一. 什么是Lambda
;CA7\&L> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gX]'RBTb 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,
ig?Tj4kD okD7!)cr= !qJ|`o Y yV5AVMo class filler
L)_L#]Yy {
sX]ru^F3 public :
Jek)`D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@W!cC#u } ;
D?P1\<A~ 8yCQWDE} $c24l J#/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
3qq6X?y* d<v)ovQJ] oBzjEv d+g+{p>? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_"sFLe{
!,N),xG}~ S.NLxb/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`L
{dF \Zo
xJ& }'Yk#Q 9h'klaE( 二. 战前分析
e[J0+
x#;r 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
WAp#[mW.fx 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
VK?c='zg 44_CT?t< .p(~/MnO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=j !Ruy1 /* --------------------------------------------- */
.{LJ vector < int *> vp( 10 );
LxxFosi8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Fd@:*ER /* --------------------------------------------- */
j?P8&Fm< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D[R<H(( /* --------------------------------------------- */
xnG,1doa int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3}X; WE ` /* --------------------------------------------- */
|%-:qk4rG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
oj~0zJI /* --------------------------------------------- */
Y7
`i~K; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9oJ=:E~CP U/bQ(,3} _sp/RU,J-3 s1NRUV2E 看了之后,我们可以思考一些问题:
:1\QM'O 1._1, _2是什么?
WjvD C" 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
gDjs:]/YR 2._1 = 1是在做什么?
cakb.Q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
LVp*YOq7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]Vgl do(komP<\ b<mxf\b 三. 动工
/ =2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Qd$!?h j{u!/FD rocG;$[ : $>TeCm template < typename T >
Rw\S-z/ class assignment
M/mUY {
VwV`tKit T value;
GS4
HYF public :
ce\ F~8y assignment( const T & v) : value(v) {}
-l`1j6 template < typename T2 >
f*^)0Po T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~wsDg[ } ;
P2;I0 ! 0qrsf! 7I_lTu( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y l1sAf/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
RxVf:h'l vS|uN(a.P `*=Tf ZNvnVW< class holder
-] .Y"; {
`+/xA\X] public :
` 'y[i template < typename T >
-5 YvtL assignment < T > operator = ( const T & t) const
$}G03G@ {
}{Ncww!iN return assignment < T > (t);
HrZ\=1RB }
#}rv) } ;
Q@-7{3 c~+;P(> Z'~yUo= 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:
v8xNtUxN &S"ojbb static holder _1;
EK6fd#J?1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:}Tw+S5 d= -/'_' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$6XCHVx 而不用手动写一个函数对象。
-
zQ t<6`?\Gk )TBG-<wt \e/'d~F 四. 问题分析
9j[%Y? 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
t$z
FsFTQ 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。
D$RQD{* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
u8Au ` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
idf~"a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#Pz},!7 !v2D 18( 五. 问题1:一致性
q.OkZI0n 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?|
/f9jLY+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@i9T),@ 5]&vs!wH struct holder
pOn>m1| {
.1.Bf26}d //
VR/>V7*7@ template < typename T >
J['paHSF T & operator ()( const T & r) const
&\$l%icuo {
=yfLqU return (T & )r;
%jK-}0Tu }
i`^`^Ka } ;
9 T4x1{mO #`C;@#xr 这样的话assignment也必须相应改动:
f.`noZN uhFj|r$$ template < typename Left, typename Right >
vmW4 3K; class assignment
r`|/qP:T[ {
vnXa4\Vdy Left l;
PX3rHKK{ Right r;
.VVY]>bJg@ public :
{ZH9W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%p}_4+[;
template < typename T2 >
bGvALz' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
)~<8j } ;
qJj;3{X2 [e
)j,Q1 同时,holder的operator=也需要改动:
1.0S>+^JE Z,Z34:- template < typename T >
)z9)oM\ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j5ZeYcQ- {
t)LD-%F return assignment < holder, T > ( * this , t);
kL,{H~iq; }
Memz>uux H'E>QT 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。
cbl2D5s+i] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1pC!F ;9Oo FrO)3 1z return l(rhs) = r;
Bl-nS{9" 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。
}"<|.[V) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#]i*u1 3u7N/OQ( template < typename Tp >
8kw`=wSH> class constant_t
[Z484dS`_ {
s#ijpc>h const Tp t;
9cAb\5c| public :
,
e{kC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]l>)Di#*o template < typename T >
r>S?,qr const Tp & operator ()( const T & r) const
rLNo7i {
g*b`V{/Vw return t;
]5lp.#EB
}
k+2~=# } ;
Z&%#,0>] w4 <FC$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
oBr/CW 下面就可以修改holder的operator=了
C`3}7qi|C 2/qP:3) template < typename T >
%^m6Q! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&dZ-}.
af {
a3
<D1" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o~,dkV }
cA1"Nek yc2c{<Ya5 同时也要修改assignment的operator()
<8p53*a 7</&=lly template < typename T2 >
Z9s tB>? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;BqYhi 现在代码看起来就很一致了。
"jzU` !CROc} 六. 问题2:链式操作
jQzq(oDQw 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rl9YB %P 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。
DPJ#Y -0 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。
[Z|R-{" 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。
V2cLwQ'0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
n'{cU( 5bX
SN$7| template < typename T >
(Bd8@}\u_ struct result_1
NH$a :> {
-
*!R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y~An'+yBa } ;
dJM)~Ay- |BnjT*_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:
W~+
] 7< XKB)++Q= template < typename T >
tT87TmNsA struct ref
|ul25/B
B {
yazC2Enes8 typedef T & reference;
wQ qI@ } ;
{,tEe'H7 template < typename T >
nVV>;e[ struct ref < T &>
^4_)a0Kcm, {
'5.n28W> typedef T & reference;
QWv+Ja } ;
/=A?O\B7 ('pNAn!] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~isrE;N1| k/YEUC5 template < typename T >
q?g4**C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:l8n)O3 {
D ::),, return l(t) = r(t);
R>U0W{1NO }
W/9dT^1y4' 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。
BRbx. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>4`("# XtVx
H4q 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
l=U@j
T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Enn7p9& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
IlJ6&9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.}S9C]d:a 最后的布局是:
okJ+Yl.[?7 Add
5*u0VabC< / \
+uKh]RP Divide 5
vO!p8r
F / \
PXG)?`^NX _1 3
S\K;h/;V 似乎一切都解决了?不。
}z1aKa9 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。
Y&KI/]ly,L 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。
\ni?_F(Y 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:
^{nf0 )56c 9F)+p7VJq template < typename Right >
=.O8G=;DOA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SYRr|Lg Right & rt) const
Ql^I$5& {
ra=U, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|uId:^{ }
wUj[c7Y% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
M eo(|U XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
13wO6tS
k 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
M_*"g>Z 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
ec+&K?T 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
V
@8+ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
3maiBAOKz 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
UXwnE@`F mH2XwA| template < class Action >
}Tf~)x class picker : public Action
0>Iy`>] {
G vMhgG=D public :
F7lhLly picker( const Action & act) : Action(act) {}
SYd4 3PA // all the operator overloaded
"s[wLclfG } ;
8)HUo?/3 UZ7Zzc#g Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
gKoB)n<[ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
HZC^Q7]hy [E<NEl* template < typename Right >
=V~pQbZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7p*PDoM6` {
VA+
?xk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P}hHx<L }
t=o2:p6& l
Os91+.% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/ r6^]grg 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
#&<>|m <y[LdB/a template < typename T > struct picker_maker
r:0F("},
{
z5`AJrj% typedef picker < constant_t < T > > result;
b>SG5EqU@ } ;
TtTp,If template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5<ZE.'O {
&{E1w<uv typedef picker < T > result;
y "6;O 0 } ;
x6Zhw9RV v&Xsyb0CaM 下面总的结构就有了:
Pj(DlC7G, functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ChzKwYDY picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
C$?gt-tJ' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z$
q{!aY 至此链式操作完美实现。
`&y Qtj#
' 3NU{7,F #4UKkd 七. 问题3
mU@pRjq= 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|V%*BvY> Nki08qZ[ template < typename T1, typename T2 >
tNP>6F/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+l'l*< {
r,I';vm<` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*UBukn }
RlW0U-%u !YX$4_I 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
d [K71 qj|P0N{7 template < typename T1, typename T2 >
v$~1{}iI5 struct result_2
ZNWo:N8; {
iQs^2z#Bd typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&w15GO;4 } ;
w]<V~X V$wW?+V 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
2OT
RP4U 这个差事就留给了holder自己。
CVUA7eG+ ]mIcK 8i$quHd&x template < int Order >
Xa o*h(Q@L class holder;
,',
S template <>
{3,_i66 class holder < 1 >
u}_,4J
{
ZAATV+Z public :
DzZEn]+zt template < typename T >
].ZfTrM] struct result_1
>Sc)?[H {
=Q+i(UGHi typedef T & result;
Yf1&"WW4 } ;
1M@OBfB8 template < typename T1, typename T2 >
VZveNz@]r struct result_2
zD}@QoB {
G-7!|& typedef T1 & result;
8w4-Ud*$i } ;
!fX&i 6 template < typename T >
b$@vJ7V! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DA=#T2)p {
Nk
JOD3>U return (T & )r;
9t$#!2z }
P}"=67$ template < typename T1, typename T2 >
hSAdD! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oVZI([O {
XotiKCk|Aq return (T1 & )r1;
rF@njw@ }
/;5U-<qf } ;
y5@#leM hHA!.u4& template <>
nR%ey" class holder < 2 >
3{:AG,G {
Y5mQY5u| public :
Zc!rL0T template < typename T >
DsJ ikg(J struct result_1
5r2A^<) {
mYUR(*[ typedef T & result;
1s-dqHz"s } ;
DUrfC[jpv template < typename T1, typename T2 >
?.{SYaS struct result_2
90"&KDh {
|.#G G7F^S typedef T2 & result;
nj1TX } ;
I8x,8}o>V template < typename T >
}H5~@c$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7!qO*r {
xdLMy#U2 return (T & )r;
()}(3>O- }
'@0Z#A template < typename T1, typename T2 >
#}xw
*)3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eW<|I {
SAVA6
64 return (T2 & )r2;
k3PFCl~e }
+x!Hc } ;
%[cZ,F= kJ'rtz4QO 60\`TsFobT 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> >。
\k4em{K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.#q]{j@Ot 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ohJo1}{ !eu\ShI return l(i, j) = r(i, j);
!{1;wC(b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
olv0w;s @k-C>h()C return ( int & )i;
2RbK##`vC return ( int & )j;
WrHY' 最后执行i = j;
L*6R5i> 可见,参数被正确的选择了。
WEaG/)y eIDrN%3 Xi~7pH ?W 6
:$ Qx")D?u 八. 中期总结
@?2ES@G+Ji 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:
)FdS;] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.vnQZ*6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{1eW*9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P#!^9)3 |NdWx1 Q]{ `m i7XM7+} gbrn'NT | LXVf 九. 简化
]?7q%7-e.a 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。
h/oC9?v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rD;R9b"J 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:
C+L_f_6] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*t{^P*pc +-*/&|^等
5O%?J-Hp 2. 返回引用。
#b
eLo J =,各种复合赋值等
<dGph 3. 返回固定类型。
F~$ay@g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[.Rdq]w6 4. 原样返回。
yU"lJ>Eh}} operator,
uXo uN$& 5. 返回解引用的类型。
ge4Qa K operator*(单目)
\
z3>kvk 6. 返回地址。
^~1Z"kAnT operator&(单目)
^)E#
c 7. 下表访问返回类型。
)Drif\FF) operator[]
4 KX\'K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(zX75QSKV operator<<和operator>>
*!.anbo@?z gX|We}H 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。
NmA6L+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|{ @BH z*)kK template < typename Left >
N(l struct value_return
$DlO<
{
Q_)$Ha{>H, template < typename T >
"x0/i?pqa struct result_1
D0}r4eA {
kQ`p\}7_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`]=0oDG:1! } ;
}60/5HNr W6s-epsRmT template < typename T1, typename T2 >
LC4W?']/ struct result_2
4-?zW {
OH 13@k typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
qg2Vmj<H } ;
X4<Y5?&0 } ;
NM"5.
]*hH.ZBY"^ Pj1 k?7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F_Gc_eT RF= $SMTk 下面我们来剥离functor中的operator()
^ X-6j[". 首先operator里面的代码全是下面的形式:
OtbPrF5 ^fQa whub return l(t) op r(t)
uD?Rs` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_3IRj=Cs return op l(t)
w6h*dh$w return op l(t1, t2)
:'FCeS9 return l(t) op
DP-0,Gt&Xj return l(t1, t2) op
)b1X6w[ return l(t)[r(t)]
J$U_/b.mk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\YSprXe 1H?I?IT30 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
},@ex 单目: return f(l(t), r(t));
fDRG+/q(+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
F5y&"Y_ 双目: return f(l(t));
6ZAZJn| return f(l(t1, t2));
PQ{5*}$N 下面就是f的实现,以operator/为例
Ciy%7_~\ XE]"RD<z struct meta_divide
\&l@rMD3s {
B3<sSe8L0 template < typename T1, typename T2 >
~e&O?X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
A&A{Thz {
~9PZ/(
' return t1 / t2;
pekNBq
Wm }
?AH B\S } ;
eM@xs<BR 91-[[< 这个工作可以让宏来做:
tAPf#7{|
!;4Hh)2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v o4U% template < typename T1, typename T2 > \
mL-6+pJ@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
oQA,57B 以后可以直接用
Q/q>mN"#1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B}"V.Msv/ 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
<'QI_mP* (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。。。)
)}P/xY0 cwOa"]t} kS?CKd9by 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
^wD`sj<Qg MxH |yo[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!b=W>5h class unary_op : public Rettype
*^w}SE( {
Ss0I{0 Left l;
8 C9ny} public :
FB:nkUR` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~9"c64 q H@u5& template < typename T >
e,r7UtjoxR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s7 sTY {
a`[9<AM1# return FuncType::execute(l(t));
{5fL!`6w }
O~v~s
'c& !
,0 template < typename T1, typename T2 >
:[CEHRc7x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mlPvF%Ba {
!>V)x return FuncType::execute(l(t1, t2));
, 6Jw }
Qm=iCZ|E^! } ;
xI.0m /\;m/cwrl" E*IP#:R 同样还可以申明一个binary_op
1{wbC) ef)zf+o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LlS~J K class binary_op : public Rettype
2[;~@n1P
{
,p#r; O<O Left l;
o@7U4#E Right r;
c%bzrYQvA; public :
!{ {gL=_@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|fIyq}{7 zWv0y8[d template < typename T >
mYj)![ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GwfC l{l {
+KD7Di91<K return FuncType::execute(l(t), r(t));
;4(}e{ }
x7Gf):,LK ktS^^!,l% template < typename T1, typename T2 >
L|}s Z\2! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[[w | {
nM Z)x- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qGX#(,E9; }
+jK-k_ } ;
IibYG F ,QpFVlPU gWoUE7.3` 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
~
rQ,%dH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?Pa(e)8\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u>G9r#~`k 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。
'n
^,lXWB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=*I|z+ 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。。。
8]exsnZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,Si{]y 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)
*nHuGla 下面是修改过的unary_op
3!osQ1 {ya. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
pkae91 class unary_op
ji
./m8( {
G~v:@ Left l;
4 ob W> \gB~0@[\7 public :
#r]Z2Y] .)_2AoT7[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
096Yd=3h H1 7I"5N template < typename T >
xb<|m2<)H struct result_1
1DhC,)+D}q {
d6ef)mw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vV*J;%MO } ;
fU?#^Lg Lt=32SvTn template < typename T1, typename T2 >
\/?J)k3H. struct result_2
=4co$oD} {
|/^S%t6* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;>f\fhi' } ;
3l45(%g+ (XW'1@b template < typename T1, typename T2 >
E5@ =LS
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xOAq!,|V {
G_J}^B*?%v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]K*R[ }
gwQMy$ iB"ji4[z template < typename T >
abm 3q!a- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DKu$u ]Z {
IsE3-X| return OpClass::execute(lt(t));
kY'Wf`y( }
L!zdrCM Q}OloA(+ } ;
op5`#{ >e
R^G5rn; W.kcN, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9\<q=p~ 好啦,现在才真正完美了。
<<CWN(hQWO 现在在picker里面就可以这么添加了:
`G/g/>y [M,4qe8,} template < typename Right >
`D
|/g; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
u*;H$& {
Wm`*IBWA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p\&/m }
!?0C(VL(: 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。
YCh`V[0 5;HGS{` |[Fb&x hN6wp_ Vjv6d&Q 十. bind
`Ucj_6&Tqs 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。
D@gC(&U/6 先来分析一下一段例子
~M-L+XZl( cI@qt>& JJ
?'<)EF int foo( int x, int y) { return x - y;}
e4SS'0| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xxvt<J bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4S~kNp$ 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。
A1-,b.Ni 我们来写个简单的。
m^!j)\sM5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ufIvvZ* 对于函数对象类的版本:
Cj-&L< 1:](=%oM&k template < typename Func >
n19A>,m struct functor_trait
U\H[.qY- {
`|?<KF164 typedef typename Func::result_type result_type;
<I34@;R c } ;
[B;okW 对于无参数函数的版本:
t-KicLr ,o%by5j"^N template < typename Ret >
V~j^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
OxGfLeP.R! {
>fI\f <ez typedef Ret result_type;
2SC-c `9) } ;
M.t,o\xl 对于单参数函数的版本:
U|tacO5w` Od~uYOL/B template < typename Ret, typename V1 >
*/aQ+%>jf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
03v+eT {
j;@a~bks6z typedef Ret result_type;
heou\;GI" } ;
+5*bU1}O 对于双参数函数的版本:
fEXFnQ# \ opM}qZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e[u}Vf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
bKM*4M=k {
C0N}B1-MU typedef Ret result_type;
NL$z4m0 } ;
}k-8PG = 等等。。。
^rO"U[To 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1bQO:n):~ c.Sd~k:3 template < typename Func >
|YROxY"ML struct func_return
>P~*@>e {
*{#C;" template < typename T >
9)W3\I>U- struct result_1
~k"b"+2 {
ial{A6X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4x[_lsj } ;
rIcgf1v70 yjL+1_"B template < typename T1, typename T2 >
?SFQx\/ struct result_2
:Q=y'< {
SgewAng?@o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.(q'7Q Z/ } ;
dV38-IfGkl } ;
"[?DS AJEbiP igA?E56? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
NT5=%X] I*.nwV< template < typename Func, typename aPicker >
02t({>` class binder_1
4;Ucas6 {
E|c(#P{ Func fn;
1k4\zVgi aPicker pk;
%_5#2a public :
E7iAN\vo 3W[?D8yi) template < typename T >
D
tZ?sG struct result_1
@a@}xgn{ {
KLW5Ad:/rI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T(x@gwc } ;
L5x;#\#p WyatHC template < typename T1, typename T2 >
?K7uy5Y struct result_2
r6uN6XCM {
u:|^L]{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W.[!Q` } ;
W..*!UGl ^@* `vz^_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mTtaqo_Bh 46D`h!7L template < typename T >
!38KHq^|& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i;9X_?QF {
2_HIn return fn(pk(t));
lM4 Z7mT / }
)1#/@cU template < typename T1, typename T2 >
Xrb7.Y0d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?{"r( {
VBi gUK4 return fn(pk(t1, t2));
K9Mz4K_ }
2YZ>nqy } ;
vq(#Ih2 D#1R$4M= C3W4:kbau 一目了然不是么?
kR97)}Y 最后实现bind
_"@:+f, YdO*5Gb6 tWy.Gz\ template < typename Func, typename aPicker >
pt.V^a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xAd@.^ {
J/e] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Wx]Xa]- }
]Pe>T& :po6%}hn 2个以上参数的bind可以同理实现。
;:
_K,FU 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
=U*D.p*%f i#b /.oa 十一. phoenix
a-|pSe*rx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k/{WlLN \7b, Mz! for_each(v.begin(), v.end(),
[k%hl`} (
*V',@NH#Os do_
ni{'V4A [
V:y6NfL7i' cout << _1 << " , "
,V!"4T,Z ]
9F[3B`w
.while_( -- _1),
y*^UGJC: cout << var( " \n " )
.kFO@: )
V4jMx[ );
Z}!'fX." x @q.u3o9 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ZS=H1 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
k)7i^1U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7oF3^K'S 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{Cm!5Q Yy ,L-/7}"VHA 50Gr\ template < typename Cond, typename Actor >
'(B -{}l class do_while
~wuCa!!A {
EQlb:;j Cond cd;
\54B Actor act;
&Iy5@8 public :
9pnOAM} template < typename T >
FCNYfjB% struct result_1
5n2!Y\ {
C lf;+G0 typedef int result_type;
{H[N|\ } ;
7d>w]R,Z Ygk_gBRiC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&v .S_Ym C5 ILVQ template < typename T >
1z7+:~;l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^
34Ng {
*:TwO=) do
4!{lySW {
;iX~3[] act(t);
r2\%/9uO }
r]cq|Nv8: while (cd(t));
hOk9 y= return 0 ;
,e'm@d$Q* }
z[J=WI } ;
id9QfJ9t PI%l kbb!2`F!% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
gq+0t 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。
W8^A{l4 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。
&T, ,fz$ 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。
I1>f2/$z* 下面就是产生这个functor的类:
Cydo~/ u|}\Af u~uz=Yse template < typename Actor >
#3
E"Ame class do_while_actor
(Z$7;OAI {
]2f-oz*hU Actor act;
g^A^@~M public :
n+sv2Wv: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4_-&PZ,d 3LfF{ED@ template < typename Cond >
m]U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
KdozB!\ } ;
uxL+oP0 QDY uJ&!h C2rG3X^~Jm 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S\N l|U[ 最后,是那个do_
" J9 5fk
A?Ecqq 3HtM<su*h class do_while_invoker
I-!7 EC2{! {
kIS )*_ public :
_-RqkRI template < typename Actor >
Wtu-g**KN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9{fP.ifdv7 {
V z return do_while_actor < Actor > (act);
|GQq:MB;z }
C0w_pu } do_;
Ux',ma1JK d4IQ;u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
bX38=.up 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
C{*? 最后来说说怎么处理break和continue
b&`~%f- 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。
>(H:eRKq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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