一. 什么是Lambda
uROt h_/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%3'4QmpR 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,
8NJ(l *=L3bBu? aG?ko*A; %R5APMg1 class filler
@.fuR# {
2Z6#3~ public :
v'B++-% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$]4^ENkI } ;
%4U;Rdq&Ud |,bsMJh0 ~$>l@> xX 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:
k
oo`JHC M#on-[ @`aR*B V\@h<%{^%7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w!)B\l^+c o)'T#uK x^}kG[s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,#&lNQ'I 6%NX|4_ 7/NXb DW@PPvfs 二. 战前分析
sT dD=> 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。
au2ieZZ[ 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
9@Yk8 "<0BCJJ UiA\J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fi+u!Y*3Z /* --------------------------------------------- */
}pj>BK> vector < int *> vp( 10 );
H
r? G_L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|$#u~<r_
w /* --------------------------------------------- */
n'0^l?V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z71.5n!C /* --------------------------------------------- */
B;[{7J] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
< i*v /* --------------------------------------------- */
?8. $A2(Xw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R9D<lX0% /* --------------------------------------------- */
!7@IWz(," for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q=ZLSBZ ^ruS >>=lh xn1 看了之后,我们可以思考一些问题:
+:?-Xd:p 1._1, _2是什么?
szMh}q"u 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
fLL_{o0T 2._1 = 1是在做什么?
n;Tpf<*U 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
8s pGDg\g Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<~t38|Ff@
+4f>njARIb Q.#@xaX'{` 三. 动工
,x!P|\w.G{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{MU>5\ ;$l!mv7 5i7,s A:ls'MkZ4 template < typename T >
<splLZW3k class assignment
mZ3i#a4 {
zg2A$Fd[j T value;
#sdW3m_% public :
d_gm' assignment( const T & v) : value(v) {}
OaRtGJnR template < typename T2 >
B;Ab`UX#t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
KB <n-' } ;
L)&?$V PmyS6a@ &e@2zfl7 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cW;to Q!P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ZdeRLX OsPx-|f
S~ l;}D| 6+_W 7)S`AQ2:) class holder
RN238]K {
E9HA8 public :
q0{KYWOvk template < typename T >
p8hF`D~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
0vNEl3f'O {
Q\&FuU return assignment < T > (t);
'm}K$h(U }
[5,aBf)X } ;
#P=rP= H`CDfTy 9V`/zq? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%s P C3L 87c7p=/0` static holder _1;
yjvzA|(YC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^'!]|^ 8<t6_* f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^qs=fF 而不用手动写一个函数对象。
7)!(0.& ^;@q^b)ZP 7SLJLn3d !ccKbw)J# 四. 问题分析
U(3+*'8r,1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<:0649ZB 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
,@jRe&6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I-oI,c%+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>[B}eS> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]c]rIOTN u@5vK2 五. 问题1:一致性
rCi7q]_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
`G&W%CHB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B
=@BYqiY )$Xd#bzD| struct holder
0{#,'sc; {
]\w0u7} //
a_XM2dc% template < typename T >
/uS(Z-@ T & operator ()( const T & r) const
w~+5FSdH {
tp<uN~rTgh return (T & )r;
|ybW }
P1)f-:; } ;
m6tbN/EJZ Og[NRd+ 这样的话assignment也必须相应改动:
4wh_iO l?v`kAMR template < typename Left, typename Right >
90L,. class assignment
?rID fEvV {
t=syo-> Left l;
l{F^"_U Right r;
s `fIeP public :
O^ZOc0< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_Qg^>}]A1 template < typename T2 >
c9imfA+e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l[lUmE } ;
3&'ll51t +6t<FH 同时,holder的operator=也需要改动:
E;$)Oz p>4$&- template < typename T >
c=]qUhnH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x'kwk {
P5/K?I~/So return assignment < holder, T > ( * this , t);
d!kiWmw, }
D|m6gP;P So; ; 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。
9XWHr/-_@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
XzI c<81Z 4<._)_m return l(rhs) = r;
H?98^y7 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。
Gc2sY 0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
sPY*2B #k2&2W=x template < typename Tp >
i0DYdUj class constant_t
9z7^0Ruw {
fTiqY72h const Tp t;
7NC"}JB& public :
&os9K) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Nf8."EDUW template < typename T >
]:`q/iS& const Tp & operator ()( const T & r) const
OJ8 ac6cJ {
xc dy/J& return t;
4DI.RK9 }
}M?\BH& } ;
L4`bGZl55 2%4dA$H#4w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a@ `1 5O: 下面就可以修改holder的operator=了
owL>w `s#0/t template < typename T >
edld(/wu~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WNSf$D{p {
kbzzage6L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"jBrPCB
8 }
5=%:CN!/@p ?B
;+, 同时也要修改assignment的operator()
MGpP'G:v JU+Uzp template < typename T2 >
B:S/
?v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
({ 'I;]AQ 现在代码看起来就很一致了。
:0G "EM4 x95[*[ 六. 问题2:链式操作
sv`+?hjG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
am,UUJ+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。
ol]"r5#Q_H 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。
JJ@O5 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。
gwE#,OY* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S <~"\<ED l/9V59Fv9 template < typename T >
@+II@[_lT struct result_1
;=\vm"I? {
ozN#LIM>P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#\9sCnb } ;
t.wB\Kmt\ j8WMGSrrF 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:
:m*r(i3 uk%C:4T template < typename T >
d]Y-^&]{] struct ref
1_JtD|Jy {
} :U'aa typedef T & reference;
L=Cm0q 3v } ;
ioxsx>e< template < typename T >
Zz!0|-\ struct ref < T &>
zK.%tx}+=k {
t\LAotTF/ typedef T & reference;
H9nVtS{x } ;
r [; .1,( cHN
eiOF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I|jGu9G yVA<-PlS< template < typename T >
/C)mx#h] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9MfBsp}c {
5IOMc4v return l(t) = r(t);
Qw>ftle }
&t.9^;( 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。
.48Csc- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f#~X4@DH` AgKG>%0 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
vLQ!kB^\W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T}DP35dBzE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e}|UVoeH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4`Com~`6" 最后的布局是:
8@`"Zz M Add
piq1cV / \
aLr\Uq,83 Divide 5
,S"a ,}8 / \
{&tbp
Bl# _1 3
?^TjG)e7 似乎一切都解决了?不。
"4W@p' 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。
k-5Enbkr 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。
cYBv}ylw}R 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:
Y@)iPK@z 5Ym/'eT template < typename Right >
?xTMmm assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_TF\y@hF*D Right & rt) const
th&? {
U@#YKv return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N}ur0 'J0 }
8r7}6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qJq49}2 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。
H(qDQqJHYy 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。
S*3N6*-l" 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。
f{ZOH<"Lo 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。
ex_Zw+n 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?
4F_*,_Y 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:
PnB%vS qU!*QZ^y& template < class Action >
Az+}[t class picker : public Action
3#)I 7FG {
4]c.mDo[T public :
~jK'n4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
d*7nz=0&$ // all the operator overloaded
2[WH8l+ } ;
r>fx55dw ;{Cr+lqTJ 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。
bn`1JI@S4 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:
9f
,$JjX[ #:rywz+ template < typename Right >
BE
n$~4- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
d-%!.,F#W {
*ea%KE": return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c_#\'yeW }
!acm@"Ea )6?(K"T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
plL##?<D< 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。
XA`<*QC< ICSi<V[y1 template < typename T > struct picker_maker
w6C0]vh {
*b+ef typedef picker < constant_t < T > > result;
/[f9Z:>V } ;
'J+dTs;0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%E q}H {
]^HlI4 z typedef picker < T > result;
u<`CkYT } ;
cx?XJ) G(7!3a+ 下面总的结构就有了:
;>?NH6B, 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。
+bwSu)k 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。
UEeD Nl$^u picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ur\v[k= 至此链式操作完美实现。
STMc@MeZU_ 9I0}:J;7 k@1\ULo 七. 问题3
'bN\8t\S 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%X(iAoxbj v]CH
L#
| template < typename T1, typename T2 >
<ptZY.8N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8r@_b {
Z1j3 F return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7hPiPv
}
D$|@:
mW 3DH}
YAUU 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:
\W5fcxf ,k}-I65M*t template < typename T1, typename T2 >
^J,Zl`N struct result_2
{ETuaFDM {
XW]'by typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q/EHvb] } ;
&)?ECj0` =b{wzx}e 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?
(=n {LMa 这个差事就留给了holder自己。
}G,PUjg_^3 p8CDFLuV Opc, {,z6 template < int Order >
d>j`|(\ class holder;
ttlFb]zZh template <>
9sQ7wlK class holder < 1 >
&s.S)'l4l {
y7ng/vqM7 public :
4-RzWSFbo` template < typename T >
dtHB@\1 struct result_1
_]~`t+W'DJ {
:\I88
-N@' typedef T & result;
eEvE3=,hg } ;
<Sm@ !yx template < typename T1, typename T2 >
X6lkz*M. struct result_2
M`6rI {
G.CkceWRn typedef T1 & result;
0Z. bd=H } ;
bb@@QzR template < typename T >
0s>ozAJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a o"\L0;{ {
q~QB?+ x& return (T & )r;
oC"1{ybyl }
1ztL._Td template < typename T1, typename T2 >
8t4o}3> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\]bAXa{ p {
)YSS>V return (T1 & )r1;
#9Src\V }
TGUlJLT } ;
NJ6*
7Cd qX,TX
3 template <>
> 93I|C| class holder < 2 >
{<f |h)r {
$^[^]Q public :
/r Q4JoR> template < typename T >
,OGXH2!h struct result_1
<d&9`e1Hc {
bq+Q$#F2X typedef T & result;
PcxCal4 } ;
X,+M? template < typename T1, typename T2 >
?g7O([*[ struct result_2
$F^p5EXkc6 {
@Kl'0>U typedef T2 & result;
#* KmPc+ } ;
ZA1u template < typename T >
j,:vK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m :M=De {
%yr(i 6L return (T & )r;
^p@ # }
R]Iv?)Y template < typename T1, typename T2 >
g#??Mz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P&3Z,f0 {
yu^n;gWH return (T2 & )r2;
5!tiu4LU }
`Z)]mH\X } ;
Imv]V6"D= wO>P<KBU ,m"0Bu2 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> >。
J~"h&>T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
klUW_d- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G; onJ> #YEOY# return l(i, j) = r(i, j);
=r?#,'a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Oo-%;l`& aC2cyUuaN return ( int & )i;
0\/cTNN return ( int & )j;
G/y@`A) 最后执行i = j;
J/-&Fa\( 可见,参数被正确的选择了。
0q4E^}iR EKr#i}(x< 6/4?x)l3- QO fqW@g M@TXzn!&o 八. 中期总结
JsDugn ,B 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:
.#BWu(EYV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<
.\2Ec 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2A,iY}R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-C li`4&<WGC =xf7lN' ){_D 8Ev,9 S2!$ 九. 简化
-\2T(3P 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。
S1`;2mAf* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#("/ 1N6 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:
,'FdUq )i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dM^1O-K: +-*/&|^等
vz^w%67& 2. 返回引用。
Z:e|~# =,各种复合赋值等
bq}hj Cy
3. 返回固定类型。
'x{E#4A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0>aAI3E 4. 原样返回。
.=u8`,sO operator,
FK:Tni 5. 返回解引用的类型。
r^jiK\* operator*(单目)
tt%lDr1A) 6. 返回地址。
~Wox"h}( operator&(单目)
HK/T`p# 7. 下表访问返回类型。
^rP`
.Z operator[]
Gfbeh % 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$Qc`4x;N operator<<和operator>>
r^2>60q' SZ*Nr=X OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
?[`*z?} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
([+u U! /3>5ex>PN template < typename Left >
}qk8^W{ struct value_return
b;AGw3SF {
7/:C[J4GTN template < typename T >
g`690 struct result_1
Oosr`e@S {
uv}?8$<\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|;[%ZE" } ;
RdtF5#\z x9NcIa9 template < typename T1, typename T2 >
<691pkX struct result_2
7H~J?_ {
HLa3lUo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y!,Ly_x$@ } ;
tzKIi_2 } ;
c[h{C!d1 Q`Z=}^ aJmSagr69C 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0j--X?- !qF U 下面我们来剥离functor中的operator()
s_j ?L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
("+J*u*kq_ u3Qm"? $` return l(t) op r(t)
)nI}K QJ< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}\s\fNSQ/ return op l(t)
*G6Py,- !f return op l(t1, t2)
oQ=v:P] return l(t) op
vfn _Nq; return l(t1, t2) op
S*5hO) C return l(t)[r(t)]
tE~OWjL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:L E&p[^ zP
F0M( 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2Gw2k8g& 单目: return f(l(t), r(t));
R;6$lO8C& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S>!
YBzm&X 双目: return f(l(t));
VX;br1$X return f(l(t1, t2));
feI%QnK)U 下面就是f的实现,以operator/为例
~eVq Fc Pa8E.<> struct meta_divide
jIzkI)WC| {
Q^|ZoJS template < typename T1, typename T2 >
#%=6DHsK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~o+:M0)} {
3[RP:W@% return t1 / t2;
sb]{05: }
#jc+2F,+{ } ;
;$\?o 7;wx,7CUq 这个工作可以让宏来做:
;aY.CgX x3`b5^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vjzpU(Sq# template < typename T1, typename T2 > \
r&MHww1i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aLWNqe&1 以后可以直接用
+i@r-OL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
? 0}M'L 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
GW29Rj1 (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。。。)
_`H2CXGg >\/H2j v}Gpw6 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
#JOWiO0> 5q.d$K | template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YV6@SXy class unary_op : public Rettype
{Xc^-A[~ {
kvdiDo Left l;
Qh0tU<jG public :
fpDx)lQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}%&hxhR^t3 &gNb+z+ template < typename T >
J0 [^hH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;T9u$4< {
e]1&f.K return FuncType::execute(l(t));
)YKnFSm }
$s*nh>@7 HP$GI template < typename T1, typename T2 >
D.Q9fa&P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!zu YO3: {
MM+xm{4l return FuncType::execute(l(t1, t2));
<~%e{F:[# }
x344}\ } ;
?)Psf/ k2"DFXsv ke+3J\;> 同样还可以申明一个binary_op
vxey$Ir _RT JEG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_F2R
x@Y class binary_op : public Rettype
x)wlp{rLf {
#:~MtV
Left l;
],?rFK{O Right r;
WN5`zD$ public :
!XJvhsKX y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G$eA(GE P,QI-, template < typename T >
<]SI- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3ih3O {
~6<'cun@x return FuncType::execute(l(t), r(t));
+1te 8P* }
+9tm9<F8 ;$VQRXq template < typename T1, typename T2 >
prdlV)LTpY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;cFlZGw {
ytWTJ>L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
b_'VWd:am }
Bb~Q]V=x; } ;
}#b[@3/T e
hgUp = "f1`6cx6 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
=k{ n! e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"1-gMob DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"8NhrUX 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。
Z{MR#.I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S260h,(, 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。。。
'X$J+s}6& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&4dh $w]q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
2i4&*&A 下面是修改过的unary_op
Uyuvmt> .#4;em%7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Os5Xejh`I class unary_op
; xz}]@]Ar {
)~Pj3 Left l;
gdx2&~ ;7HL/- public :
}OJ,<!v2pc /Cl=;^) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FUD
M]:XQ ZJod=^T template < typename T >
WlF}R\N! struct result_1
8M_p'AR\,y {
{'^!S"9x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Wpdn^=dhL } ;
zYz0R:@n+ hE9UWa.Q> template < typename T1, typename T2 >
x,+2k6Wn! struct result_2
`El)uTnuZ[ {
Y~fa=R{W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Jq1^}1P } ;
oA;> z &3:U&}I template < typename T1, typename T2 >
d*===~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W,53|9b@ {
^=1:!'*3D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+YNN$i }
- /
tzt Z'V"nhL template < typename T >
1%^d<%,] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^gu; {
h=7eOK] return OpClass::execute(lt(t));
0\X'a}8Bu }
t#eTn"; X *fle } ;
$YPQi. EXz{Pqz ZQ_&HmgRy 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
{T=rsPp<@ 好啦,现在才真正完美了。
AgU 7U/yk 现在在picker里面就可以这么添加了:
/iwL$xQQ H"n@=DMLm template < typename Right >
mKh<M)Bz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
n?EL\B {
q@6Je(H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z"*$ . }
.%3qzOrN 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。
M?FbBJ`sF (F.vVldBy f|cF[&wo g218%i XY*KWO 十. bind
-y1t;yU.L 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。
Q&;d7A.@ 先来分析一下一段例子
Z^?Y TykH EvJ"%:bp s(3iGuT int foo( int x, int y) { return x - y;}
gL-\@4\wc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o@! !I w bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9>1
$Jv3 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[ ]LiL;A& 我们来写个简单的。
tc%0yr9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p#T^o]+ 对于函数对象类的版本:
pSml+A: .}6Mj]7?i template < typename Func >
} F; Nh7? struct functor_trait
U(t_uc5q {
R/UL4R,)^ typedef typename Func::result_type result_type;
4\?GA`@ } ;
q&y9(ZvI 对于无参数函数的版本:
6d%|yl (wtw1E5X template < typename Ret >
}K%y'D struct functor_trait < Ret ( * )() >
9"TPAywd {
M^$liS.D typedef Ret result_type;
k.dQ;v} } ;
aRh1Q=^@(4 对于单参数函数的版本:
(H*d">`mz #!n"),3 template < typename Ret, typename V1 >
G^ 2a<?Di struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DwLl}{r' {
'+Gy)@c typedef Ret result_type;
UJX=lh.o } ;
5Tt%<#4 对于双参数函数的版本:
E+.%9EKU R>YDn|cWI template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
KJf~9w9U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DwL4?!E {
TP5?%SlJ typedef Ret result_type;
pSLv1d"9{ } ;
7z?rx 等等。。。
f4k\hUA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-}W` Js7D>GWP! template < typename Func >
6a=Y_fma struct func_return
o5 fXe}pl@ {
)=
,Lfj8x template < typename T >
Yom,{;Bv struct result_1
V(Dn!Nz {
=R>%}5
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@YMQbjbr } ;
Nd"Rt y.LJ5K$&a template < typename T1, typename T2 >
(;11xu struct result_2
ARZ5r48)
{
.kGlUb?^Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*FwHZZ~U } ;
dX58nJ4u } ;
Y\qiYra kUdl2["MZ _uR-Z_z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&dino ;,8bb(j template < typename Func, typename aPicker >
iZVMDJ?(Z] class binder_1
kJ JUu {
_`bH$ Func fn;
}Ot
I8;> aPicker pk;
F=29"1 ._ public :
g*NKY`, A-GRuC template < typename T >
t ._PS3 struct result_1
zKi5e+\ {
DiB~Ovh| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pLFJ"3IJB } ;
[U]ouh) &?@gUk74" template < typename T1, typename T2 >
hm%'k~ struct result_2
!*0\Yi,6 {
%G<!&E!0h typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FA.h?yfr } ;
\;?=h <(]e/} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0.}Um {QTrH-C template < typename T >
W |]24 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T4dYC'z {
r@xMb,!H return fn(pk(t));
FQR{w }
uA?_\z? template < typename T1, typename T2 >
LF'M!C9| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\8uPHf_ {
Ul?Ha{W return fn(pk(t1, t2));
e!wS"[, }
?-g=Rfpag } ;
`eIX*R @15%fX`*o $X%GzrN 一目了然不是么?
2&E1) ^ 最后实现bind
`x"0 *v'&i) J q|,I\H5} template < typename Func, typename aPicker >
Gd)@PWK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jfyV9) {
f[n#Eu} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"
}@QL` }
]@o p
h:[PO6GdX 2个以上参数的bind可以同理实现。
A2z%zMlZc 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。
DJeP] slEsSR'J] 十一. phoenix
4uv'l3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:K& yV:DR for_each(v.begin(), v.end(),
^f{+p*i}: (
;m}lmq, do_
8jxgSB", [
VdR5ZP cout << _1 << " , "
>9D=PnHnD ]
E9 QA<w .while_( -- _1),
3OV#H% cout << var( " \n " )
"k\W2,q[ )
}io9Hk>| );
lhAwTOn`Q + )?1F 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:
4YkH;!M>ji 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
g% :Q86u operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HoGrvt<:.P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$%VFk 53I p"/1Kwqx 3|%Q{U template < typename Cond, typename Actor >
p^+k:E>U class do_while
7Xv.C&jzd {
KYVB=14 Cond cd;
`9eE139V=' Actor act;
;Gxp'y public :
Zb`}/%\7 template < typename T >
5<Cu-X struct result_1
.@.,D% 7< {
*G$tfb( typedef int result_type;
JP9eNc[ } ;
}4Lv-9s, y[S5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DqrS5!C -G]\"ZGi template < typename T >
=0`"T!1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:*#AJV) {
-]\%a=] do
* 4GJ< {
^x%yIS act(t);
uXW<8(
%W }
sN 1x|pkN while (cd(t));
~\}%6W[2 return 0 ;
k&ujr:)5Y5 }
Skl1%` } ;
"jmi
"O* +wwpaR` ;%odN
d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XCoN!~ 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。
e2UbeP 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。
:gVz}/C.@ 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。
wqyx{W`~w 下面就是产生这个functor的类:
YMad]_XOP ;2kiEATQ
1 a*6x^R;) template < typename Actor >
fyT:I6* class do_while_actor
R*/%+ {
Y(78qs1w Actor act;
0FsGqFt public :
lyfLkBF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T/MbEqAf 8},!t\j#] template < typename Cond >
["Ep.7=SU picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1$?O5.X: } ;
='T<jV`evu i*..]!7e Yq4_ss'nB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^4x(a& 最后,是那个do_
5[]7baO)h1 Sb> ;k(;`: $TtCVR class do_while_invoker
;n00kel$ {
0^*4LM|z public :
XB UO template < typename Actor >
-uqJ~g D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>e($T!}Z {
Tf
Q(f? return do_while_actor < Actor > (act);
;VeC(^-eh6 }
&48wa^d } do_;
C]K@SN$ 3%|LMX]M5_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
aN}yS=(Ff 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%L:e~* 最后来说说怎么处理break和continue
}ARWR.7Cc 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。
1,T8@8# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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