一. 什么是Lambda
j
sD]v)LB 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w?zy/+N~ 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,
4x<H=CJC teI?.M9r +V(^"Z~ vS"h`pL class filler
X- X`Z`o {
*p=enflU
public :
M7T*J>i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}]#z0'Aqsu } ;
k<P` *~YdL7f)J /CH]'u^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:
6"+9$nFyW ?A3u2- $P#x>#+[A IN@o9pUjV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h-|IZ}F7 v%c/eAF .vctuy& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G'u[0> U?d
I _VRxI4q P(FlU]q 二. 战前分析
5|~nX8> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
|x.^rx` 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
AE+BrN
+"2 ul~6zBKO =|``d- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V?'p E /* --------------------------------------------- */
M>|ZBEK vector < int *> vp( 10 );
n$XEazUb0N transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:4-,Ru1C" /* --------------------------------------------- */
S-}c_zbl; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,*dLE /* --------------------------------------------- */
1pg#@h[|t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=PQ4S2Q /* --------------------------------------------- */
3[y$$qXI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_WvVF*Q"k /* --------------------------------------------- */
J}[[tl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
maDWV&Db *r[V[9+y-D kX+9U"`
C :*&c' 看了之后,我们可以思考一些问题:
`"[qb ?z 1._1, _2是什么?
`A%WCd60Tc 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。
tc[z/ 2._1 = 1是在做什么?
Ynvf;qs 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。
[*5]NNB 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。
?}v/)hjp=? 99`w'Nlk {d*OJ/4 三. 动工
_Y;tD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DO* +v
3:\# Su7N ?X! LEeA ,Y template < typename T >
=cZ24I class assignment
d5>&,
{o7N {
1KrJS(. T value;
8#lq: public :
hrq% { !Z assignment( const T & v) : value(v) {}
m7y[Y template < typename T2 >
;5L^)Nyd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GC7 WRA } ;
qzJ<9H ZLxa|R7 .MG83Si 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KUYwc@si\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=f
y|Dm74 ` 6*]c n#( lH`TF_ h2T\%V_j class holder
_J!&R:]$ {
2aCf?l( public :
jk&xzJH. template < typename T >
tm5)x^7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
`*B0n>ol, {
d1\nMm}v return assignment < T > (t);
" (O3B }
)dX(0E4Td/ } ;
#+l`tj4b/ ZSK_Lux> c'tQA 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:
{R-o8N jzJTV4&zjs static holder _1;
mN}szW, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{eI'0== 18sc|t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5]LWWjT 而不用手动写一个函数对象。
QK+,63@D\= I/tMFg ap )B%9 Uzzm2OS` 四. 问题分析
D0xQXC3$` 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。
qjhV/fsfb 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。
F/BR#J1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{CI4AT!?W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$'3xl2T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GW;%~qH[, lTqlQ<`V 五. 问题1:一致性
DbH;DcV7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
eIalcBY 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/Yp#`}Ii uOLShNo struct holder
<C&|8@A0 {
O7VEyQqf5 //
=n"k gn template < typename T >
|EX=Rj* T & operator ()( const T & r) const
}q@#M8 b {
.7^(~&5N return (T & )r;
]<f(@]R/d }
/m"/#; ^l } ;
<A)M^,#o *PnO$q@` 这样的话assignment也必须相应改动:
8]&:' T8z?_ *k template < typename Left, typename Right >
y0mNDze class assignment
RSym9t90t {
UTyV6~ Left l;
!Yb !Au[ Right r;
8i`>],,ch public :
$N)G:=M!s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zVw5 (Tc template < typename T2 >
kaekH*m~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*C5`LgeX } ;
IB[$~sGe 5F~l;zT 同时,holder的operator=也需要改动:
\6SjJ]o> )Q
=>7%ZA template < typename T >
Yu3S3aRE assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4G(7V: {
rvd$4l^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
WqNXE)' }
%/y=_G WsV"`ij# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
tn'Jkwp 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
70c]|5 lJu^Bcrv return l(rhs) = r;
(4L/I 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Y\-xX:n.\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UrvUt$WO pVy=rS- template < typename Tp >
0wv#AT class constant_t
TSP%5v;Dh {
0Xh_.PF const Tp t;
Xh;.T=/E| public :
VjM3M<!g>M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hHE~/U template < typename T >
h.>SVQzU const Tp & operator ()( const T & r) const
,\\ba_*z {
~Xxmj!nOf return t;
( *+'k1Ea }
2P"9m } ;
MMFwT(l<1 N2}SR|. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H/O.h@E4X 下面就可以修改holder的operator=了
C!5A,| DX 8~o']B;lJ template < typename T >
7a'yO+7-) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`sYFQ+D#O {
M@A3+v%K return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
F$?Ab\#B }
;yt6Yp.6e w'H'o!*/ 同时也要修改assignment的operator()
l:V
R8g[ 0!|d .jZI template < typename T2 >
0
jth}\9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/]TNEU,K 现在代码看起来就很一致了。
SraZxuPg> qLDj\%~( 六. 问题2:链式操作
+{I_%SsG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`uMEK>b 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
k
<oB9J 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
|NfFe*q0;8 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
9b+jT{Tg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4!Js=" u-TT;k' template < typename T >
JnBUW" struct result_1
SN{+ P k {
&$~fz":1! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C 5.3[ } ;
LlQsc{Ddf 6L<:>55 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:
3^o(\=-JX xPm. TPj template < typename T >
=:WZV8@% struct ref
!,Uo{@E)Y {
M5`v^> typedef T & reference;
+FTc/r } ;
"Lbsq\W> template < typename T >
AFz:%m struct ref < T &>
s:U:Dv {
_
>OP typedef T & reference;
ANhtz1Fl } ;
XQ]K,# i Yr9'2.%Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d/7fJ8y8 MgJ6{xzz template < typename T >
7=l~fKu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
aDbqh~7 {
S>yi D`v return l(t) = r(t);
3B&A)&pEO }
Xul`>8y| 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。
x%B_v^^^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?Z#N9Z~\ T`bYidA 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
,"%C.9a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z,).)y#B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/s\ mV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}T?X6LA$I8 最后的布局是:
}Ce9R2
Add
hw
DxGiU / \
.a*?Pal@@ Divide 5
hLO)-ueb / \
yE$PLM _1 3
%6m/ve 似乎一切都解决了?不。
uwNJM 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。
,-c,3/tyA 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。
66v,/#K 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:
7d: ]o> ZoG@"vr2 template < typename Right >
#I/P9)4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Qd}n4KF\ Right & rt) const
6>vR5pn {
FOTe,F.8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>G]JwO }
Ebnb-Lze, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7H6Ts8^S 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。
UUt"8]@[ 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。
yZleots1 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。
dfDjOZSL 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。
I5Vn#_q+b 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?
`0d0T~ 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:
02J/=AC5 t;8)M$
p template < class Action >
;wv[';J class picker : public Action
)@g[aRFa {
1WUSp;JMl public :
@.t +
picker( const Action & act) : Action(act) {}
'oa.-g 5 // all the operator overloaded
o=m5AUe?J } ;
"Lp.*o W5R/Ub@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。
ng1E'c]0@ 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:
k<9,Ypa
"- 4|HA template < typename Right >
tr0b#4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H,7='n7" {
%BI8m|6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P3oYk_oW }
Xb_
V\b0 S:xXD^n#H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L!Jx`zM^ 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。
jD
S?p)& 2q?/aw ;Z template < typename T > struct picker_maker
[OC(~b {
vt
EfH typedef picker < constant_t < T > > result;
CmU@8-1 } ;
529;_| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K;
#FU {
m<gdyY typedef picker < T > result;
}+,Q&]>~ } ;
1iT_mtXK$ j*%#~UFw 下面总的结构就有了:
R`j"iC2 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。
E>fY,*0 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。
nW=6nCyvo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x;mw?B[ 至此链式操作完美实现。
xdSMYH{2A z
g7Q` RoqkT|#$ 七. 问题3
a*M|_&MH* 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。
!yNU-/K (hc!!:N~q template < typename T1, typename T2 >
N_%@_$3G] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'(]Wtx%9" {
Wv4$Lgr return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NEBhVh
}
Qf:e;1F! ][
$UN 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
S>lP?2J *l7 `C) template < typename T1, typename T2 >
<&eJIz= struct result_2
`,O7S9]R+ {
@&*TGU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%Wtf24'o;v } ;
=ejcP&-V/ F8%^Ed~@ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
xF_u:}7` 这个差事就留给了holder自己。
6~dAK3v5 O"\4[HE^ |!o C7!+0^ template < int Order >
a~KtH;7< class holder;
IADSWzQ@ template <>
B>u`%Ry& class holder < 1 >
8@3=SO {
>?+Rtg|${ public :
!.h{/37] template < typename T >
ruaZ(R[ struct result_1
b: (+d"S {
H{cOkuy typedef T & result;
FK BRJ5O } ;
p\zqZ=s template < typename T1, typename T2 >
9/"&6, struct result_2
+Xg:*b9So {
c!@|yE, typedef T1 & result;
x8lBpr } ;
~&:-c v template < typename T >
?y|&Mz'XJ( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Zbo4{.# {
ZK4V-?/[6 return (T & )r;
7(/yyZQnZ }
aZf/WiR2 template < typename T1, typename T2 >
(j>`+F5f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ET[5`z {
SU%O \4Ty return (T1 & )r1;
.{gDw }
jdG'sITv } ;
J{/hc}
$ \Fjasz5E' template <>
GW
{tZaB class holder < 2 >
CC^D4]ug {
_J C*4 public :
J>X@g; template < typename T >
0LW3VfvToN struct result_1
u?>},M/ {
s:{[Y7\? typedef T & result;
xWLZlUHEu } ;
W2`3 p template < typename T1, typename T2 >
B1X&O d struct result_2
%)i&|AV" {
m03dL^( typedef T2 & result;
aPJTH0u } ;
t %u0=V template < typename T >
L#`X
]E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J@_M%eN {
Qi\]='C return (T & )r;
g_4%M0&AX }
x)80:A} template < typename T1, typename T2 >
.i\FK@2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;)ay uS sQ {
H[w';u[% return (T2 & )r2;
dpz@T>MS= }
?z&n I# } ;
shB3[W{}!) jl59;.P S^R dj ] 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> >。
@ws&W=NQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T6y~iNd< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kRggVRM Ft;x@!h% return l(i, j) = r(i, j);
t<Sa;[+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0SD'&
U/FysN_N! return ( int & )i;
54{E&QvL8o return ( int & )j;
UR'v;V&Cb\ 最后执行i = j;
koB'Zp/FaY 可见,参数被正确的选择了。
9T;>gm dLqBu~* t=lDN'\P w[a(I}x 5_A*IC] 八. 中期总结
N/>:})dav 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:
~!ei]UP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1.%|Er 4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jNbVp{%/S} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h5P ]`r vo Et\H yIiVhI?X =
1veO0 RaLV@>jPm = ~s+<9c] 九. 简化
_an0G?7 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。
q4X(_t 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
BN&)5M?Xt6 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:
nh7_
jEX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-[N9"Z, +-*/&|^等
U8aVI 2. 返回引用。
/IcGJ&; =,各种复合赋值等
Q~.t8g/ 3. 返回固定类型。
~(*tcs]hY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+DQUL|\ 4. 原样返回。
8@ f!,!Wn operator,
\ v+>qY<q 5. 返回解引用的类型。
T!?tyW operator*(单目)
XR VZU~ZV 6. 返回地址。
?(zCv9Pg operator&(单目)
z3[J
sE% 7. 下表访问返回类型。
1tO96t^d% operator[]
v?8i;[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PcbhylKd operator<<和operator>>
+*Wlj8 jD<xpD 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。
6
o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W.s8!KH: F6J]T6Y template < typename Left >
nN.Gn+Cl struct value_return
l(x0d {
Zs|Ga,T template < typename T >
g/l:q&Q< struct result_1
XXm7rn {
";Cf@}i> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Fa`%MR1 } ;
Tei2[siA5 7L:Eg template < typename T1, typename T2 >
,_$J-F? struct result_2
]}Ys4(} {
7V@r^/`8N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&tbAXU5$ } ;
#oiU|>3Y } ;
W=g'Xu!|!2 9:g]DIL M^OYQf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^6{op3R_ <!G\%C 下面我们来剥离functor中的operator()
gP|-A`y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,gpEXUp\ ;`xCfOY( return l(t) op r(t)
RIUJX{? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NKEmY-f; return op l(t)
wWx{#!W return op l(t1, t2)
I%:?f{\ return l(t) op
G*_]Lz(N return l(t1, t2) op
FS)#
v return l(t)[r(t)]
>jiez, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r"K!]Vw O..{wdZy 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:
^AI02`c. 单目: return f(l(t), r(t));
2::YR? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+qpG$#J0 双目: return f(l(t));
J9;fqQCt return f(l(t1, t2));
LRWM}'.s 下面就是f的实现,以operator/为例
[X /s^42 &:ZR% f struct meta_divide
YH+(N {
Uu*iL< ` template < typename T1, typename T2 >
&Qv HjjQ?u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(#6Fg|f4Y {
_U LzA
return t1 / t2;
?vbAaRg50s }
PP\ bDEPy } ;
Nw9:Gi # X1a v 这个工作可以让宏来做:
7.
$wK. >}+R+''nR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:81d~f7 template < typename T1, typename T2 > \
a {x3FQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?zC{T*a 以后可以直接用
a-S
tOO5s DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nC[aEZ7 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
/9gn)q2f( (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。。。)
8PVjNS/ \}4*}Lr \ `z%5/@f; 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
9MO=f^f- S,5>/'fy0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.9Cy<z class unary_op : public Rettype
?[.8A/:5 {
Y+),c14# Left l;
nql9SQ'\\ public :
oR~d<^z( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K/Pw;{} \6MM7x(U3 template < typename T >
4sORp^t'Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rp"5176
{
Id`V`|q return FuncType::execute(l(t));
Nr]Fh }
Sx
J0Y8#z HnjA78%i template < typename T1, typename T2 >
\1<|X].jNY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!"yr;t>|Zb {
7T6Zlp return FuncType::execute(l(t1, t2));
5y
g`TW }
$v#`2S(7 } ;
&L+.5i G!B:>P|\l m44a HBwId 同样还可以申明一个binary_op
^$%
Sg// (y6}xOa( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^Lc\{,m class binary_op : public Rettype
_[E+D0A {
1|w@f&W" Left l;
k]$oir Right r;
P%Vq#5 public :
=+mb@#="m binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uJH[C> \X\f~CB template < typename T >
w1-P6cf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K, !
V _ {
Z- a return FuncType::execute(l(t), r(t));
Djc-f }
vK+reXE d8agM/F*/ template < typename T1, typename T2 >
6|B9kh} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1,)
yEeHjU {
Ng !d6] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@q>Hl`a }
Mh~}RA"H } ;
F xm:m ?$)5NQB% RzL(Gnb 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%D d{E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=+wd"Bu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!dGu0wE
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。
i@5Fne 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ihwJBN>( 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。。。
of_y<dd[G 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ej}S{/<*n 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)
2yg6hR 下面是修改过的unary_op
j:'g*IxM_ M+VWAh#uD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[yk-<}#B class unary_op
F{a;=h#@Q {
t>?tWSNf Left l;
*n EkbI/ x,U_x public :
P$k*!j_W 51y"#\7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<nqv)g"u0 mrnPZf i template < typename T >
1F5KDWtE struct result_1
[H<TcT8 {
/QyKXg6)l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b=/'cQ } ;
EI 35&7( Ws`ndR template < typename T1, typename T2 >
b \`S[ struct result_2
`a MU 2 {
Z#H<+S( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=s4(Y } ;
;TWLo_ 3rKJ<(-2/ template < typename T1, typename T2 >
]'(D*4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n:`f.jG | {
[C0v- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7LVG0A2>7 }
\z0HHCn'" 9K`_P] l2z template < typename T >
0Z6geBMc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I@9'd$YY {
`2@.%s1o= return OpClass::execute(lt(t));
R'tKJ_VI }
rniM[7K [DM0'4 } ;
^
UmYW z.SC^/\o| K$M+"#./ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mvZ#FF1,J 好啦,现在才真正完美了。
s<FBr, 现在在picker里面就可以这么添加了:
l^Rb%?4Z }Rw ,4 template < typename Right >
kzRJzJq uP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I8
:e`L {
s4"OsgP+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-<6?ISF2 }
v wEbGx 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
nlNk
qt~=47<d ~.%HZzR6& <ErX<(0`ig )|lxzlk 十. bind
pqfX}x 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
R^*baiXVI 先来分析一下一段例子
}LT&BNZj dg24h7|] >SK:b/i int foo( int x, int y) { return x - y;}
(6S'wb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+1y$#~dl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]A3 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。
t+8e?=" 我们来写个简单的。
zOs}v{8" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
PVo7Sy!'H 对于函数对象类的版本:
9aJIq{ `E VIT|# template < typename Func >
y'K2#Y~1e struct functor_trait
Z]]Ur {
!,m typedef typename Func::result_type result_type;
gQ>kDl^$Ls } ;
HYfGu1j?X 对于无参数函数的版本:
cg MF?;V sF{aG6u template < typename Ret >
X@\W*
nq struct functor_trait < Ret ( * )() >
DpT9"?g7 {
C_Ewu*T7 typedef Ret result_type;
'k X8}bx } ;
H&)}Z6C" 对于单参数函数的版本:
+P2oQ_Fk`9 !5o j~H template < typename Ret, typename V1 >
\_
3>v5k| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
IW0S*mO$ {
i7Up AHd/ typedef Ret result_type;
}uZs)UQ|$ } ;
y QW7ng7D0 对于双参数函数的版本:
S<"Fp1#"l f82%nT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[k6I#v<& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
SeD}H=,@ {
-&5YRfr! typedef Ret result_type;
C!VhVOy>d } ;
Y_JQPup
等等。。。
$^ws#}j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G#n 4g:K 0X=F(,>9 template < typename Func >
<&3P\aM> struct func_return
4o*i(W {
U)/.wa> template < typename T >
<.6rl struct result_1
JLoF!MK} {
%f;dn<m=c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E~%n-A } ;
h1w({<q*ov l6/VJ~(}' template < typename T1, typename T2 >
/4&gA5BS] struct result_2
1!<t8,W4 {
bv[#|^/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZZY# . } ;
e&}W# } ;
uuC ["Z Jka>Er {zwH3)|Hn 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ngo> ^9/8 n)e2? template < typename Func, typename aPicker >
LhJUoX class binder_1
vI{aF-
# {
(pxH<k=Ah Func fn;
.kT]^rv
; aPicker pk;
yLnQ9BXB& public :
t6DSZ^Zq +>Wo:kp3 template < typename T >
q+?<cjVg struct result_1
VdlT+'HF {
eZ$7VWG# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&93{>caf+ } ;
o,6t:?Z 0k]ApW template < typename T1, typename T2 >
,;$OaJFT struct result_2
p
F-Lz<V {
1q6)R/P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vK',!1]y } ;
H;/do-W[ o(*\MTt? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`6Bx8CZ'I x4MmBVqp template < typename T >
\SWTP1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a:BW*Hy{\ {
)1s5vNVa return fn(pk(t));
^A$=6=CX }
DrJ?bG;[ template < typename T1, typename T2 >
d:%b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K./qu^+k {
%?ElC return fn(pk(t1, t2));
\|HEe{nA }
*~#I5s\s! } ;
]auvtm-[ b] 5weS-< R#T-o,m 一目了然不是么?
Ykxk`SJ 最后实现bind
6'^_*n 9@ k8$@ &dyQ6i$], template < typename Func, typename aPicker >
vqm|D&HU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vpQ&vJfR {
/ZvP.VW& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
scg&"s }
6TP
/0o) O$ *lPA[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
6{h\CU}" 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。
GG%b"d- "#1 \ uoH 十一. phoenix
e?> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vV,TT%J8D y]db]pP5 for_each(v.begin(), v.end(),
FZ"n6hWA (
rzfLp do_
~; 9HGtg [
j4$nr=d.6 cout << _1 << " , "
`Fd
\dn ]
gRLt0&Q~ .while_( -- _1),
aI=p_+.h cout << var( " \n " )
'S`l[L:.8 )
aU!}j'5Q );
^ZwZze:2 I\l&'Q^0@ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
V*vQNPey 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
-S sgW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5X{|*?>T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*u},(4Qf m<CrkKfpG f:>y'#P template < typename Cond, typename Actor >
69c4bT:b" class do_while
hb`9Vn\-E {
\|PiQy*_? Cond cd;
Z@bgJL83 Actor act;
V(';2[) public :
dbf<k%i6 template < typename T >
]s\r3I] struct result_1
ha
:l-<a {
=pL$*`]? typedef int result_type;
jSI1tW8 } ;
cMT7Bd zL"e . do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m?e/MQr ~74Sq'j9Wt template < typename T >
25X|N=} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7-744wV}Z {
(\6E.Z# do
WtOjPW {
g}_2T\$k act(t);
%1?t)Bg }
Z(MZbzY7Hq while (cd(t));
lp`j3) return 0 ;
;4 ;gaf }
?8~l+m6s$ } ;
9UM)"I&k 6H|SiO9 v "l).G? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u?,>yf.;s 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!KX4H 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。
a\P :jgF 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。
+XWTu! 下面就是产生这个functor的类:
?_eLrz4>L^ @)pC3Vi^ 9qap#A template < typename Actor >
fFJ7Y+^ class do_while_actor
?!RbS#QV} {
f^pBXz9&= Actor act;
um9&f~M public :
]it.
R- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Cy-p1s ZF>:m> template < typename Cond >
-d,D! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[ja^Bhu } ;
Oo|JIr7i *7AB0y0k Ii0\Skb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
B^2r4
9vC 最后,是那个do_
u62H+'k}F -Q? i16pM [n"eD4 )K| class do_while_invoker
Xt$qjtVM {
@X/ 1`Mp public :
}3lG'Y#Kpy template < typename Actor >
Uh/=HNR do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1>*oN {
N@thewt| return do_while_actor < Actor > (act);
^Gk)aX }
&eMd^l}:# } do_;
tl dK@!E3 ,!Wo6{' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%{
BV+& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?d Jd7+A 最后来说说怎么处理break和continue
%bw+>:Tr 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 4+K"Q/M 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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