一. 什么是Lambda
Ba+OoS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
R-Fi`#PG2 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,
a+~o: 5 l wg.'< ;W+-x]O Z],"<[E class filler
_5m }g! {
8&UuwZ6i- public :
<aHt6s' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\34|9#*z- } ;
%|,<\~P RrZjC Nz}Q"6L 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:
kx=AX*I 4a @iR2e twu6z5<!-= ppnj.tLz;r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p 5o;Rvr 8_,ZJ9l; V[xy9L[# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}[DAk~ G2^DukK. VDPN1+1* z>0"T2W
y 二. 战前分析
(;j7{( 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。
@iP6N 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
hrL<jcv| _N:h&uw 4By-+C* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_[phs06A /* --------------------------------------------- */
eLYFd,?9 vector < int *> vp( 10 );
YQ)m?=+J transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i@J,u /* --------------------------------------------- */
\O:xw-eG
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Vx*q'~4y!| /* --------------------------------------------- */
h^0mjdSp, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4AM*KI /* --------------------------------------------- */
!qpu / for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P8VU&b\ /* --------------------------------------------- */
`l+SJLyJ% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
LX fiSM{o Ww(_EW <di_2hN i`SF<)M( 看了之后,我们可以思考一些问题:
31*6 ;( 1._1, _2是什么?
JJ~?ON.H 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。
_)l %-*Z7p 2._1 = 1是在做什么?
biG9? 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。
yn#h$o< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A%PPG+IfA l17ZNDzLU UH.cn|R 三. 动工
bevT`D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}m H>lN Vw*x3>` SHk[X ]Uo +Y~+o-_ template < typename T >
W =zG class assignment
g=C<E2'i* {
|u{QI3#' T value;
+mA=%?l public :
4B]61|A assignment( const T & v) : value(v) {}
6\3k0z
template < typename T2 >
[KH?5C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F&*M$@u5 } ;
S0+zq< upDQNG>d u,m-6@il 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1955(:I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1,j9(m2 QP B"EW ^PQV3\N _")h
%)f class holder
|&Pl 4P {
OD]J@m public :
"AouiZkh template < typename T >
$)3PF assignment < T > operator = ( const T & t) const
5 DB>zou
{
:xPvEK[B7 return assignment < T > (t);
TyWy5J<
:+ }
]uvbQ.l_t } ;
>t2b?(h/x 8q3TeMYV hzLGmWN2j8 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:
2mZ/
3u &%X Jf~IQ static holder _1;
3@] a#> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
4QFOO
sNp pU ]{Z( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$/TA5h 而不用手动写一个函数对象。
y.:- $-]setdY ^,K.)s d&bc>Vt 四. 问题分析
Z]TVH8%|k 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]7t\%_
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
z4641q5'm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6B/"M-YME 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d;SRK @ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%-/:ps t4/eB<fP 五. 问题1:一致性
_-\s[p5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ZPsY0IzLo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?0NSjK5ma Ro]IE|Fv struct holder
9'q /&uH {
<88}+j //
hZWK5KwT template < typename T >
iFG5%>5F T & operator ()( const T & r) const
)95yV;n {
2U'JzE^Do return (T & )r;
:5M}Iz7 }
M5kHD]b } ;
^3|$wB= )ek 5 这样的话assignment也必须相应改动:
aRKRy o:DBOpS template < typename Left, typename Right >
}8M`2HMFR class assignment
kQd[E-b7 {
S1juAV= Left l;
0a6@HwO Right r;
0^.4eX:E_ public :
2{kfbm-89t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UT<bv}(J template < typename T2 >
Qz) 8eIO: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0D3+R1>_D } ;
k*3_)
S
- %4|}&,%%r 同时,holder的operator=也需要改动:
^Pg
YP ,XG|oo- template < typename T >
M(zY[O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qb>r\bc {
T0v@mXBQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
$;i$k2n: }
60%~+oHi~ Usf"K*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。
dh;Mp E 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0 ,Qj: y?z _^ppj return l(rhs) = r;
gVA}?t; 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。
tD7C7m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8^/Ek<Qb| O;BMwg_7 template < typename Tp >
B
Ff.Rd95 class constant_t
oB06{/6 {
[G[{l$E it const Tp t;
O|OSE public :
a^\- }4yR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
PtQ# template < typename T >
renmz,dJ, const Tp & operator ()( const T & r) const
Be>c)90bO_ {
O<Sc.@~ return t;
_HHJw""j }
VWA -?%r } ;
[^d6cMEOlc ok%a|Zz+] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ooU Sb 下面就可以修改holder的operator=了
dbT^9: Q }:9|*m<$t template < typename T >
J%f=A1Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&PBWJ?@O)r {
a.}:d30 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4R*<WdT( }
m wEVEx24 BRU9LS 同时也要修改assignment的operator()
.`Old{< qe6C|W~n template < typename T2 >
_
U8OIXN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9Ajgfy> 现在代码看起来就很一致了。
$Y 4ch ko gc2|V6( 六. 问题2:链式操作
Y6<0% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u5XU`! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
OU.9 #|q U 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
1|~#028 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5lHN8k=mm2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
snTJe[^d )-9w3W1r template < typename T >
mam5G!$ struct result_1
7Ysy\gZ&wp {
"Yfr"1RmO typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AYPf)K;% } ;
BV }(djx x)#<.DX 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:
<7FP"YU $;)noYo template < typename T >
i^sDh>$J struct ref
qSC~^N` {
f}lT|.)?VD typedef T & reference;
DA4edFAuE } ;
q(&^9" template < typename T >
{GX
&)c4 struct ref < T &>
ndKvJH 4 {
@u"kX2>Eq typedef T & reference;
C?/r}ly<\ } ;
C;)Xwm>e 8!&ds~? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>d27[% _!C)r*0( template < typename T >
vA2,&%jw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
xu"94y+ {
0XR;5kd% return l(t) = r(t);
Wp7@ }
P$(WdVG 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。
QSn;a 4f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[TbG55 zqvRkMWc M 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
vSYunI _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@wEKCn|}o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_
r^90 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+YQ~t,/ 最后的布局是:
FU]8.)`G Add
hk7(2j7B / \
liugaRO8J Divide 5
gc,J2B]61 / \
y,y/PyN) _1 3
5Aa31"43n 似乎一切都解决了?不。
`uNvFlP 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。
L.IoGUxD 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。
B~V<n&< 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:
Jv 6nlK`
(^tr}?C template < typename Right >
]5o0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)8x:x7? Right & rt) const
0.J1!RIK/ {
Y-Ziyy return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
up+.@h{ }
!7mvyc!'! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BGlGpl 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。
zqekkR] 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。
o;M.Rt\A 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。
S.Wh4kMUe 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。
PmPyb>HK=P 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?
Qm35{^p+ 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:
TZ&4 JAGi""3HG template < class Action >
1AV1d%F class picker : public Action
g{g`YvLu^ {
gZ`32fB% public :
RsqRR`|X? picker( const Action & act) : Action(act) {}
!q~X*ZKse // all the operator overloaded
7gVh!rm } ;
J^ +_8 #;\L,a|>* 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。
p|&ZJ@3 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:
vHs>ba$" 0%;N9\ template < typename Right >
Cbgj@4H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F:[7^GQZ{ {
ou<S)_|Iu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N`,7 FI} }
HZQDe& Hk<X Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d'N(w7-Y 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。
hw&ke$Fg# eW\?eq+ `A template < typename T > struct picker_maker
Ph(]?MG\_ {
s
jL*I typedef picker < constant_t < T > > result;
egZyng
pB } ;
V;>9&'Z3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L
Yh@ u1p {
pchQ#GU typedef picker < T > result;
4o1Q7 } ;
:0
W6uFNOU tx^92R2/
下面总的结构就有了:
+Od1)_'\D3 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。
B,~f " 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。
i&A{L}eCr: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)LkM,T 至此链式操作完美实现。
tj#=%m?8V; K(-G: | Zvd ;KGO(a 七. 问题3
r+imn&FK8 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。
g8%MOhg e+NWmu{<_ template < typename T1, typename T2 >
?60>'Xjj ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,bB( 24LD {
Si#"Wn?| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o\_
Td }
X4d Xm>*?= gbY LA a 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:
>]>0KQfO J}x>~?W template < typename T1, typename T2 >
4^
c!_K&& struct result_2
9b?i
G {
[Xxw]C6\>( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^7i^ \w0 } ;
$cRcap [ Z#+gh 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Of1IdE6~ 这个差事就留给了holder自己。
pBlRd{#fL (3e;"'k 5Waw?1GL template < int Order >
Wr]O class holder;
4a\n4KO X template <>
xCR;
K]! class holder < 1 >
]XmQ]Yit {
whV&qe;sw public :
gsW=3m&` template < typename T >
Z6 t E{/ struct result_1
?RZq =5Um& {
k%{ l4 typedef T & result;
/6Y0q9 } ;
R
^HohB template < typename T1, typename T2 >
}BA9Ka#% struct result_2
]b}B~jD {
CkRyzF typedef T1 & result;
KjO-0VMN3 } ;
gsnP!2cR template < typename T >
=hJfL}&O3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+2-
qlU {
6kP7 return (T & )r;
&foD& }
MinbE13?U template < typename T1, typename T2 >
IeO-O'^&` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=Nw2;TkB[ {
9Tqo LX return (T1 & )r1;
+#0~:&!9 }
0('OyH) } ;
aL88E
\s,Iz[0Vfz template <>
7@FDBjq class holder < 2 >
Kp8fh-4_ {
)V=0IZi public :
V{43HA10b template < typename T >
xC<R:"Mn struct result_1
I|H,)!Z {
7 n\mj\ typedef T & result;
h8em\<; } ;
[.{^" <Z< template < typename T1, typename T2 >
a@Mq J=<L struct result_2
B,4q>KQA {
`GPQ((la typedef T2 & result;
-&@]M>r@ } ;
IDj_l+?c template < typename T >
p`\3if' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D`en%Lf!m {
|pBMrN+is return (T & )r;
5f8"j$Az }
+Dd"41 template < typename T1, typename T2 >
v5B"
A"N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y7>iz6N {
8Bj4_!g return (T2 & )r2;
HC?0Lj }
P= e4lF. } ;
'c#IMlv ,E%1Uq" ~
W@X- 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> >。
)^&,Dj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<]~ZPk[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%?Rs*-F.~1 e]>/H8 return l(i, j) = r(i, j);
e$HQuA~Q; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kQy&I3 9WOu8Ia return ( int & )i;
d`85P+Qen| return ( int & )j;
|P>|D+I0 最后执行i = j;
U{"f.Z:Ydo 可见,参数被正确的选择了。
%06vgjOa ( c&
3#-DNI <8f(eP\*F u %'y_C3 /oFc03d 八. 中期总结
vmvFBzLR 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:
ZBF1rx? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\<X2ns@Tf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vm|!{5l:=y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W,DZ ;).% WK*S4c R+d<
fe w(Gz({l+ kymn)Ea
aV<^IxE; 九. 简化
2yvVeo&3 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。
#\LZ;&T'N 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Nl
{7 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:
V'j@K!)~xR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9_GokU P_ +-*/&|^等
jP+ pA e 2. 返回引用。
2)=la%Nx =,各种复合赋值等
U,'EF[t 3. 返回固定类型。
n08;
< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iTu0T!4F 4. 原样返回。
)%qtE34` operator,
~\[?wN 5. 返回解引用的类型。
p'g^Wh operator*(单目)
%&tb9_T)d 6. 返回地址。
.1LPlZ operator&(单目)
7-X/>v 7. 下表访问返回类型。
{\EOo-&A operator[]
J,(7.+`~# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0aogBg_@K operator<<和operator>>
mL$f[ )km7tA
0a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
(8G$(MK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
h8jB=e, H +}U2@03I template < typename Left >
~,gLplpG0 struct value_return
HxZ.OZbR {
;SKcbws template < typename T >
LQqfi
~ struct result_1
=T4u":#N; {
7TpRCq# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(N0sE"_~I5 } ;
O:e#!C8^ [x5mPjgw template < typename T1, typename T2 >
w4,]2Ccn. struct result_2
/&(1JqzlB {
e #M iaX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+I@cO&CY| } ;
{p]=++ } ;
G mA!Mo i4<BDX5 *T1~)z}j< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y(}Eko4u5 \2>?6zs 下面我们来剥离functor中的operator()
nvt$F%+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@1g&Z}L
o SO3cY#i
z" return l(t) op r(t)
+xp*]a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_B[WY return op l(t)
:6D0j return op l(t1, t2)
!y. $J< return l(t) op
\I:.<2i return l(t1, t2) op
aMJ;bQD
return l(t)[r(t)]
W#{la`#Bu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h/K@IAd .$0Pr%0pWI 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:
C
) ?uE' 单目: return f(l(t), r(t));
Kt6>L5:94 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CT p!di| 双目: return f(l(t));
7$7n71o return f(l(t1, t2));
H\#:,s {1 下面就是f的实现,以operator/为例
")%r}:0 [!~}S struct meta_divide
DP*@dFU" {
f{ ^:3"i template < typename T1, typename T2 >
iSiDSeW8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rwgsXS8W6 {
CGZ^hoh/ return t1 / t2;
"!KpXBc,> }
56{I`QjX } ;
3m=2x5{L eFFc 9'o 这个工作可以让宏来做:
6Dst;: r~>,$[|n}) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n8u*JeN template < typename T1, typename T2 > \
!ni>\lZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]JMl|e 以后可以直接用
Qn|+eLY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Js{=i>D 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
HnU Et/ (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。。。)
;#/0b{XFj S
GM!#K 78]gtJ 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
JJnYOau jg_n 7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
re`t ]gzb class unary_op : public Rettype
<3Gqv9Y& {
:=fvZA WD Left l;
iM5vrz`n public :
9 Cvn6{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Hg+
F^2<y 2f,2rW^i template < typename T >
%Q~CB7ILK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jO8k6<l {
.=<$S#x^Hb return FuncType::execute(l(t));
61@EDIYPc }
yZ3nRiuRT RH[+1z8 template < typename T1, typename T2 >
JE;+T[I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%e_"CS {
Qf@iU%G return FuncType::execute(l(t1, t2));
f$F*3 }
'Cc(3 } ;
d8OL!Rk &leK}je [ ,}J_:\j 同样还可以申明一个binary_op
euQ.ArF e:-8k_0| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d,9`<1{9 class binary_op : public Rettype
i9m*g*"2 {
b$-e\XB! Left l;
926Tl Right r;
}V`mp public :
lZWX7FO' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OYmi?y\ 8)wt$b template < typename T >
s9j7Psd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PDP[5q r {
"A[ b
rG return FuncType::execute(l(t), r(t));
|d}MxS`^ }
2UadV_s+s (OmH~lSO. template < typename T1, typename T2 >
#YK5WTn5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b,<9 {
)/|6'L-2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
shgAhx }
`xz&Scil } ;
g^~Kze gEJi[E@ _[K#O,D, 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
z`U Ukl}T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c`G&KCw)d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'2nqHX
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。
e3m*i}K} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A3{0q>CC 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。。。
ziEz.Wn" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h(' )" 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)
t"AzI8O 下面是修改过的unary_op
}!s!;BOx DQXS$uBT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:c]`D> class unary_op
n(vDytrj; {
1HR~G9 Left l;
,k0r N_DT7
public :
ZafboqsDL r\M9_s8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N "Wqy Hs(D/&6% template < typename T >
.v\\Tq&"| struct result_1
~;#MpG;e {
l]_=:)" ] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*}!MOqP } ;
'0t-]NAc [aqu}Su template < typename T1, typename T2 >
,/,9j{|"j struct result_2
:Vuf6, {
& >JDPB?5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:k,Q,B.I } ;
.tXtcf/ zO=%J)-= template < typename T1, typename T2 >
'vIx#k4D1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`a]44es9q {
,|T7hTn= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Bl;KOR }
z2yJ# M>H=z#C>/A template < typename T >
v"Jgw;3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5OP`c< {
lWZuXb,G return OpClass::execute(lt(t));
#D%ygh= }
*cv}*D !1sU>Xb4J } ;
.ln8|;% Iy7pt~DJ, k(s;,B\ 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
ANMg 好啦,现在才真正完美了。
~H /2R 现在在picker里面就可以这么添加了:
+M\8>/0oA k9si|' template < typename Right >
e [0w5)X
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ff4*IOZ}( {
j
tA*pL'/V return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E^Gg
'1 }
?.bnIwQe 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。
<,1fkq>, C;rG]t^% KFWJ}pNq +a+`Z>
M8;lLcgu. 十. bind
eE8ULtO 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。
uGJ"!K 先来分析一下一段例子
sd0r'jb _YHu96H; @,H9zrjVFZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
u5E]t9~Pq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
40P) 4w bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4FMF|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。
6`H.%zM 我们来写个简单的。
xi'>m IT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^4$'KIq 对于函数对象类的版本:
cPF<D$B ;[0&G6g template < typename Func >
C2F0tr| struct functor_trait
/CX VLl8~ {
{padD p typedef typename Func::result_type result_type;
`$RA< 3 } ;
rAqxTdF 对于无参数函数的版本:
{I1~-8 G*8GGWB^a template < typename Ret >
2%UBwSiqR struct functor_trait < Ret ( * )() >
i u]&; {
tpf7_YP_!- typedef Ret result_type;
+C{p%`< } ;
A}VYb:u/ 对于单参数函数的版本:
)ZR+lX} %@J1]E; template < typename Ret, typename V1 >
"5|Lz) = struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#Z!b G?=" {
uQCo6"e typedef Ret result_type;
WMuD}s } ;
MtmOUI&' 对于双参数函数的版本:
^CT&0 @e2}BhB2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x^= M6;: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&<x@1, {
Ukphd$3J= typedef Ret result_type;
qN|
fEO> } ;
VHUW]8We 等等。。。
Z@rN_WXx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u=l1s1> JiS5um=(. template < typename Func >
x;E2~&E struct func_return
<9A@`_';Aq {
Ka_S n template < typename T >
>v5k{Cbp0 struct result_1
83ipf"]* {
!fkep= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
dj9?t } ;
%"$@%"8;3 jx`QB')kX template < typename T1, typename T2 >
3K0tC= struct result_2
`iShJz96 {
JC;^--0(z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u' Qd, } ;
#
'|'r+ } ;
9ptFG]lZ '_0]vupvY ?(zoTxD 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Vy)hDa[& !sSQQo2Sv template < typename Func, typename aPicker >
N+W&NlZ
class binder_1
SS.jL) {
Y}R}-+bD/ Func fn;
xyHejE} aPicker pk;
;&;W
T public :
Ze^jG-SL$9 q }C+tn"\ template < typename T >
GR4?BuY, struct result_1
~[PKcEX {
m>&HuHf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~4,I7c7 } ;
><?BqRm+ tx7~SUr template < typename T1, typename T2 >
vq'c@yw; struct result_2
UH`h OJ? {
?:rx1}:F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h rN% } ;
o@E/r.uK -7-['fX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)|#%Czd4 _sHK*&W{CT template < typename T >
pb;")Q' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#&!G"x7 {
,2[ra9n return fn(pk(t));
?[)S7\rP }
r8M Zvm2 template < typename T1, typename T2 >
/i|z.nNO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
':
F}3At {
Fw4* return fn(pk(t1, t2));
8Z#j7)G
}
eARk
QV } ;
ZDLMMXx> -C7 FuD[Xw 0(>rG{u 一目了然不是么?
ph:3|d 最后实现bind
Mio>{%/ g9h(sLSF 25{ uz template < typename Func, typename aPicker >
**_&i!dtL picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
")#<y@Rv {
ak:v3cQR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qztV,R T }
> 6CV4 L !3&kQpF 2个以上参数的bind可以同理实现。
8|1^|B(l 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Eh8Pwt7C@ 2h~- 十一. phoenix
f?fKhu2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>%b\yl%0 SqPtWEq@P for_each(v.begin(), v.end(),
Dma.r (
<_S@6? do_
|lQ;ALH! [
H:&?ha,9 cout << _1 << " , "
>O`l8tM ]
eBW=^B"y+ .while_( -- _1),
Jcf"#u-Q/ cout << var( " \n " )
P8yIegPY )
nn~YK );
B;zt#H4 - Xupq/[, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Rhgj&4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
LC69td& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
w:=V@-S8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(-yl|NFBw [W,|kDK GUp;AoQ template < typename Cond, typename Actor >
HZJL/=; class do_while
=C7
khE {
pgc3jP! Cond cd;
&K%aw Actor act;
SOh-,c\C public :
E$\~lcq template < typename T >
8^ep/ b&| struct result_1
'A{h iY {
`$;+g , typedef int result_type;
F#r#}.B='U } ;
X~U >LLr `x8Bn" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8QgA@y" xh9qg0d template < typename T >
%|Qw9sbd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y>6.t"?Q^ {
*7gT}O;p 5 do
u:P~j {
|^n3{m act(t);
!>.vh]8g }
nS.G~c| while (cd(t));
/MTf0^9 return 0 ;
Fe=8O ^\ }
qt?*MyfV } ;
?Hz2-Cn &_-](w` L K7Xw3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
, |E$' 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。
HxwlYx,4 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。
$xW**& 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
rGwIcx(% 下面就是产生这个functor的类:
>l1r,/\\ x"B'zP Utl
t< template < typename Actor >
loOOmHhJ& class do_while_actor
P_4DGW {
Lubrn"128 Actor act;
cnNOZ$) public :
v"lf-c
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gT52G?- 4YA./j%' template < typename Cond >
ur%$aX) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I44s(G1jl } ;
)/t6" " F@W*\3) '5.\#=S 1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}0/a\ 最后,是那个do_
F1W+o?B )c<6Sfp^B aq>?vti1D class do_while_invoker
M@7Xp)S" {
{[#(w75R{ public :
8n)WW$ template < typename Actor >
]r"Yqv3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/'&;Q7!) {
G?)vWM`j return do_while_actor < Actor > (act);
.Ao0;:;(2- }
RI.2F*| } do_;
bH9Le 6].:.b\qQc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
XAic9SNu; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
R{}qK r 最后来说说怎么处理break和continue
:=. *I 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。
DZ`k[Z.VZ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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