<,- public :
+Y+fM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0%rE*h9+ } ;
wmbG$T%k (@BB@G AVz907h8 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:
2sqH
>fen (G{:O ou)0tX3j "kc%d'c( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0"\js:-$ yHf^6|$8 Ug#B( }/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6R3/"&P(/# Y*jkUQ C@XnV=J F6DVq8f9 二. 战前分析
d@ZXCiA}, 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。
H2g#'SK@ 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
{P?p*2J' ;l `(1Q/ `]6W*^'PD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c.-dwz /* --------------------------------------------- */
?`
ebi|6 vector < int *> vp( 10 );
^8ilUu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?:vB_@ /* --------------------------------------------- */
{^:i}4ZRl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^5!"[RB\ /* --------------------------------------------- */
`P|V&;}K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4e[ 0.2? /* --------------------------------------------- */
_w <6o<@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w2!5TKZ` /* --------------------------------------------- */
=td(}3|D
Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BG-nf1K( !_>/ r QUXr#!rPY| XGnC8Be{4 看了之后,我们可以思考一些问题:
M@. 2b. 1._1, _2是什么?
hR[_1vuIu 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。
S[/D._5QD% 2._1 = 1是在做什么?
>"]t4]GVf 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。
cE,,9M@^ 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。
1X&scVw "Q.C1#W}. xJ\sm8 三. 动工
oB!-JX9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bM
W}.v! ,0,&
L ?[5_/0L,= up?S (.*B template < typename T >
FSZ :}Q class assignment
y>J6)F
= {
8Sf}z@~] T value;
~fpk`&nhe public :
DQN"85AIZ assignment( const T & v) : value(v) {}
w*Ze5j4@
\ template < typename T2 >
NU7k2`bqAk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TDR#'i } ;
wD pL9 q kI*f}3)Y dlV HyCW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!1+!;R@&H> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7c'OIY]., SzjylUYV 8\`otJY *U,W4>(B class holder
S }G3h a {
1[?xf4EMG public :
bFIv}c+; template < typename T >
<5c^DA assignment < T > operator = ( const T & t) const
M1Th~W9l {
{`% q0Nr return assignment < T > (t);
u&Xn#fh }
^12}#I } ;
LtDGu})1 +227SPLd !?{%9 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:
AT^MQvn
kqS_2[=] static holder _1;
=:^f6"p&Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2cJ3b
0Xx N!af1zj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iS8yJRy 而不用手动写一个函数对象。
?trqe/ 2C&l\16 (=D^BXtH| aD?ySc} 四. 问题分析
vau#?U".}> 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。
lJ4&kF=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。
5AAPtZ\lH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<K~mg<ff$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
YjeHNPf 下面我们可以对这几个问题进行分析。
PKNpR Si[xyG6= 五. 问题1:一致性
uI&<H T? 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?|
].*I Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
gm@%[ dO[pm0 struct holder
}mQh^ {
|Z{
DU(?[b //
( |Xc_nC template < typename T >
'ul~f$
V T & operator ()( const T & r) const
(L8z<id<z {
O(44Dy@2 return (T & )r;
JclG*/Wjg4 }
%-, -:e } ;
~]lVixr9 'uV;)~ 这样的话assignment也必须相应改动:
Eh?,-!SUQn C'//(gjQ-G template < typename Left, typename Right >
Vbpt?1: class assignment
zF=E5TL-,4 {
Ru^j~Cj5 Left l;
[=KA5c< Right r;
F$&{@hd public :
=5X(RGK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w}QU;rl8q template < typename T2 >
-D30(g{O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NYN(2J } ;
d"4J)+q tcS7 @^' 同时,holder的operator=也需要改动:
x[H9<&)D %'i`Chc^!; template < typename T >
/N(Ol WEp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.UJjB}4$f {
Wfyap)y return assignment < holder, T > ( * this , t);
6):^m{RH^ }
q6
Rr? x 3?:"D2 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。
d<^o@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qx3`5)ef OBmmOswg~ return l(rhs) = r;
+zLh<q 0 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。
h4dT N} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
WscNjWQ^TD FYu=e?L template < typename Tp >
)'gO?cN class constant_t
,~,{$\p {
Oe*+pReSD const Tp t;
`(7HFq<N public :
cu V}<3& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8HymkL&F template < typename T >
5PU$D`7it const Tp & operator ()( const T & r) const
*~%#
=o {
/iekww^54 return t;
{Deg1V!x> }
i=G.{. } ;
$f^ \fa[ 6S2v3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v"dj%75O?e 下面就可以修改holder的operator=了
;\Vi~2!8 /_MEb42& template < typename T >
nXuoRZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;/phZ$l {
H6PS7g" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.U:D uyT }
:.
ja~Q ]B"YW_.x2 同时也要修改assignment的operator()
5+[`x']l 5U^ template < typename T2 >
4 06.6jmv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3bp'UEF^k 现在代码看起来就很一致了。
a D,(mw-7r h5?yrti 六. 问题2:链式操作
+u:Q+PkM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,TAzJ 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。
`II/nv0jn 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。
L:g!f
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。
$|yO
mh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ch%-Cg~% y-iuOzq4 template < typename T >
\y
G// struct result_1
HFL(t] {
wKq-|yf, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_XqD3?yH4 } ;
_DK%-,Spu W 6m
oFn 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<""
fJ`7 D<2|&xaR template < typename T >
.l->O-= struct ref
:>K=kZ=k {
Ws;}D}+ typedef T & reference;
aQK>q. t } ;
)`ZTu -| template < typename T >
MWS=$N)v* struct ref < T &>
5`B!1 {
qdFYf/y typedef T & reference;
)NwIEk>Tf } ;
XY;cz ?4U|6|1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'}D$"2I* ^=nJ,-(h_ template < typename T >
rU/V~;#% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
j'V# =vH {
]~SOGAFW return l(t) = r(t);
JPX5Jm() }
CR-6}T 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。
QJaF6>m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V+mTo^ JZ5NQ)sX 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
"@JSF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
X~O2!F _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xsq+RBJi +5 调用divide的对象返回一个add对象。
' ju{j`b 最后的布局是:
S;vE% Add
2U-F}Z / \
0"~`U.k~M Divide 5
,h'q}5 / \
8jE6zS}m _1 3
0~{& 似乎一切都解决了?不。
l0m\2Ttf 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。
$~|#Rz%v 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
:dtX^IT OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Sn\S`D 7B`,q-x. template < typename Right >
y~ JCSzpU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a_UVb'z Right & rt) const
k:Iz>3O3] {
S0_#h) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BTwLx-p9t }
m8q3Pp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7[wHNJ7)r XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
>4A~?= 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5V5E,2+
0 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
cC.=,n 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
LCrE1Q%VP 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
vxxa,KR/y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
y;+5cn C f#RI&I\ template < class Action >
Mt@P}4 class picker : public Action
?d*0-mhQ, {
GUJaeFe public :
\4RVJ[2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
qV%t[> // all the operator overloaded
#OKzJ"g } ;
I<q=lK *RQkL'tRf Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"JLKO${ Y 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:
.!ThqYo {
jnQoxN template < typename Right >
}U=|{@% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
q$$:<*Uy {
LLn,pI2fL{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$'I+] ; }
6B)3SC }E 5oa\1u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2 0Xqs, 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。
h*_h M1 *; "5]Fl8c?
template < typename T > struct picker_maker
_`>F>aP {
D}SYv})Ti typedef picker < constant_t < T > > result;
EK^B=)q6:W } ;
;- D1n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bwjjwu& {
biCX:m+_? typedef picker < T > result;
?=:wIMV
} ;
yJx{6 KgtMrT5<q 下面总的结构就有了:
stDrF1{ 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。
fUh7PF% 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。
D"WqJcDt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,?"cKdiZ 至此链式操作完美实现。
pKf]&?FX |kwBb>V (3YI> /# 七. 问题3
_zG9.?'b3 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。
$M F
U9<O )$#]h]ac template < typename T1, typename T2 >
OW(45 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cTO\Vhg {
8Wn;U!qT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wN [mU }
;2||g8' -c-#1_X5 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:
C WJGr:}& {Mc^[}9 template < typename T1, typename T2 >
bkQEfx. struct result_2
Vy;f 4;I{ {
<MgR
x9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2 %YtMkC5 } ;
>uS?Nz5/ bi:m;R 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?
0f.rjd 这个差事就留给了holder自己。
_jV(Gv' G.2ij%Zz " gB. template < int Order >
?@U7tNI class holder;
].f28bY template <>
G3{t{XkV class holder < 1 >
TqbDj|7`R {
u<x2"0f public :
}cK<2J# template < typename T >
.\kcWeC\ struct result_1
2BLcun {
7\sJ=* typedef T & result;
D8a[zXWnc } ;
k r0PL)$ template < typename T1, typename T2 >
#hEN4c[Ex struct result_2
W+
tI(JZ {
vkdU6CZO typedef T1 & result;
ze!S4&B } ;
+8e~jf3E1 template < typename T >
| ,bCYK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
__p\`3(,' {
E DuLgg@ return (T & )r;
Qe=,EXf }
k!e \O> + template < typename T1, typename T2 >
6LUO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c}iVBN6~.< {
yc.Vm[! return (T1 & )r1;
VUXG%511T }
uT8@p8 } ;
t^HQ=*c lv_|ws template <>
K!/"&RjW. class holder < 2 >
(pBOv:6 {
i"=6n>\ public :
1O
bxQ_x template < typename T >
Sa!r ,l struct result_1
]3@6o*R; {
pkjf5DWp typedef T & result;
I@VhxJh } ;
#s JE{Tb template < typename T1, typename T2 >
p[BF4h{E struct result_2
kt8P\/~*i {
V[-4cu,Ph^ typedef T2 & result;
3L$_OXx } ;
-%]O-' template < typename T >
k=,,s(]tx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QUL^]6$ {
@OOnO+g return (T & )r;
7n*,L5%?]4 }
9-;ujl?{ template < typename T1, typename T2 >
jU2Dpxkt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`}:q@:% {
cstSLXD return (T2 & )r2;
,1'9l)zP }
}Z
T{ } ;
$:M *$r^u Jy)E!{#x wD|,G!8E2 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> >。
#L}YZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
uGm~ Oo 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Bq~!_6fB 0z)
8i P return l(i, j) = r(i, j);
O)n LV~X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'< ]:su+ 7.fpGzUM return ( int & )i;
WPVur{?< return ( int & )j;
_jK
最后执行i = j;
zoXCMBg[ 可见,参数被正确的选择了。
h&eu}aF x\t)uM% r\7F}ZW/ =[%ge{ ,t :USN`" 八. 中期总结
*Dr -{\9 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:
12 HBq8o 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`]^0lD=eI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
WF0%zxg ] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
UpL1C~& BrYU*aPW; ,4oYKJ$+h x2p}0N E"!I[ yM$@*od 九. 简化
&7* |rshZ 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。
)i8Hdtn 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;AV[bjRE\ 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:
n>]`8+a~%X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C"bG?Mb +-*/&|^等
`f.okqBAh 2. 返回引用。
Fu4LD-# =,各种复合赋值等
^lVZW8 3. 返回固定类型。
,KvF:xqA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Uc,D&Og 4. 原样返回。
6^U8Utx operator,
_DPWp,k<~ 5. 返回解引用的类型。
ylm*a74-X operator*(单目)
i
oX [g 6. 返回地址。
n%;wQ^ operator&(单目)
c$?(zt; 7. 下表访问返回类型。
tins.D operator[]
:V1ttRW}52 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
eliT<sw8 operator<<和operator>>
A/n-.ci i^j1i 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。
0$)CWah 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2e_ssBbb E(DNK template < typename Left >
~hi \*W6jg struct value_return
S9~X#tpKe {
5WN^8`{'3 template < typename T >
yZup4#>8 struct result_1
<a/TDW {
\_?A8F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i#/,Q1yEn } ;
~B!O
X ; MU8@?yN template < typename T1, typename T2 >
0zrgK;9 struct result_2
DG&
({vy {
(XtN3FTY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
eQh@.U*S) } ;
IS *-MLi } ;
v ~|~&Dwq |l\&4/SJ -#0(Jm' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ewjzm,2 N{ L'Q0! 下面我们来剥离functor中的operator()
H&K(,4u^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i}cqV
B?r 9>gxJ7pY return l(t) op r(t)
r{y&}gA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l,cnMr^.W return op l(t)
ks92-%;: return op l(t1, t2)
~{Gbu oH return l(t) op
sT.;*3{ return l(t1, t2) op
H4%2"w6|! return l(t)[r(t)]
0V*B3V< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sywSvnPuYZ Hc?8Q\O: 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:
RbPD3&. 单目: return f(l(t), r(t));
/Y=Cg%+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
f4A;v|5_ 双目: return f(l(t));
=l6aSr return f(l(t1, t2));
cj
?aCVa 下面就是f的实现,以operator/为例
rG7E[kii AY]dwKw struct meta_divide
!|!k9~v! {
WXJEAje template < typename T1, typename T2 >
3r{3HaN(^' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RmF,x9 {
\G}02h return t1 / t2;
0#\K9|. }
i?+ZrAx> } ;
?:@13wm |wF_CZ*1 这个工作可以让宏来做:
q-7C7q ZAe'lgS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X.~z:W+ template < typename T1, typename T2 > \
ze* =7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=Uy;8et 以后可以直接用
r\#_b4-v3h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZJL8"(/R 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
_v~c3y). (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。。。)
+ucj>g1(# G- _h 2 #G</RYM~m 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
xBba&A]= [k1N-';;; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)OjTn" class unary_op : public Rettype
i.QS(gM {
N=Q<mj;, Left l;
9f UD68Nob public :
b&q!uFP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m+66x {M2c %:yp>nm template < typename T >
Eb
8vnB# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s
&4k {
<x&0a$I return FuncType::execute(l(t));
ie<zc+*rW }
U;SReWqU 0L->e(Vf7u template < typename T1, typename T2 >
8 $5
y]%! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uD'yzR!]+ {
.bdp=vbA return FuncType::execute(l(t1, t2));
xIt' o(jQH }
Y-Iu&H+\ } ;
!H)$_d \uj |nOqy&B E[Xqyp!< 同样还可以申明一个binary_op
0.pZlv SB1j$6]OR7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;_$Q~X class binary_op : public Rettype
m1pge4* {
%}.4c8 Left l;
Iax-~{B3AY Right r;
`'W/uCpl public :
[z:.52@! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^)J2tpr;]= d_v]mfUF template < typename T >
ko-3`hX` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[j3-a4Wu {
Za[?CA return FuncType::execute(l(t), r(t));
0o2*X|i( }
;2#9q9( J&P{7a template < typename T1, typename T2 >
7Shau%2C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Dx)>`yJk$; {
Cs:?9G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[zC1LTXe }
Zr(4Q9fDo } ;
(M0"I1g|w `i!BXOOV{ z6IOVQ*r 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
[Sr^CYP( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?g{--'L DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A&?8 rc 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。
%wFz4: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%*}h{n 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。。。
h+gaKh=k+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N_:H kI6 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)
MZ2/ks 下面是修改过的unary_op
kC,=E9)O
saRYd{%+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f 7R/i class unary_op
r|MBkpcvp {
1'NJ[
C` Left l;
/M :7
A
".v+ public :
-(dtAo6 k!Ym<RD%N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=,BDd$e opXxtYC@ template < typename T >
IdS=lN$ struct result_1
qnu<"$
{
8t;vZ& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_ez*dE% } ;
@Ojbu@A t !8(I R template < typename T1, typename T2 >
+TZVx(Z&A struct result_2
Af"p:;^z {
v~*Co}0OB typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~xa yGk } ;
70GwTK.{~ =.`:jZG template < typename T1, typename T2 >
|Q(3rcOrV" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pqCp>BO?O {
xA'RO-a}h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(+CNs }
_4f=\
UVd
^tg template < typename T >
b FMBIA| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{X\%7Zef+ {
4<j7F4 return OpClass::execute(lt(t));
*V`E)maU }
;b5^)S .GSK!1{@ } ;
8I}ATc
"X(9.6$_ !b"2]Qv 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
w
t6&N{@ 好啦,现在才真正完美了。
0{OafL8&l 现在在picker里面就可以这么添加了:
%p(X*mVX oO3X>y{gN template < typename Right >
.iV-Y *3< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]@I>OcH {
3Q#Tut return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
w)Xn MyD(P }
OcE,E6LD 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。
#AR$'TE# DO
0 R0#'t+7^ \>\_OfY1W Pil_zQ4 十. bind
!DM GAt\ 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。
${ 5E 先来分析一下一段例子
fB)S: f| 7Y%Si5 K0{
,*>C int foo( int x, int y) { return x - y;}
n%ypxY0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
-l~+cI \2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+ MtxS l 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。
7<*,O&![| 我们来写个简单的。
JA$RY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S-[S?&c` 对于函数对象类的版本:
lt("yqBu ATWa/"l(H- template < typename Func >
kxLWk%V struct functor_trait
`qV*R
2 {
FN<Sagj typedef typename Func::result_type result_type;
l`Ae&nc6 } ;
8Sk$o.Gy 对于无参数函数的版本:
0m,q3 `< 82"cAT{ template < typename Ret >
hK UK#xx struct functor_trait < Ret ( * )() >
?sW}<8\ {
[VE>{4]W typedef Ret result_type;
T<%%f.x[s } ;
)&$mFwf 对于单参数函数的版本:
rh DiIO_ [;Jq=G8&t template < typename Ret, typename V1 >
z?t75#u9. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r+usMF<' {
#0:rBKm, typedef Ret result_type;
YCq:] } ;
eGLB,29g 对于双参数函数的版本:
U/A
[al 6@x^,SA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@e-2]z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#]h&GX {
6@VgLa, typedef Ret result_type;
e!ql8wbp } ;
<
w;490g 等等。。。
+}
y"S - 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RB9ZaL\ $>zqCi2tB< template < typename Func >
AqT}^fS struct func_return
)S`=y-L$ {
#fDM{f0]R template < typename T >
`PT'Lakf;3 struct result_1
D?G'1+RIT~ {
)XDbg> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9TZ 6c } ;
w8bvqTQ :_h#A}8Xd template < typename T1, typename T2 >
HLC I struct result_2
hOYP~OR {
k3T374t1b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
? U* `!- } ;
!j&#R%D } ;
r)Ja\; Y(Y#H$w ]QQeUxi 最后一个单参数binder就很容易写出来了
FzAzAl5 ,F n-SrB: template < typename Func, typename aPicker >
?aguAqG$ class binder_1
;?y~ h$ {
#itZ~tol Func fn;
}tQ^ch; Q aPicker pk;
_:%i6c*" public :
]!uId#OH C%|m[,Gx template < typename T >
}lP`3e struct result_1
_Nh`-R%B) {
"y60YYn-#J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^I{/j'b& } ;
72vp6/;) )SJ"IY\P template < typename T1, typename T2 >
z0UtKE^b struct result_2
+~sqv?8 {
dU2:H} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0]zMb^wo } ;
+p$lVnAt SX&Q5:
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
iz 0: CaVVlL template < typename T >
!="8ok+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?g:sAR' {
OuKRaZ return fn(pk(t));
_M^^0kf }
99"8d^{z template < typename T1, typename T2 >
G E? \Vm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#N;&^El {
y8Rq2jI;(e return fn(pk(t1, t2));
csA-<}S5]b }
@1 i<=r } ;
Ko)f:=Qo 7EVB|gTp bn7g!2 一目了然不是么?
nb ?(zDJ8 最后实现bind
cI&XsnY Gzs$0Ki= Y[W :Zhl; template < typename Func, typename aPicker >
50`|#zF^# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RRQIlI< {
nTD4^' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
57q?:M=^ }
8c>xgFWp9 DS_0p|2 2个以上参数的bind可以同理实现。
"y5bODq3t 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。
x[u6_6=q9 qj4jM7 十一. phoenix
w"W;PdH) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x&r f]R ?6HnN0A) for_each(v.begin(), v.end(),
IVVX3RI (
>nvnU`\ do_
+"1-W>HV [
(g&@E(@]? cout << _1 << " , "
T^{=cx9x9 ]
dK;ebg9| .while_( -- _1),
LIKQQ cout << var( " \n " )
@2On`~C` )
X4+H8],) );
R&$fWV;' V(g5Gn? 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:
`5"3Cj"M 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
drvrj~o: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m4yWhUi(o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
x0K#- HKIr? Q#*R({)GH template < typename Cond, typename Actor >
>UV}^OO class do_while
RS#C4NG {
3sW!ya-VZ Cond cd;
bnPhhsR Actor act;
IkG;j+= public :
Vol}wc template < typename T >
,`YIcrya: struct result_1
Z$B%V t {
IM,4Si2 typedef int result_type;
<;uM/vSi } ;
?b"'w A-J#$B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OJh MM- awjAv8tPO! template < typename T >
}Oqt=Wm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kB%.i%9\\ {
}8s&~fH do
gf>GK/^HH {
]h=5d09z act(t);
@=
=) }
$*LBZcL while (cd(t));
sZ7~AJ return 0 ;
j)#yyK{k2s }
)eqF21\ } ;
6urU[t1 6'.)z,ts ((<\VQ,>( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J1Az+m 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。
)o-mM
tPj 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。
1Dhu5ht 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。
(_6JQn 下面就是产生这个functor的类:
{B e9$$W, RKM5FXX 3(nnN[?N,5 template < typename Actor >
a5/Dz&>j6 class do_while_actor
G]{^.5 {
|n^rI\p% Actor act;
.g?D3$|K public :
>yVp1Se do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cYXL3)p*Q bUds E1f template < typename Cond >
e Qk5:{[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I Gi9YpI&K } ;
1 o_6WU g \ou+M# kbJ4CF}H 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Le{.B@2-" 最后,是那个do_
Q04
`+Vr qJ<l$Ig #{^qBP[ class do_while_invoker
g#Ta03\ {
yy[ Y= public :
YU!s;h template < typename Actor >
BjA$^ i|8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
SXN]${ {
@1<VvW= return do_while_actor < Actor > (act);
0\s&;@xKk }
N R4\TU } do_;
Aon.Y Z CS5[E-%}T= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-WR<tkK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g!o2vTt5 最后来说说怎么处理break和continue
,V^$Meh 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。
^".6~{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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