一. 什么是Lambda
`0d0T~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BhJ>G% 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,
;wv[';J ^h[6{F~J 1WUSp;JMl @.t +
class filler
'oa.-g 5 {
o=m5AUe?J public :
7)rQf{q7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W5R/Ub@g } ;
m}]{Y'i]R k<9,Ypa
"- 4|HA 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:
_H+]G"k/r H,7='n7" "#d$$ 8 P3oYk_oW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&[ })FI D;,p?]mgO~ L!Jx`zM^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jD
S?p)& 2q?/aw ;Z LO`0^r 46?z*~*G 二. 战前分析
W{,fpm 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。
Hv/C40uM- 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
eR!#1ar JYdb^j2c FnGKt\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j=0kxvp /* --------------------------------------------- */
l)u%`Hcn vector < int *> vp( 10 );
!wYN",R- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?JuJu1 /* --------------------------------------------- */
pH' Tx> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^twyy9VR /* --------------------------------------------- */
iq;\}, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
579Q&|L. /* --------------------------------------------- */
+ai3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N.|F8b]v /* --------------------------------------------- */
{v"f){ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
mR0`wrt !?,,
ZD 7K"3[. 1g;2e##) 看了之后,我们可以思考一些问题:
Kw fd
S( 1._1, _2是什么?
}&v}S6T 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$ T2 bul 2._1 = 1是在做什么?
"aGmv9\ 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。
rZUTBLZ`j 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。
& 9e 4
]oe`yx x?i
wtZ@ 三. 动工
jFQ y[k-B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!'$*Z( )<x9t@$ bJ2-lU% ;2 4 H 6t" X template < typename T >
wSR|uh class assignment
|!o C7!+0^ {
M6-uTmN:d T value;
B>u`%Ry& public :
?V`-z#y7 assignment( const T & v) : value(v) {}
h7]+#U]mi template < typename T2 >
C|y^{4|R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W6?=9].gc } ;
'6D"QDZB 4~
x>] TOiLv.Dor 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4K cEJlK5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q<>u)%92@ @3n!5XM{EE N[@~q~v *)[fGxz
\ class holder
sI\NX$M {
C6ql,hR^h` public :
Gs#9'3_U5 template < typename T >
&>-'|(m+2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
u^Cls!C {
tMLiG4
|7 return assignment < T > (t);
MJX
ny4n }
V@0T&# } ;
_;}$/ Rd8mn'A %LnLB 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:
>V.?XZ nt 33%hZ`/> static holder _1;
GUL~k@:_k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WD4"ft :r{-:
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zd$'8/Cq 而不用手动写一个函数对象。
8 n[(\f: MTt8O+J?P~ vU *: M8k g?v/u:v>W 四. 问题分析
Q]5_s{kiz 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。
jP+{2)z"W 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。
d8Vqmrc~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{X?Aj >l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D <~UaHfk 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9#[,{2pJr jJ"(O-<)D 五. 问题1:一致性
rk=/iD 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?|
!@!603Gy 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h]@'M1D% q?frt3o struct holder
6O?zi|J[: {
x`?>j$ //
cvw17j template < typename T >
&NF$_*\E T & operator ()( const T & r) const
z*HM_u {
'(iPI return (T & )r;
%nJo:/ }
dr#%~I } ;
*~U*:>hS y ;mk] 这样的话assignment也必须相应改动:
5[g&0 \<I&utn template < typename Left, typename Right >
/y1+aTiJ class assignment
L%[>z'Zp {
="G2I\ Left l;
7j|CWurvq Right r;
CeU=A9 public :
wv3*o10_w8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q%d,E1 template < typename T2 >
ebEI%8p g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"E<+idoz } ;
v2gk1a& !4v>|t q! 同时,holder的operator=也需要改动:
Ot.v%D`e 5 g
mWwlkf9 template < typename T >
= y^5PjN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r5[pT(XT] {
8(ZQM01; return assignment < holder, T > ( * this , t);
kjQW9QJ< }
&qY]W=9uK F<h+d917 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。
{$t*XTY6R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%1
RWF6 [PXq<ST return l(rhs) = r;
#P!<u Lc% 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。
Sg%s\p]N_# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~jJ.E_i iWWtL template < typename Tp >
6RIbsy class constant_t
;Ows8 {
z-3.%P2g const Tp t;
=84EX<B public :
#Fo#f<bp constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
mUl0D0# template < typename T >
f>xi (0 const Tp & operator ()( const T & r) const
;HYEJ3 {
;4dFL\KU return t;
ta5_k&3N }
NHUJ:j@ } ;
1mHS -oI9J +<$nZ=,hsy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
S/*\j7cj 下面就可以修改holder的operator=了
@gqZiFM) W4.w template < typename T >
An}RD73!w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h+Lpj^<2a {
{tOf0W| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y8%l)g }
vx7=I\1 ic}TiTK 同时也要修改assignment的operator()
iM7^ o%-KO? YW template < typename T2 >
0N)DHD?U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T_s09Wl 现在代码看起来就很一致了。
L9^M?.a &2%|?f| 六. 问题2:链式操作
Mb"y{Fox 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[QMN0#(h 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。
@x*xgf 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。
JXRU9`3)A 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。
Y6Y"fb%K 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[So1`IA6 n>,GmCo template < typename T >
Yx,E5}- struct result_1
_'G'>X>}WU {
=mX26l`B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o=!_.lDF: } ;
%R?WkG &=S:I!9;; 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:
`, ]ui* 1D)0\#>< template < typename T >
hMz)l\0
struct ref
&2.DZ),L {
K@:omT typedef T & reference;
IP{$lC } ;
>h:'Z*9 template < typename T >
<7)sS<I struct ref < T &>
]Ue
aXwaU {
}'}n~cA.{ typedef T & reference;
%${$P+a`D } ;
/Q)I5sL@E `<~=6H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~}{_/8'5 vP#*if[V5 template < typename T >
B R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4 7mT {
ZXo;E return l(t) = r(t);
~s-gnp }
<-'
!I& 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。
RcJtVOrd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)2l @%?9 7vRp< 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
wC%qS y' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y'b*Dk{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R|$b\3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
RhB)AUAj 最后的布局是:
rqp]{?33 Add
p-\->_9)y` / \
D/"velV Divide 5
KX;JX*)J / \
J,?F+Qji&= _1 3
8 3/WWL } 似乎一切都解决了?不。
LauGT* z! 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。
zjow % 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。
- >?tB1}^ 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:
w
oIZFus ?%~^PHgZ| template < typename Right >
L#'XN H" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
v,*C>u\3s Right & rt) const
g5pFr=NV {
jTg~]PQ^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5_](N$$ }
~Gh7i>n* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1,h:| 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。
X=1o$:7 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。
N2HD=[*cr 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。
=#pYd~ 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。
PCL
;Z 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?
$v#`2S(7 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:
&L+.5i 7q;`~tbC template < class Action >
m44a HBwId class picker : public Action
EAXl.Y.
$ {
ZCZ@ZN public :
4'`P+p"A picker( const Action & act) : Action(act) {}
0fvOA*UP // all the operator overloaded
S2\;\?]^~ } ;
J;^ PM:6 %GY'pQz 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。
H"UJBO>$ 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:
f@hM ^% uY>M3h#qx template < typename Right >
ZB)R4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`)cH(Rj {
iSoQ1#MP)2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u_+iH$zA }
b+:J?MR;} RjvW*'2G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=9 )k:S( 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
=&pLlG 6hd<ys? template < typename T > struct picker_maker
R{bG`C8.d {
GrJLQO0$N typedef picker < constant_t < T > > result;
&V~l(1 } ;
g<;::'6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,e9M%VIu6[ {
IaSpF<&Y; typedef picker < T > result;
<>{m+=gA } ;
MYjc6@=cR (?t}S.>g 下面总的结构就有了:
+e2:?d@ 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。
of_y<dd[G 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。
ej}S{/<*n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2yg6hR 至此链式操作完美实现。
sfr+W-7kx M+VWAh#uD >L!c} Ku 七. 问题3
_9 '_w& 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。
@>VVB{1@,] jy2gR1~ template < typename T1, typename T2 >
pk.\IKlG] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/; Bmh= {
UsFn! !+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o.fqJfpj }
m Rw0R{ EV{Ys}3M 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:
(oX!D(OI 54z.@BJhE template < typename T1, typename T2 >
J@$~q}iG struct result_2
OHpV%8` {
B T"R"w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HLwMo&*rA } ;
r#4/~a5i~ ML\>TDt 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
kO3\v)B; 这个差事就留给了holder自己。
cXqYO|3/M C[
mTVxd kq5X<'MM9N template < int Order >
P* `*^r3 class holder;
W +ER'lX template <>
jmkOu5@ class holder < 1 >
/IRXk[ {
KB](W public :
[C0v- template < typename T >
7LVG0A2>7 struct result_1
\z0HHCn'" {
9K`_P] l2z typedef T & result;
?BfE*I$\h } ;
}H\I[5* template < typename T1, typename T2 >
1\&j)3mC struct result_2
xxu {
jO&*E'pk typedef T1 & result;
9/(jY$Ar } ;
3)W zX template < typename T >
rjK`t_(= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u7[}pf$} {
sg^|dS{3D return (T & )r;
w(6n }
<8^x
Mjc template < typename T1, typename T2 >
k[ro[E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0Z8"f_GK {
E(PBV return (T1 & )r1;
8\lh'8 }
byM-$l } ;
6qH0]7m aI <R /\nY Xz template <>
>UaQ7CRo class holder < 2 >
_5-h\RB) {
Df^F)\7!N? public :
'&![h7B template < typename T >
(\{k-2t*^ struct result_1
(*9.GyK {
@;bBc typedef T & result;
]oB~8d } ;
]h,rgO; template < typename T1, typename T2 >
L\PmT struct result_2
c lB K {
ccHf+= typedef T2 & result;
zOs}v{8" } ;
PVo7Sy!'H template < typename T >
9aJIq{ `E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VIT|# {
LWF,w7v[L return (T & )r;
r\;fyeH
}
W}CM;~*L template < typename T1, typename T2 >
xmvE*q"9] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LTTMa-]Yy {
tR|dnC4U return (T2 & )r2;
EsMX#1>/m }
-BSdrP| } ;
Oo|PZ_P Ur(R[*2bx r0XEB,} 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
2jFuF71 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
u
S1O-Q> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}xk(aM_ 3#>W\_FY*D return l(i, j) = r(i, j);
oBkhb 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
sE pI)9 !ajBZ>Q return ( int & )i;
`5IrV&a return ( int & )j;
i41~-?Bc 最后执行i = j;
OM*c7& 可见,参数被正确的选择了。
4 O!2nP Tnp
P ' G](4!G& hO=L|BJ?I . 5(YL8d 八. 中期总结
K& #il 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
t*gZcw5 r 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.S/5kLul 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o.{W_k/n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D:1@1Jr B.q/}\
?( Ktq 4b%{ hx:q@[ +J/ Re,;$_6o /;*_[g5*i 九. 简化
/4&gA5BS] 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。
1!<t8,W4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
O[Vet/^) 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:
MuoE~K2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<\^0!v +-*/&|^等
QqA=QTZ} 2. 返回引用。
v'W{+>. =,各种复合赋值等
l P F326e 3. 返回固定类型。
i2,4:M)CV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1RRE{]2v# 4. 原样返回。
Y![Q1D!
operator,
X Q#K1Z 5. 返回解引用的类型。
s#9q3JV0 operator*(单目)
4S<M9A} 6. 返回地址。
v675C# l( operator&(单目)
?QOU9"@+B 7. 下表访问返回类型。
`q?3ux operator[]
b@Ej$t& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qjB:6Jq4q operator<<和operator>>
#-0e0 3p%e_? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
pU$k{^'UK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
sQJ\{'g ]r
Uj<[O template < typename Left >
Jo5B mh0 struct value_return
F]\
Sk'}& {
t'n@yX_ template < typename T >
lPy|>&Yc struct result_1
+Nt4R:N {
w% %q/![uy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~g{j)"1 } ;
*~vB6V|1 Er;/zxg9p template < typename T1, typename T2 >
l0qaTpn struct result_2
n{tc{LII/ {
0#*6:{/^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
OQ-)
4Uk} } ;
8q^}AT<C } ;
dli(ckr -?Cr&!*B G:AA>t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5\Q Tm; p*;!5;OUR 下面我们来剥离functor中的operator()
'nCVjO7o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
AV5={KK i,6OMB
$ return l(t) op r(t)
Ykxk`SJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7%*#M#(T return op l(t)
Xw?DN*`L return op l(t1, t2)
nK>CPqB^( return l(t) op
YX$(Sc3.6 return l(t1, t2) op
)~
(*q return l(t)[r(t)]
_@DOH2lXJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B=|R?t (* ,aP6ct 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
;wn9
21r 单目: return f(l(t), r(t));
pY31qhoZ. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/<rvaR 双目: return f(l(t));
{wqT$( (< return f(l(t1, t2));
giakEPl 下面就是f的实现,以operator/为例
YYWD\Y`8 k@4N7} struct meta_divide
}y(t')= 9 {
U=Ps# template < typename T1, typename T2 >
.j]tzX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j4$nr=d.6 {
PLCm\Oh$l return t1 / t2;
GA^hev }
+kL7" } ;
aI=p_+.h 'S`l[L:.8 这个工作可以让宏来做:
aU!}j'5Q ^ZwZze:2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I\l&'Q^0@ template < typename T1, typename T2 > \
)|~K&qn` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x~e._k= 以后可以直接用
5X{|*?>T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*u},(4Qf 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
m<CrkKfpG (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。。。)
f:>y'#P }z`x-(V hb`9Vn\-E 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
\|PiQy*_? Z@bgJL83 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V(';2[) class unary_op : public Rettype
m
Q2i$ 0u {
<V ?2;Gy Left l;
_2fW/U54_ public :
CIW4E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6.@.k m{IlRf' template < typename T >
};Q}C0E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cMT7Bd {
+Mo4g2W return FuncType::execute(l(t));
=H{<}>W' }
7`|'Om?' |Z:yd}d template < typename T1, typename T2 >
> Pw5!i\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YVIE v {
\e86'& return FuncType::execute(l(t1, t2));
(0{Dn5MH }
vk7IqlEQ } ;
'uu*DgEr ]IuZ T "~4V( 同样还可以申明一个binary_op
5rsz2;#p &^`Wtd~g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%\JGDM*m class binary_op : public Rettype
?C|'GkT {
SU0Ss gFB Left l;
g[} L
? Right r;
^/n1hg public :
-P;3BHS$T
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HPtMp#`T W@R7CQE@ template < typename T >
Rw+r1vW:A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%]P{)*y-? {
5226&N return FuncType::execute(l(t), r(t));
|8` }8vo) }
ex>7f%\ ![z2]L+TB template < typename T1, typename T2 >
R27'00(Z0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`l|Oj$ {
oCT,v 0+4O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zyPb\/ }
Wl| i$L)7 } ;
$ }/tlA&e 7Z>vQ f B ka_m
Q<{9 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
bxa>:71 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ffP]U4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_7!ZnJrR 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。
P'KA-4! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
h8/tKyr8( 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。。。
B-
@bU@H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ag'hHFV 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)
@`[e1KQ 下面是修改过的unary_op
k$$SbStD Z_GGH2u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ct\msG }b: class unary_op
T@1;Nbz] {
_hY6NMw Left l;
?o(284sV3 LATizu
public :
OU{c|O AZ.QQ*GZ#y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N82 6xvA 5(<O?#P template < typename T >
L&6^(Bn struct result_1
2TGND-(j {
&$s:h5HoX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R+!U.:-yz } ;
4b<|jVl\ ;!f='QuA template < typename T1, typename T2 >
,$`}Rf< struct result_2
_|e&zr {
+2MF#{ tS typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EMnz;/dMt } ;
dNR/| ;bwBd:Y template < typename T1, typename T2 >
nc1~5eo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<VZ43I {
0[UI'2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
n[>hJ6 }
zU1D@ > %KEMlKZ template < typename T >
Rxdj}xy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-W!M:8 {
KTYjC\\G return OpClass::execute(lt(t));
X>$Wf3 }
z#gebr~_\ {N]WVp*R } ;
;BuMzG:tmZ &en2t=a |kZ!-?9Z 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
8s22VL 好啦,现在才真正完美了。
)VQ[}iT 现在在picker里面就可以这么添加了:
UXji$|ET6 0j8fU7~6S template < typename Right >
Gy L9} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oI#TjF {
+788aK,{# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=w`Mc\o " }
7=G6ao7 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。
|6^a[x3/U Xr^ 5Th\ rhLhFN{h {ccc[G?>.Q RF*>U a 十. bind
rOOo42YW` 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。
yLf9cS6= 先来分析一下一段例子
!RJ@;S ItLR|LO9 62nmm/c int foo( int x, int y) { return x - y;}
Kz
b-a$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,m*HRUY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9+ Mj$ 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。
MP}-7UA#K 我们来写个简单的。
> 3x^jh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$cn8]*Z= 对于函数对象类的版本:
d7BpmM O-[YU%K3? template < typename Func >
Ak3^en struct functor_trait
F4~OsgZ'N {
cAN8'S(s1 typedef typename Func::result_type result_type;
n',7=~ } ;
.WSn Y71 对于无参数函数的版本:
41/civX>V @F 8NN\ template < typename Ret >
Q1Qw45$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
(,sz. {
V}TPt6C2 typedef Ret result_type;
cFie;k } ;
j)G%I y[` 对于单参数函数的版本:
m\*ca3$ ax5n} template < typename Ret, typename V1 >
rmBzLZ} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\>4>sCC {
UxMy8}w!y typedef Ret result_type;
#&uajo } ;
?#c "wA& 对于双参数函数的版本:
:$VGqvO12W )J]NBE:8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IZdWEbN1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~*1Z1aZ {
OqsuuE typedef Ret result_type;
Q `K^>L1 } ;
-hfDf{QN 等等。。。
wL3BgCxqDL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gLSI? _"F=4`lJ template < typename Func >
|:SV=T: struct func_return
1c/<2 xO~ {
i.^UkN{ template < typename T >
GZ<@#~1%\ struct result_1
p-"wY?q
{
>9XG+f66E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C%z9Q } ;
qm#?DSLap j/O9LygB template < typename T1, typename T2 >
.z$UNB(!M struct result_2
<NDV 5P {
44n41.Q] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U1 3Lsky% } ;
A"DGn } ;
Y#): 1C1
})!- n9
bp0#K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!<h9XccN L})fYVX
template < typename Func, typename aPicker >
G,6`:l class binder_1
|CQjgI|; {
2N-p97"g Func fn;
k^JgCC+ aPicker pk;
G@e;ms1 public :
r.@UH-2c h`Ej>O7m template < typename T >
_eQ-'") struct result_1
b* n#XTV {
H9_>a->
)~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LkafB2y } ;
Eb5>c/( ?st}rJ_ template < typename T1, typename T2 >
%/U'Wu{* struct result_2
|]:6IuslJ {
q 7W7sw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WSF$xC/~ } ;
= ?/6hB=7< .2P3 !KCL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7"eIZ kVeY} 8 template < typename T >
8%; .H- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B\|^$z2 {
]LCL?zAzH! return fn(pk(t));
$D^27q:H }
_MQh<,Z8 template < typename T1, typename T2 >
Z 5wDf+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@d5t%V\ {
BVv-1$ U^ return fn(pk(t1, t2));
o|n+;h
}
7
mA3&<&q } ;
~s?y[yy6i DjZTr}%q blG?("0! 一目了然不是么?
KKg\n^ 最后实现bind
:[PA .Upi hOqNZ66{ rCGKE`H template < typename Func, typename aPicker >
Q[!?SSX% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
v!S(T];) {
ykx13|iR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MD0d }
n68qxD-X O#^qd0e'P! 2个以上参数的bind可以同理实现。
sV%=z}n= 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。
frQ=BV5%6 oY\;KPz 十一. phoenix
-G1R><8[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Uu`}| &@i !}eq~3 for_each(v.begin(), v.end(),
rJp9ut'FEz (
o9{1_7K do_
s}^W2 [
j)mS3#cH cout << _1 << " , "
#5{lOeN ]
Q\^BOdX^` .while_( -- _1),
tnXW7ej ^ cout << var( " \n " )
wqE2n )
=xH>,-8} );
zyK11 tQMz1$ 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:
A,#z_2~ 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
vMXn#eR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2{ hG",JL 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-|czhO)R F9IPA% TYxi&;w template < typename Cond, typename Actor >
cnDBT3$~Z class do_while
naY#`xig {
nrTCq~LO( Cond cd;
2Y}A9Veb Actor act;
esv<b>`R public :
4%>tk 8 [ template < typename T >
Nc(A5* struct result_1
+jGUp\h%9; {
Vx n- typedef int result_type;
1ww~!R } ;
XQ Si X=k|SayE8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X*r?@uK5 0M}Ql5+h, template < typename T >
i8/"|+Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Je#3 {
lb)i0`AN+ do
',Oc+jLR {
pAtxEaXh act(t);
FxX nX }
i?F~]8 while (cd(t));
mndNkK5o return 0 ;
H//,qxDc }
7ws[Rp8 } ;
;p(Doy)i BLo=@C%w5 Fz$^CMw5K 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
W$R@Klz 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{f>e~o
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
]"vpCL 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
nlx~yUXL4 下面就是产生这个functor的类:
d:n.Vp )5U7w ; JHf0 template < typename Actor >
e5sQl1 class do_while_actor
)|U+<r< {
XCO;t_% Actor act;
]!N|3"Ls public :
A6F/w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wo ) lkovd ,Ct1)%
template < typename Cond >
U$IB_a2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Znh<r[p< } ;
#|} EPD9$ PkdL] !: Kx,<-]4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RM`iOV,Y 最后,是那个do_
*i7|~q/u K&iU+ R?kyJ4S class do_while_invoker
:LR>U;2
{
)G|'PXI@, public :
(DKQHL; template < typename Actor >
iC<qWq|S_m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
safI`bw1 {
hzy#%FaB return do_while_actor < Actor > (act);
4{=^J2z }
b U>.Bp] } do_;
v1s0kdR,> Al}%r85 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ykj+D7rA: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qmGLc~M0 最后来说说怎么处理break和continue
EYKV}` 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。
RMxFo\TK; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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