一. 什么是Lambda
9/s-|jD 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sCb?TyN'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,
+[2lS54"W4 00pHnNoxW u gfV' 5o~Z> class filler
EoY#D'[ {
K0I-7/L public :
)kUq2-r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
?qK:P } ;
3!$rp- !<) 5WZLB = 9DtSYd/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G>_ZUHdI 56':U29.] {{DW P-v4 oW+R:2I~O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r?V|9B`$p 7SqsVq`[~ +vbNZqwz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4t8 Hy n6uobo- f:utw T Vk_L*lcN 二. 战前分析
&FanD 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。
?y04g u6p 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
:!A@B.E Q'=!1^& aVtwpkgZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4*dT|NU /* --------------------------------------------- */
(8ymQ!aY vector < int *> vp( 10 );
|n&6z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-0\$JAyrx /* --------------------------------------------- */
JqZ%*^O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
er<~dqZ}] /* --------------------------------------------- */
(Pu*[STTT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/V*eAn8> /* --------------------------------------------- */
tIvtiN6[|l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7PvuKAv?k /* --------------------------------------------- */
i/Hi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(^Ln|3iz -zTeIvcy5 )t.q[O` i gQyn|
看了之后,我们可以思考一些问题:
=Tj0dfO|" 1._1, _2是什么?
FVpe*] 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。
3sw1y 2._1 = 1是在做什么?
~|!lC}!IKL 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。
eeX>SL5'i 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。
0!zWXKX 2Vi[qS^ JL$RBr 三. 动工
O,;SA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N!va12 G
dooy~cn AUq?<Vg\ e'?(`yW> template < typename T >
{oZ]1Qf_ class assignment
oy
|@m|J {
~lL($rE T value;
%$}iM< public :
qy]-YJZ assignment( const T & v) : value(v) {}
b13>>'BMB template < typename T2 >
#*`|}_6L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lDA%M3(p } ;
i}YnJ 3A9|{Vaz+6 qjFgy)qV 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Yk5kC0B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bd9c/>& s0h)~z Tv KX8 m" aG ,uF class holder
&V;a: {
)Qc$UI8L public :
?\yo~=N^ template < typename T >
_`(g? assignment < T > operator = ( const T & t) const
a"zoDD/ {
g$tW9 Q return assignment < T > (t);
l%IOdco# }
E5dXu5+ye } ;
(o|E@d 'K!kJ9oqe )>/c/B 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
OwEz(pj@ pqe
tYu static holder _1;
4M]8po/; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)<|T Ep4r- Q&J,"Vxw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^/+sl-6/F 而不用手动写一个函数对象。
g[$B90 x<l1s }B5I#Af7 PX'LN 四. 问题分析
Dz{e@+>M 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。
a !IH-XJ2 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。
ZUu^==a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W< n`[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9NT;^K^I 下面我们可以对这几个问题进行分析。
LWI~m2 q2Kn3{ 五. 问题1:一致性
X_qXH5^% 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}HZv%S U 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,uv$oP- Yx"z&J9p struct holder
--9mTqx {
=%3nKSg //
_=8+_OEk template < typename T >
X=3@M_Jzo T & operator ()( const T & r) const
#^9;<@M {
cC4T3]4l' return (T & )r;
Zx_m?C_2_ }
coWB KWF } ;
ff#-USK^R cabN<a
l 这样的话assignment也必须相应改动:
^6+x0[13 _a&|,ajy> template < typename Left, typename Right >
nR7\ o(! class assignment
e0L;V@R {
,:`6x[ + Left l;
1 XG-O Right r;
x}{VHp`|ld public :
`9ox?|iJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)hug<D *h template < typename T2 >
#*!$!c{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
OLrD4 e } ;
9zJ`;1 %\l,X{X 同时,holder的operator=也需要改动:
L3AwL)I zqh{=&Tjx template < typename T >
Db=gS=Qm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gnXjd} {
V5B-S.i@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
{Fi@|' }
:j~5(K" 7m M;Q 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。
O[!o1. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%U
GlAyj _
^{Ep/ME= return l(rhs) = r;
f[b YjIX 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。
T Rw6$CR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Aq!['G C~qhwwh template < typename Tp >
{0 ~0 class constant_t
c*dww {
9#<Og>t2y const Tp t;
5-^%\?,x public :
8-:k@W constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
zc+;VtP|8 template < typename T >
>A&@W p1 const Tp & operator ()( const T & r) const
F-^HN% {
`VtwKt* return t;
<+gl"lG }
` a>vPW } ;
v=tj.Vg ozC!q)j 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M N#C2 qz 下面就可以修改holder的operator=了
Db(_T8sU Jj:6
c template < typename T >
\w^QHX1+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cA?
x( {
cO,V8#H return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xV#a(>-4 }
Hc]1mM rf->mk{ 同时也要修改assignment的operator()
f_ztnRw /y)"j#-eW template < typename T2 >
|A0$XU{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_wNPA1q0J 现在代码看起来就很一致了。
pFTlhj)1 n=? 0g;1! 六. 问题2:链式操作
/w M 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~lqGnNhh7 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。
U@MP&sdL 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。
k-V I9H!, 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。
jJ!-hg4?] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
).C! Wk\@n+Q{] template < typename T >
^Pd37&B4V struct result_1
T[-c| {
]M;6o@hq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
q9Sz7_K } ;
-Zg @D(pF QO{=Wi- 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:
9K':Fn2, lt6;*z[ template < typename T >
UZP6x2:= struct ref
_i[)$EgFm {
DBJA}Cw typedef T & reference;
=5~F6to } ;
_1<'"u#6w template < typename T >
,|X+/|gm struct ref < T &>
Pzp+I} {
pXh~#o6V typedef T & reference;
K\+}q{ } ;
.^lbLN^2 HI\f>U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x
XM!E
8 e j%;%`C- template < typename T >
$[iT~B$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IT`=\K/[4 {
^qO=~U!{ return l(t) = r(t);
!UoU#YU }
Zknewv*sS4 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。
C$LRY~\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6_<s=nTX }l(m5 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
i9eyrl+! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
s
S5fd)x _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LkGf|yd_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[z% ?MIT 最后的布局是:
j;20JA/b Add
0[:9 Hb6 / \
Ae j Divide 5
K-
I\P6R` / \
D!}K)T1~R _1 3
/.)[9bQ< 似乎一切都解决了?不。
g&+Y{*Gp 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。
KO"Jg-6r| 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。
QW~5+c9JJ 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:
a3UPbl3^ /Pn.)Lxfl template < typename Right >
{(Og/[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%,,`N I{ Right & rt) const
;wXY3|@ {
3XwU6M$5g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^'&iYV }
=r@gJw:B 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vZE|Z[M+< 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。
9G#8%[W 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。
b>QM~mq3^I 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。
tyuk{*Me: 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。
3gG+`{< 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?
"65||[=8 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:
*:9 >W$0u TTZ['HP
oI template < class Action >
Jf?S9r5 Q class picker : public Action
Er"R;l]xJ {
LgP> u?]n public :
%e
Sm&` picker( const Action & act) : Action(act) {}
y98JiNq // all the operator overloaded
cXS;z.M\_ } ;
[O7w = dXiE.Si Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
*#lBQBH|. 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>'aG/( d$fvg8^ template < typename Right >
"($Lx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9jO`gWxV8* {
&_9YLXtMi; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'u(=eJ@1 }
[J)/Et 7`IUMYl#~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
cgs3qI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-,QKTxwo> e^k!vk-SLF template < typename T > struct picker_maker
;Y'8:ncDn {
6|
*(dE2x( typedef picker < constant_t < T > > result;
7q%|4Z-~ } ;
J}Qs"+x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s~=KhP~ {
)o#6-K+b typedef picker < T > result;
/a[V!<"R } ;
@up&q }_{y|NW 下面总的结构就有了:
e9CP802#2 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+`;+RDKY* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
R=-+YBw7/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
59{;VY81 至此链式操作完美实现。
{y,nFxLq
h6u2j p(+ q&zny2]) 七. 问题3
J>`v.8y 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
K;oV"KRK P<%v+O template < typename T1, typename T2 >
&Nc[$H7< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)@}A
r {
}m6f^fs} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?gLR<d_ }
QVIcb;&:} In
f9wq\ 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:
9s!
2 wwh oW0gU?Rr)u template < typename T1, typename T2 >
vO\:vp4fH struct result_2
t]s94 R q {
~?#~ Ar typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%'N$lF"] } ;
!*&4< _ Z6
;Wd_ 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?
O\6vVM[ 这个差事就留给了holder自己。
bqSMDK h`=r)D glv ;C/l template < int Order >
?4^};wDb2 class holder;
,09DBxQq, template <>
'gCJ[ ce class holder < 1 >
gs?8Wzh90* {
4~!Eje! public :
LU%#mY template < typename T >
c$9sF@K? struct result_1
d]U`?A, {
~?gzq~~t typedef T & result;
.>}BNy } ;
o`idg[l. template < typename T1, typename T2 >
(Aorx #z struct result_2
a$d:_,\" {
lbRzx4=\y typedef T1 & result;
{$;2HbM( } ;
@B?FE\ template < typename T >
5J
ySFG3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ua %UbAt {
.}o~VT:!?Y return (T & )r;
G\R*#4cF }
Q| ?'(J+ template < typename T1, typename T2 >
7%e1cI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6
jmrD {
yq?]V7~ return (T1 & )r1;
kd yAl, }
Tr~sieL } ;
rWA6XDM7 I?B,sl_w template <>
80C(H!^ class holder < 2 >
ML=eL*}l {
eH
%Ja[ public :
GWhE8EDT template < typename T >
?=<~^Lk struct result_1
JnY$fs*" {
FQ`(b3.
typedef T & result;
}`9jH:q-Z } ;
?ty>}.c t template < typename T1, typename T2 >
2HD:JdL struct result_2
q]CeD {
1w`2Dt typedef T2 & result;
LT/mb2 } ;
S#tY@h@XV template < typename T >
6ZcXS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@OzMiN {
Hfh!l2P return (T & )r;
fN@{y+6 }
pe.Ml7o" template < typename T1, typename T2 >
u"`*DFjo* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h h"h
j {
Fk{J@Y return (T2 & )r2;
e4DMO*6 }
nob0T5G } ;
M ,`w A zEj#arSE4 M%I@<~wl 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> >。
5X#E@3g5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-jB3L: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U6<M/>RG$ d`mD!)j return l(i, j) = r(i, j);
96c?3ya 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{L].T# BgM%+b8u return ( int & )i;
##cnFQCB return ( int & )j;
&dr@6-xaq 最后执行i = j;
i)MEK#{ 可见,参数被正确的选择了。
FH8k'Hxg {WQq}-( ;'0=T0\ D/CIA8h3 .fp&MgiQ 八. 中期总结
[*Uu#9 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:
~W-cGb3c 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5!(?m~jJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^`XCT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
19W:-Om lq>AGw Y1)!lTG Y%@hbUc}x9 ?T!)X)A# yz8jU*H 九. 简化
$,ikv?"L 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
O6X"RsI} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ch19h8M 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
1& ^?U{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
wMWW=$h#\ +-*/&|^等
T.ML$"f 2. 返回引用。
-DjJ",h( $ =,各种复合赋值等
mV)+qXC 3. 返回固定类型。
pr&=n;_ n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/<{: I \< 4. 原样返回。
e2cP
*J operator,
6;iJ*2f5V 5. 返回解引用的类型。
`XKVr operator*(单目)
x#*QfE/E(@ 6. 返回地址。
iOCqE 5d3 operator&(单目)
]PR#W_&q 7. 下表访问返回类型。
vUesV%9hq operator[]
_las;S'oa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H43MoC operator<<和operator>>
}Wh6zT) S6g<M5^R 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。
}ptq
)p 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a`!@+6yC ^5; `-Ky template < typename Left >
2VoKr) struct value_return
_>yoX {
Uz
dc template < typename T >
aG%,cQ 1 struct result_1
'e!J06 {
;
)Eo7?]- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F_H82BE+3 } ;
4(8xjL: +&i +Mpb template < typename T1, typename T2 >
Vsnuy8~k struct result_2
<hx+wrv {
t0)<$At6J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
eE@&ze>X } ;
}4//@J?: } ;
Ul+Mo&y- p B;3bc OI}cs2m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&(N+.T5cp .@ F]Pht 下面我们来剥离functor中的operator()
<RNJ>>0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T~:|!` j+-P :xvP return l(t) op r(t)
`bjizS'^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0#cy=*E return op l(t)
,yd= e}lQx return op l(t1, t2)
_zWfI.o return l(t) op
T0z n,ej return l(t1, t2) op
\S~Vx!9w return l(t)[r(t)]
F4L;BjnJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\Ae9\Jp8M YXo|~p;=Y 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:
Z\}K{# 单目: return f(l(t), r(t));
T~_/Vi return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wU\s;
dK 双目: return f(l(t));
$%R$G`.KM return f(l(t1, t2));
&<RpWA k{ 下面就是f的实现,以operator/为例
~m^ #FJu U.!lTLjfLz struct meta_divide
j _L@U2i {
wV\gj~U;P template < typename T1, typename T2 >
d5 7i)= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<FI-zca {
svf|\p>]H return t1 / t2;
MY#
}
B=8Iu5m } ;
GVHV =E Xce0~\_A 这个工作可以让宏来做:
>K9#3
4hP 4;`oUt'. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V'*~L\;pU template < typename T1, typename T2 > \
_WX tB# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
l>*"mh 以后可以直接用
y\dEk:\) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%\|'%/"`2( 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
o6
E!IX+ (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。。。)
R218(8S B/~%h | ~vlype3/EF 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
|w aIpB( K*UgX(xu4P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#jA[9gWI class unary_op : public Rettype
.
8N.l^0, {
FIxFnh3~ Left l;
Mj[f~ public :
JRCrZW} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<S?ddp2 < -W*$?^ template < typename T >
NT@;N /I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2MZCw^s> {
Vq;dJ%sY return FuncType::execute(l(t));
w2_bd7Wp< }
b)(?qfXWP ?v>ET2wD template < typename T1, typename T2 >
-46C!6a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J+d1&Tw& {
ok|qyN+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
V,rq0xW }
3gd&i } ;
oy<WsbnS 8JmFi <! )** 同样还可以申明一个binary_op
Hx,0zS%> P(F+f`T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KM^ufF2[ class binary_op : public Rettype
y~()|L[ {
")=X4]D Left l;
RV@*c4KvO+ Right r;
6 G=j6gK%P public :
M1KqY: 9E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-D6exTxh" vWGwVH/K template < typename T >
r@ZJ{4\Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}.s~T#v {
M|:UwqV> return FuncType::execute(l(t), r(t));
Yw#2uh }
tHzZ@72B7 Qxj JN^Q template < typename T1, typename T2 >
M(/r%-D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g<~Cpd {
q$=#A7H>3) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c y8;@[#9 }
lRXK\xIP , } ;
zc[Si bT eq UME h:9Zt0, 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
#8)*1? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;Iq/l%vX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>$4d7.^hb/ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
BCA&mi3q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T#>7ub 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
*QH28%^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ynbuN x* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
AM!G1^c 下面是修改过的unary_op
=Q\r?(Iy D*lKn62 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K5lmVF\$P class unary_op
jYKor7KTqT {
1')%`~ Left l;
'3g[]M@M "s{5O> public :
-,U3fts aTt12Sc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wp&=$Aa)' I1X-s template < typename T >
13>0OKg`# struct result_1
^jx7@LgS= {
P?k0zwOlBl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O&Y*pOg } ;
_fKou2$yz bD?VU<)3 template < typename T1, typename T2 >
R~PA1wDZ struct result_2
#)nSr {
Om5Y|v"* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s=;uc]9g } ;
u?}(P_9 b}"N`,0dO template < typename T1, typename T2 >
ynQ: >tw typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P09;ng67 {
Hg=";,J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZusEfh? }
P(f0R8BE I "A_b}~*} template < typename T >
GaK-t*Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e7sp =I, {
<P=twT;P return OpClass::execute(lt(t));
qHrc9fB }
+8Rg F p"KFJ } ;
()6wvu} >7QvK3S4% =Lf,?"S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
XzEc2)0'v 好啦,现在才真正完美了。
s*-n^o- 现在在picker里面就可以这么添加了:
TIQkW, sG92XJ template < typename Right >
6;ixa
hZV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TOB]IrW {
{A05u3} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'ZDp5pCC; }
AT2n VakL 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
75XJL;W # kH
G"XTL Q$zO83 e?8HgiP- (KDD e}f 十. bind
)p<ExMIxd 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。
~?K ~L~f5 先来分析一下一段例子
0.8 2kl }&wUr>= o!kbK#k int foo( int x, int y) { return x - y;}
~f$|HP} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
SAy=WV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
e&&53? 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
BRgXr 我们来写个简单的。
Z{]0jhUyNh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7$CBx/X50) 对于函数对象类的版本:
HTX?,C_ Brf5dT49 template < typename Func >
[OC5l> struct functor_trait
^")Q YE {
`erV$( M typedef typename Func::result_type result_type;
/`wvxKX } ;
PHZ0P7 对于无参数函数的版本:
=THpdtL fSK]|"c template < typename Ret >
,(EO'T[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
`p2+&&]S {
\hDlTp} typedef Ret result_type;
H4:`6 PSL } ;
|}=acc/ 对于单参数函数的版本:
/_I]H UQ?XqgUM template < typename Ret, typename V1 >
Ya3C#= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(k5We!4[1 {
0i!uUF typedef Ret result_type;
D1zBsi94D } ;
PQ5QA61 对于双参数函数的版本:
}dgfqq 4T|b
Cs?e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
kmP]SO?tx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>=:&D)m" {
ILEz;D{] typedef Ret result_type;
VVac: } ;
PgtJ3oq[} 等等。。。
6dabU* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J8uLJ v+46QK|I& template < typename Func >
J:CXW%\ <q struct func_return
u0|8Tgf {
MQ5R O;RY template < typename T >
k/#&qC>] struct result_1
l;R%= P?'F {
M+||rct typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q&s3wDl/ } ;
m$}R% KL1/^1 template < typename T1, typename T2 >
\^L`7cBL struct result_2
8 OY 3A {
]zE;Tw.S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[^Os kJ4 } ;
*W,]>v0%T } ;
.}t~'*D ]O+Ma}dxz: uki#/GzaO 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Cl;oi}L Rdvk
ml@@ template < typename Func, typename aPicker >
vQosPS_2L class binder_1
\?[v{WP) {
Uc7mOa}4 Func fn;
@XLy7_} aPicker pk;
`Q|*1 public :
(eI5_`'VC KHe=O1 %QO template < typename T >
*X'Y$x>f struct result_1
adCU61t {
`^u>9v-+' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*6sl } ;
K2M~-S3 qLn/2 template < typename T1, typename T2 >
*SU\ABcov struct result_2
U`R5'Tf; {
ZZ2vvtlyG typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`Nz/Oh7 } ;
4r>6G/b8* 8ja$g, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7X0Lq}G@ %HGD;_bhI template < typename T >
=XA;[PVx:# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3h;{!|-3 {
=
s>T;| return fn(pk(t));
Vq2y4D? }
HG^B#yX template < typename T1, typename T2 >
u$DHVRrF< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jF ^~p9z {
kpJ@M%46
return fn(pk(t1, t2));
UtPLI al }
!}YAdZJ } ;
%`>nS@1zp ?I6fye7 m? eiIrMW 一目了然不是么?
q$I;dOCJ, 最后实现bind
5b*M*e&=C En~5"yW5>] wW7eT~w template < typename Func, typename aPicker >
f!\lg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`|6'9 {
WKC.$[T= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/(u}KMR!f }
f\]sz?KY _,p/l&< 2个以上参数的bind可以同理实现。
$+P>~X) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?oVx2LdD| M2
,YsHt
十一. phoenix
OVm\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X &uTSgN AJh w for_each(v.begin(), v.end(),
R n}l6kbM (
gp5_Z-me do_
*,e:]!* [
2/vMoVT, cout << _1 << " , "
-=%@L&y1 ]
QqFR\6 .while_( -- _1),
(\\eo cout << var( " \n " )
r[2ILe )
}Ga\wV );
?3nR CnpV:>V= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
*!q1Kr6r 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
C`$n[kCJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l n{e1':$" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8K.R= aoTM dYT% template < typename Cond, typename Actor >
>pU$wq|i class do_while
lpQSup {
A0o-:n Fu Cond cd;
ti5mIW\ Actor act;
GC>e26\: public :
8B/\U' template < typename T >
s8ywKTR- struct result_1
tXoWwQD;Y {
/35R u}c typedef int result_type;
4i6q{BeHn } ;
u$>4F|=T /RNIIY~w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
mkYqpD7 Sm)Ha:[4 template < typename T >
m+b): typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?%O(mC]u& {
syWG'(> do
O#F {
]Y%Vio act(t);
9`1O"R/ }
.LZwuJ^; while (cd(t));
).Fpgxs return 0 ;
ySx>LuY#3 }
8VeQ-#7M/ } ;
isQ[ Gc!8 !B\R''J5 [Yo,*,y31 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
brW :C?} 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
3?c3<`TW 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ZX>AE3wk 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
S4' 下面就是产生这个functor的类:
ix([mQg q#T/
01}C^iD template < typename Actor >
Q~OxH'>>( class do_while_actor
qCljo5Tq' {
U@HK+C"M| Actor act;
v16JgycM public :
n2]/v{E;/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hM;lp1l ->l%TCHP template < typename Cond >
R$q;
! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
X#*JWQO= } ;
U>cV| N"" BCh" N.\-
8?> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{>R:vH8 最后,是那个do_
&X|#R1\ e7m*rh%5> - db_E# class do_while_invoker
P+s!|7' {
nSW=LjrO~< public :
eCqHvMp template < typename Actor >
XiL~TCkx4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|2RC# ]/-Y {
,eTUhK return do_while_actor < Actor > (act);
I(V!Mv8j }
t; 4]cg:_ } do_;
?)kG A$m# i(AT8Bo2 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_J Hd9)[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=h0,?]z 最后来说说怎么处理break和continue
<~6h|F8 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。
cl]Mi
"3_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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