一. 什么是Lambda
^eii
4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
x
,W+:l9~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,
^p/mJ1/s7 ZxQP,Ys_Y 5$X{{j2 t,_[nu(~8% class filler
J)o%83// {
rg\w!L( public :
P9vROzXK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
cALs;)z } ;
rv:O|wZ 75f.^4/% DP_ \%(A 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ix;8S=eP~{ ! ZEKvW , fn=%tiUk HFOp4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O/Vue 5]E5 V@C c/RG1w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vNIQc "\- ZUycJ-[ |wx1
[xZ _[W=1bGJ 二. 战前分析
O9Aooe4W= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
{$^|^n5j 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
>\ W" 3. N<x5:f#+ K4"as9oFP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
novZ<?7 5; /* --------------------------------------------- */
V|=
1<v vector < int *> vp( 10 );
0U'r ia:$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ryN-d%t? /* --------------------------------------------- */
rk|6!kry sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)8;'fE[p} /* --------------------------------------------- */
N@}U ;x} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tyh%s" /* --------------------------------------------- */
`8I&(k<wLe for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LHps2, /* --------------------------------------------- */
8'y|cF%U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~$`b{ mN{$z<r {q^KlSjm V4 7Fp 看了之后,我们可以思考一些问题:
="`y<J P 1._1, _2是什么?
1na[=Q2 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。
,Gfnf%H\8> 2._1 = 1是在做什么?
;$Y?j8g 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
HwHI$IB 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。
&7 ,wdG gI]Vyg<{d
#xmUND`@ 三. 动工
%UmE=V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{PU[MHZF gVGq .D :v0Zm}m -I -wdyDr template < typename T >
t/3veDh@ class assignment
+"<f22cS1 {
2dC)%]aLme T value;
J(Bn
n public :
|A2.W8`o assignment( const T & v) : value(v) {}
\ .:CL?m# template < typename T2 >
q+K`+& @\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!%Ak15o } ;
:A[ Gtc(_ k=LY 6 O&}0 7( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/(q* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cJt#8P
Ss8`;> })J]D~!p -/h$Yb class holder
0Vg8o @ {
zRe0z2 public :
}%VHBkuc template < typename T >
YXmLd'F^3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
7QQnvoP {
m8FKr/Z- return assignment < T > (t);
~ WVrtY Ju }
0hPm,H*Y] } ;
+ux,cx.U" a+]@$8+ n.XT-X^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
f1Rm9`` f5'+F-`N static holder _1;
jML}{>Gy8S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\wTWhr0 HbCM{A9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S:Hg
=|R 而不用手动写一个函数对象。
r|
YuHm P,,@&*
: 3uN;*f :g][99 四. 问题分析
(;!&RZ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
lx%<oC+M 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
63ht|$G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
XWK A0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9HWtdJ+^C= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s$mcIMqs >YD?
pDPb/ 五. 问题1:一致性
e5MX5 T^ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
q4Q1Ib-<2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
uQrD}%GI E{h struct holder
EFV'hMjS) {
o4tQ9X=} //
-$t#AYKz template < typename T >
IEHAPt' T & operator ()( const T & r) const
kAU[lPt*R {
*V5R[ return (T & )r;
q0$}MB6 }
m\[r6t]V } ;
OSxr@ L=
hPu#&/ 这样的话assignment也必须相应改动:
&Zd!|u 0zetOlFbO template < typename Left, typename Right >
lkOugjI class assignment
G|v{[>tr {
5^*I]5t8 Left l;
GVe[)R Right r;
o[0Cv* public :
eNpGa0 eG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fC52nK&T8 template < typename T2 >
b v~"_)C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=rGjOb3+ } ;
gm\P`~+o _|`S9Nms 同时,holder的operator=也需要改动:
i_Ab0vye rOEk%kJ template < typename T >
b+9M? k" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`~F= {
N\BB8<F return assignment < holder, T > ( * this , t);
:iP2e+j }
h%9#~gJ}) iG^o@*}a 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。
=a$7OV. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7X*$Fu< {}y"JbXMj return l(rhs) = r;
>/9f>d?w^ 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。
K1Snag 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vlY83mU. buu~#m1z template < typename Tp >
HN]roSt~ class constant_t
Q30AaG}f {
O4dJ> O const Tp t;
_o`+c wc public :
FCgr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Btp 9v<" template < typename T >
XvETys@d const Tp & operator ()( const T & r) const
9`4M o+ {
rozp return t;
PUZH[-:c }
7&;M"?m& } ;
e:D8.h+&} )7j jfD\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=bgzl=A` 下面就可以修改holder的operator=了
&c>%E%!" %38HGjS template < typename T >
N@6+DHt assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.5*5S[ {
|mvY=t
% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1k"<T7K }
]wb^5H
A{X:p3$eN 同时也要修改assignment的operator()
7vZtEwC)n [}:;B$, template < typename T2 >
?"04u*u3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?i'N9 /( 现在代码看起来就很一致了。
5argw+2s4$ 0])D)%B
k 六. 问题2:链式操作
c[VVCN8dA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0+S ;0 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。
~P!\;S 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。
Hw29V // 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。
u|(;SY 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Kcl~cIh7 7 8_$[SV$q template < typename T >
9B3+$uP struct result_1
k0r93xa {
YF8;s4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=)b!M^=X-a } ;
y[`>,?ns5 xu%_Zt2/?j 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
~dXiyU,y2 A4{14Y;? template < typename T >
~}"5KX\=# struct ref
O}s Mqh {
3ch<a0 typedef T & reference;
~#MXhhqB } ;
)x5t']w`K template < typename T >
^t}1$H struct ref < T &>
)&6ZgRq {
-kk0zg
&|i typedef T & reference;
H|)F-aL[ } ;
iV5S[uy72. v?Zo5uVoq 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{nPiIPH prEI9/d" template < typename T >
`O0bba=:= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J
?0P{{ {
b($9gre>mI return l(t) = r(t);
!tzk7D }
~2;\)/E\ 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。
@?JFqwq! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
QXu[<V
"F=ta 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
Skg}/Ek _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2kcDJ{( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(u4'*[o\t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Mt4*`CxtH; 最后的布局是:
a9u2Wlz Add
*C);IdhK%y / \
@_$Un&eo Divide 5
*/HW]x|?V~ / \
^z`d2it _1 3
Vx{
似乎一切都解决了?不。
7|xu)zYB 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。
@'A0Lq+# 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。
lc 3N i<3v 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:
ejia4(Cd 9k~%HN-[ template < typename Right >
j#Qnu0D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
naM~>N Right & rt) const
^T#jBqe {
gFd*\Dk return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ob{Tn@ }
4jc?9(y% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@+0dgkJ 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。
)PkW,214# 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。
jK".iqx2L 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。
.C.b5x! 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。
n.i8?: 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?
dBwoAq`' 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:
\H9:%Tlp~4 JVGTmS[3 template < class Action >
Dlpmm2 class picker : public Action
=XtQ\$Pax {
FQ>kTm`d public :
:+
mULUi picker( const Action & act) : Action(act) {}
1]9w9!j // all the operator overloaded
:T|9;2 } ;
6$0<&')Yb 5dhy80|g] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
6#AEVRJKU@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_Hd|y B;S'l|-? template < typename Right >
4l{$dtKbI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lSBR(a<\y {
[Y~~C J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~ g-( }
'9=b@SaAj m)LI|
v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^^zj4 }On? 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。
yj@k0TWT$ BU4IN$d0Po template < typename T > struct picker_maker
wdAKU+tM {
Te[v+jgLY, typedef picker < constant_t < T > > result;
=36fS/Gb } ;
AorY#oq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.k-6LR {
3y+~l
H: typedef picker < T > result;
8sU5MQ5 } ;
wP*3Hx;S C
#iZAR 下面总的结构就有了:
M.6uWwzQR 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。
%)r:!R~R 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。
Z'>UR.g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lVQE}gd%m 至此链式操作完美实现。
t0jE\6r ;ne`ppz0 h=,hYz?] 七. 问题3
4].o:d;`/ 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。
K#N9N@W jR /8Y8-&K0 template < typename T1, typename T2 >
mI!iSVqr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3cgq'ob {
z@,(^~C_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s+v9H10R }
$~G5s<r <" nWGF4d 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
W^h,O+vk 1;1;-4k7I template < typename T1, typename T2 >
8b.k*,r> struct result_2
#^r-D[/m {
]Q ]y* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}~|`h1JF } ;
Q-V8=. %hN>o) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
\1gAWUt(' 这个差事就留给了holder自己。
wW p7N i+mU(/l2{ pP1DR' template < int Order >
wkGr} class holder;
V\x'w*FP template <>
'g,_ lF class holder < 1 >
L=qhb;[L {
AV2Jl"1)z public :
Ycm .qud
? template < typename T >
%;ED}X struct result_1
T@.+bD {
BHAFO E typedef T & result;
8tR6.09' } ;
y>0 @. template < typename T1, typename T2 >
@}H'2V struct result_2
PvV\b<Pe+ {
;"Qq/knVL typedef T1 & result;
1="]'!2Is } ;
SF*mY=1 template < typename T >
:FC)+OmJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y\_mqd {
N*|EfI|X return (T & )r;
T88$sD.2
' }
\mGb|aF8 template < typename T1, typename T2 >
QxE%C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2= ;ZJ {
Lf^
7| return (T1 & )r1;
r+[g.` }
*!y04'p`< } ;
D9NRM;v d7b`X<=@s template <>
<:/aiX8 class holder < 2 >
ag:<%\2c {
T+P{,,a/] public :
~h8k4eM template < typename T >
GYIQ[#'d7 struct result_1
rjcH[U( {
2 N &B typedef T & result;
T<7}IH$6xE } ;
4IfkYM template < typename T1, typename T2 >
$aTo9{M ^ struct result_2
M_E$w$l2< {
&f 'Lll typedef T2 & result;
B
&Z0ZWx } ;
L!33`xef' template < typename T >
otjT?R2g' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"N%W5[C{ {
fy>3#`T- return (T & )r;
Y(rQ032s }
Bt:M^b^ template < typename T1, typename T2 >
mL}Wan typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
X%*BiI {
/P3Pv"r|8] return (T2 & )r2;
:X9;KoJl-V }
:LX!T& } ;
}o
GMF~ C&d,|e "\ ?=iy 6q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
PB8U+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x51p'bNy 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6S%KUFB+e p0Ij4 return l(i, j) = r(i, j);
z9AX8k(B6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
o~:({ ='eQh\T) return ( int & )i;
K nn<q=';G return ( int & )j;
G7-.d/8|^ 最后执行i = j;
)J\
JAUj 可见,参数被正确的选择了。
gY-}!9kW] S|RUc}( 2rP!] IU}g[OCu m:;`mBOc3 八. 中期总结
}`$({\^w 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:
[9CBTSr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:Ot5W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A sf]sU.. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!Cm9DzG Z
+}#
Ic ~|wh/]{b9 ]mO7O+ P'5Q}7 :bp8S@ 九. 简化
<M3&\ 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。
&ujq6~# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
);z/
@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:
5=_))v<Tp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g9gyx/'* +-*/&|^等
QfU{W@!h 2. 返回引用。
RjR =,各种复合赋值等
( v=Z$#l 3. 返回固定类型。
Mg^3Y'{o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-S}^b6WL 4. 原样返回。
2I~a{:O operator,
V@ph.)z 5. 返回解引用的类型。
a*@4W3;7 operator*(单目)
,?!4P+ob 6. 返回地址。
/kd6Yq(y operator&(单目)
3)py|W%X$ 7. 下表访问返回类型。
,#=;V"~9 operator[]
ZEU/6. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G?{uR6s># operator<<和operator>>
mt3j$r{_ dr7ry"5Zq OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
uQg&A`4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DKf:0E8 8 =<&9TmE template < typename Left >
Jro%zZle struct value_return
*[['X%f {
c3aF lxW template < typename T >
7(= 09z struct result_1
UzmD2AsO" {
};;6706a typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)h?Pz1-W1 } ;
W[tX%B |b:91l template < typename T1, typename T2 >
.EoLJHL
} struct result_2
B mxBbg {
3DO
^vV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/F6=iHK(l } ;
d>NM4n[h8 } ;
[S!_ubP5 dg]: JU G+xdh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P ".[=h eyGY8fF8$ 下面我们来剥离functor中的operator()
g!`$bF=e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n$T'gX#5 $>fMu return l(t) op r(t)
kMLWF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Os-sYaW return op l(t)
YAf`Fnmw return op l(t1, t2)
S20L@e"U return l(t) op
AR-&c 3o return l(t1, t2) op
("L&iu\`@ return l(t)[r(t)]
KDX34Fr1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0
))W [ ESl</"<J 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
!h0#es\ 单目: return f(l(t), r(t));
Yw\PmRL"p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5h2@n0 双目: return f(l(t));
"NamP\hj return f(l(t1, t2));
gOA 下面就是f的实现,以operator/为例
t:G67^<3 ~)JNevLZ struct meta_divide
O:Fnxp5@ {
Xn'{g template < typename T1, typename T2 >
/ b_C9'S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
u!As?AD. {
OA_Bz" return t1 / t2;
Wm/0Y'$r&k }
Wb/q&o } ;
Wa{>R2h\ BQcrF{q 这个工作可以让宏来做:
!Rzw[~ A@X&dy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0OndSa, template < typename T1, typename T2 > \
a;Q.R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2?9SM@nAY 以后可以直接用
/^kZ}}9baU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w}<CH3cx 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
%C!u/:.Kv (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。。。)
h98_6Dw(] PyD'lsV
"?Eh_Dw 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
,&;#$ b5 ~L G). template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8Q&hhmOnz class unary_op : public Rettype
ZLBv\VQ {
]E1aIt Left l;
p#9.lFSX public :
b{C3r3B8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m/)Wn c5?;^a[ template < typename T >
ZqHh$QBD
9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%C_RBd {
,!BiB* return FuncType::execute(l(t));
dF2 &{D"J }
d~](S<k X&1R6O template < typename T1, typename T2 >
$d4^e&s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uUUj?% {
OTA @4~{C return FuncType::execute(l(t1, t2));
\Gh]$sp }
E?o1&(2p } ;
sjpcz4|K }[P1Va[! iV!o)WvG,F 同样还可以申明一个binary_op
}ZMbTsm `B{N3Kxbp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zPp?D_t class binary_op : public Rettype
+$KUy>
{
q<L>r?T[ Left l;
nYJ)M
AG@ Right r;
Y_3{\g|x public :
=.9L/74@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`+[e]dH LXr
yv;H template < typename T >
WQ/H8rOs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8=rD'* {
;/$=!9^sZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
1ID0'j$ }
fD3}s#M*G c:0nOP template < typename T1, typename T2 >
'!*,JG5_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#9Z\jW6b {
lwEJ)Bv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|^K-m42 }
5mwtlC':l? } ;
gPO,Z .4c* _$ t|Cp<k]B 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
3n;UXYJ% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
CV% AqJN DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J0BA@jH5 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。
USLG G}R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T
`x:80 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。。。
{-*+G] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}eUeADbC 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)
Mg?^ 5`* 下面是修改过的unary_op
Z?k4Kb N|[P%WM3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J;|r00M class unary_op
Jh2eo+/% {
KI~BjP\e Left l;
H)&6I33` gqR?hZD public :
7=yC*]BH-= ?4%'6R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bF:]MB^VK <rd7<@>5D template < typename T >
c,%9Fh?( struct result_1
EgO=7?(pW {
<fq?{z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c e`3& } ;
`6:;*#jO, %/KN-* template < typename T1, typename T2 >
ft oz0Vb struct result_2
jj^{^,z\ {
F3*]3,&L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"Sp+Q&2U } ;
U 2k^X=yl RUHQ]@d#T template < typename T1, typename T2 >
P?%kV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'"C$E922 {
vJ96qX return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T_ifDQX; }
k$`~,LJ p o~7~S template < typename T >
q]F2bo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
49b#$Xq {
rZ<n0w return OpClass::execute(lt(t));
90OSe{ }
\tf \fa *:r@-=M3= } ;
,-7w\%* r )8[LN- JjarMJr|D 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
;ru=z@ 好啦,现在才真正完美了。
J6Uo+0S 现在在picker里面就可以这么添加了:
vto^[a6? ] h3~>8< template < typename Right >
+92/0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^Glmg}>q {
K=x>%6W7b return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Pg[XIfBva }
*FoH'\= 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。
PveY8[i _[ml<HW] TR:V7d d?dZ=]~C PCzC8~t 十. bind
A&%vog]O 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。
WW33ZJ 先来分析一下一段例子
]A oRK=aH HGqT"NJr 0k"n;:KM8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
,B|~V 3)( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9?"]dEM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Fj? Q4_ 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。
^NZq1c 我们来写个简单的。
,PH ;j_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?&ie;t<7 对于函数对象类的版本:
&'{6_-kh @=CN#D12 template < typename Func >
$ M?VJ\8 struct functor_trait
;.$AhjqiP {
o6L eC* typedef typename Func::result_type result_type;
ykFm$ 0m+I } ;
chw6_ctR> 对于无参数函数的版本:
*?sdWRbu}l T,z7U2O template < typename Ret >
lu~<pfg struct functor_trait < Ret ( * )() >
Z$qLY<aV {
?N*m2rv typedef Ret result_type;
N l~'W } ;
J1P
jMb} 对于单参数函数的版本:
X>}-UHKV+ VX+:k.} template < typename Ret, typename V1 >
$oF0[ }S struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
YN.[KQ(! {
klkshlk d typedef Ret result_type;
PVfky@wl" } ;
S\$=b_. 对于双参数函数的版本:
%UGXgYDz v6uXik template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
p'SclH[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
< cNJrer {
bH6i1c8 typedef Ret result_type;
D==C"}J } ;
Y.>F fL 等等。。。
#)A.yK`u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
. W ~&d_n jP(|pz template < typename Func >
[S Jx\Os struct func_return
o03Y w)* {
-jXO9Q template < typename T >
_x+)Tv struct result_1
L_@P fI {
"rHcsuSEw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a]=k-Xh } ;
4%refqWK SM?rss.= template < typename T1, typename T2 >
_tba:a( struct result_2
92F9)S{" {
$U*b;'o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H\r-
;,& } ;
Vt4KG+zm } ;
3UR'*5|' B>]4NF\)H9 3Gk\3iU! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!xD$U/%c k-CW?= template < typename Func, typename aPicker >
8'<RPU}M class binder_1
f;{K+\T {
]a=n(`l? Func fn;
3*8m!gq7s aPicker pk;
4tA`,}ywPq public :
?1afW)`a.v $cSmub ZK template < typename T >
8T523VI struct result_1
kac-@ {
dy"7Wl]hi7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5K#<VU*: } ;
tO}Y=kZa{ mb GL)NI template < typename T1, typename T2 >
qsG}A struct result_2
zk m#w {
<^n@q f} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z(dDX%k@ } ;
uY;7&Lw
y1 7X{@$>+S binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1lLXu $z,rN\[ template < typename T >
=38c}( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XjFaP { {
O*lMIWx return fn(pk(t));
],|; }
F9J9zs*, template < typename T1, typename T2 >
nd)`G$gL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-~NjZ=vPh {
'GF <_3I2l return fn(pk(t1, t2));
Iy;bzHXs }
undH{w= } ;
Hd ${I", _]Y9Eoz 0RF<:9@x2 一目了然不是么?
QD*\zB 最后实现bind
$_+.D`vx` i*61i0 Q`HG_n@? template < typename Func, typename aPicker >
1Q!^%{Y; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z)fg>?AGr {
k/m-jm_h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
RD6`b_]o }
Gj- *D7X5 f-5}`)`.+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
}&Ul(HR 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。
C<E;f]d *n*po.Xr 十一. phoenix
umI6# Vd`= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
' p!\[*e EMw
biGV for_each(v.begin(), v.end(),
iu+rg(*% (
%Hpz^<` do_
v"V? [
+8 }p-<a cout << _1 << " , "
~PA6e+gmL ]
87OX:6 .while_( -- _1),
wh#x`Nc cout << var( " \n " )
7b
hJt_`Q )
@YI-@ );
)(DX]Tr` p77 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:
+7$zL;ph=n 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
oF=UjA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(I ~r~5^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T`K4n U# (E<QA 5tcJTz template < typename Cond, typename Actor >
y R_x:,|g class do_while
r=:o$e {
#2Z\K>L Cond cd;
hC2_Yr>N% Actor act;
mVEHVz $ public :
}NF7"tOL template < typename T >
dH+oV` struct result_1
Sj9NhtF]f {
rRd8W}B typedef int result_type;
=(]||1. } ;
mqKr+
+Hf Zs"x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Nh+ZSV4WJ: Z >F5rkJ template < typename T >
A"no!AN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D",~? {
XZ1WY( do
zR6^rq* {
8~eYN-#W& act(t);
\
0aa0= }
MP%pEUomev while (cd(t));
i~;Yrc%AEX return 0 ;
[y1
x`WOk9 }
4KT-U6zNx } ;
N
Uq'96{Y M$+2f.(>k) #`b5kqQm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E@D}Sqt 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
X)k+BJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
e=w.7DSE 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
]q|^?C 下面就是产生这个functor的类:
ey! { ZX03FJL7u EE[JXoke template < typename Actor >
G,JK$j>*l
class do_while_actor
UJ1Ecob {
)kuw&SH, Actor act;
k{d)'\FM public :
/8tF7Mmr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
aIW W[xZ /;\{zA$uC= template < typename Cond >
(&ABfm/t picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
eE-c40Bae } ;
SVc5mS|up :c^9\8S
KMZEUmY1R1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
PTFe>~vr* 最后,是那个do_
+\@WOs
cnwpd%]o +/Q?<*[ class do_while_invoker
;^Y]nsd {
)OgQ&,# public :
2Ed template < typename Actor >
c<n <!!vi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!mLD`62. {
t:<dirw,o return do_while_actor < Actor > (act);
'AjDB:Mt$ }
4_B1qN
} do_;
("$ ,FRTQ: ZQQ0} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H^\2,x Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Lm}J&^> 最后来说说怎么处理break和continue
_]~= Kjp 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。
G,6Zy-Y9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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