一. 什么是Lambda
i=aR~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qT@h/Y 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,
,r~+
9i0N >#|%'Us eo0-aHs C7FQc{ class filler
TU0-L35P1 {
#[#evlr= public :
/h0bBP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Dcvul4Q } ;
\b"rf697, `F7]M %xg+UW
} 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:
z%YNZ^d l(?B0 :Z// R+M =)Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
HY)xT$/J N `|A KS$t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'QCIKCn< Tn}`VW~ }=^ ,c r%PWv0z_c 二. 战前分析
Jj-\Eb? 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。
5?k5J\+ 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
<k:I2LF_ I\.|\^ 5naFn m7% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1Z# $X` /* --------------------------------------------- */
gJ6`Kl985O vector < int *> vp( 10 );
LTWkHyx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V)^Xz8H_ /* --------------------------------------------- */
,MCTb '=G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+`HMl;0m /* --------------------------------------------- */
E=s,- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1>J.kQR^ /* --------------------------------------------- */
H#TkIFo] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+`
Md5.w /* --------------------------------------------- */
4XN
\p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)d2Z g 1B~O!']N< >v:ex(y0 ra$:ibLN 看了之后,我们可以思考一些问题:
PJ.\)oP 1._1, _2是什么?
E]@&<TFq 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。
C}8#yAS9M 2._1 = 1是在做什么?
4[gmA 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。
ku]5sd >b 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。
68tyWd} f7=MgFi / FcRp ," 三. 动工
URsx>yx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pbVL|\oB} ,;g%/6X g*V.u]U!i ?xj8a3F template < typename T >
2*NPK} class assignment
Rt8[P6e"q {
B.8B1MFm T value;
6 4_}"fU public :
V?{d<Ng~J assignment( const T & v) : value(v) {}
Vq'7gJj' template < typename T2 >
t1']q" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uavATnGO{B } ;
AFAg3/ |qNe_) S#/BWNz| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8}'iEj^e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"DW ~E\Y c!Hz'W LqWiw24# t#NPbLZ class holder
o*KAS@& {
6Og@tho public :
7'\.QJ!< template < typename T >
Q0J1"*P0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
s%jBIeh {
Ng#psN return assignment < T > (t);
tia}&9; }
Ik:G5m<ta } ;
`cGks ' @!&{N u+)!C*ho 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:
mY 1l2 TNu %_
34 static holder _1;
EavBUX$O Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
B7\4^6Tx +Br<;sW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZdW+=;/# 而不用手动写一个函数对象。
/$; Z ~^P K$S0h-?9]O
M^kaik qYoW8e 四. 问题分析
o]?
yyP 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
} 9@rhW 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7F"ljkN1S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{\$S585 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>k
@t.PeoV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4!!|P maap X/J 五. 问题1:一致性
G@s:|oe 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
c^|8qvS$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z!v,;MW @[^ 3yC# struct holder
BbB3#/g {
0]>bNbLB" //
~A0AB
`7 template < typename T >
=-dnniKW4 T & operator ()( const T & r) const
DFr$2Y3H {
Jk.x^ return (T & )r;
r6S }
TXB!Y!RG# } ;
Z_ElLY \%r#>8c8 这样的话assignment也必须相应改动:
r'i99~ @5Z|e template < typename Left, typename Right >
{V[xBL
< class assignment
|]kiH^Ap {
W8<QgpV* Left l;
|6AR! Right r;
.\bJ,of9 public :
)QAYjW!Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zfU Do`V~ template < typename T2 >
4W>DW`{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
LsR<r1KDJ } ;
2[w9#6ly H [+'>Id: 同时,holder的operator=也需要改动:
@;EQ{d ;8H&FsR template < typename T >
C?. ;3 h assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o9sQ!gptw {
wo9R:kQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
3r%v@8)!b }
9No6\{[M
n[/D>Pi 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Yte*$cJ= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(
%sfwv u&y> ' return l(rhs) = r;
-IIrrY
O 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。
Qz`evvH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q`AsnAzo& $;g*s?F* template < typename Tp >
ceg\lE:8 class constant_t
lR?1,yLp {
_3
!s{ const Tp t;
Z@q1&}D! public :
)+FnwW constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<_/etw86Z template < typename T >
/: !sn-( const Tp & operator ()( const T & r) const
Mx}r! Q {
@!$xSH return t;
,$]m1|t@z }
+^:uPW^U } ;
ufR|V-BWx d Np%=gIj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hbXm Ist 下面就可以修改holder的operator=了
>u%Bn\G K%9!1' template < typename T >
" "`z3- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(ht"wY#T<( {
a[t"J*0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V xN!Ki= }
i@{b+5$ Tu:lIy~A 同时也要修改assignment的operator()
j\#)'>" .==c~>N template < typename T2 >
El}~3|a? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S?DMeZ{: 现在代码看起来就很一致了。
89[/UxM) 6T"5,Q</h 六. 问题2:链式操作
FkaQVT 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<a
CzB7x 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。
*o=Z~U9z 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。
x>i = 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。
8U#14U5rS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ddYb=L+_b B <Jxj template < typename T >
RCkmxO;b& struct result_1
<MxA;A {
Y}vV.q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`34+~;;Jh } ;
+o.#']}Pl 0>,i]
|Y 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:
j;Z
hI y y=GDuU% template < typename T >
$hM9{ struct ref
Kd}%%L {
z#5qI',L typedef T & reference;
{s@&3i?ZiC } ;
LWo )x template < typename T >
JpQV7}$ struct ref < T &>
lfoPFJ
Z {
8yr-X!eF typedef T & reference;
tjZS:@3
Z } ;
zPvTRW~H\ NR^Z#BU 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5"#xbvRS0H <95*z @ template < typename T >
|$T?P*pI. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
AWZ4h,as{ {
+SFo2Wdr43 return l(t) = r(t);
<SRSJJR|( }
Or1ikI" 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-2#-{< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5N>L|J2 .v) A|{:2 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
\n0Gr\: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%F*h}i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
AQ-R^kT +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3k+46Wp 最后的布局是:
)q+;+J`> Add
pr"q-S>E / \
r2;+ACwWf_ Divide 5
*fDhNmQ ` / \
U_0"1+jbq _1 3
Yv;iduc(' 似乎一切都解决了?不。
6r5<uZ9w_X 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。
9&4z4@on 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。
CJLfpvV 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:
j&?@:Zg v 0bIhP,4&
template < typename Right >
grCz@i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yzCamm4~0 Right & rt) const
o
3 G* {
;#2yF34gv return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ma2-66M~j }
_nW#Cl~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
k5Df97\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。
{Pi]i? 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。
Gy[m4n~Z5 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。
;x=0+0JD 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。
"IdN *K 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?
>x1?t 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:
n ^C"v6X
pL'+sW template < class Action >
#F >R5 D class picker : public Action
mvW,nM1Y {
G
Y ]bw public :
NHzhGg] picker( const Action & act) : Action(act) {}
IsiCHtY9 // all the operator overloaded
X[iQ%Y$/n } ;
a^GJR]]
{ &Sp2['a! 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。
#ruL+-8!< 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:
+,ZQ(
ZW z)y{(gR template < typename Right >
(ft$ R? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[,ns/*f3R {
w>gB&59r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~@Eu4ip)F }
Hk|wO:7Be Y]{~ogsn$: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|"EQyV 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4] I7t ??`zW template < typename T > struct picker_maker
`GT{=XJfY {
t=(CCq_N, typedef picker < constant_t < T > > result;
v|u[BmA)*k } ;
m&8'O\$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^NiS7 )FX {
wtnC^d$ typedef picker < T > result;
Bgj^n{9x } ;
<MBpV^Y} -eoXaP{[ 下面总的结构就有了:
a{7'qmN1 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。
V17SJSC- 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。
$4&e{fLt|v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Vu_QwWXO 至此链式操作完美实现。
}0~4Z)?e3 7gcJ.,Z. T4x%dg 七. 问题3
rOd~sa-H 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。
+>S\.h
s4 jpek=4E template < typename T1, typename T2 >
P+nd?:cz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[oh0 )wzB {
E#m|Sq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
RW04>oxVn }
wm/=]*jpK
h"DxgG 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:
FpM0 % `z{sDe; template < typename T1, typename T2 >
U0X? ~ 1 struct result_2
(7_}UT@w- {
KN-)m ta& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ryrvu 1 k } ;
TY6Q;BTU $,9A?' 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?
lo:{T_ay 这个差事就留给了holder自己。
.~t.B!rVSB zo~5(O@ =7212('F template < int Order >
$(8CU$gi= class holder;
W2F *+M template <>
r0fxEYze& class holder < 1 >
^\ocH|D {
\=NS@_t, public :
Q=~*oYR template < typename T >
[Y_CRxa\u struct result_1
=AIeYUh {
7lH3)9G; typedef T & result;
waI:w, } ;
+#V.6i template < typename T1, typename T2 >
mW&hUPRx struct result_2
$]t3pAI[H0 {
3BzC'nplm typedef T1 & result;
\]=''C=J } ;
LX2Re
]& template < typename T >
fS#I?!*} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GI _.[ {
{\62c;. return (T & )r;
}@H(z }
Q^!x8oUF template < typename T1, typename T2 >
2Mo oqJp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#<*=) [ {
gql^Inx< return (T1 & )r1;
&=S<StH }
la}Xo0nq0+ } ;
e=u?-8 bD ADFitSo template <>
')#!M\1,HQ class holder < 2 >
<A`zK {
%-J}m public :
&cHA xker template < typename T >
Sxzt|{ struct result_1
3 =-XA2zJ {
cfhiZ~."T typedef T & result;
fuao*L] } ;
N,ysv/zq7 template < typename T1, typename T2 >
'M!* Ge struct result_2
3EO:Uk5< {
&X&msEM typedef T2 & result;
M>g%wg7Ah } ;
w)7 s]Ld template < typename T >
ZXH{9hxd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"l[ c/q[ {
i!u:]14> return (T & )r;
wT@{=s, }
h6~H5X template < typename T1, typename T2 >
Mp,aQ0bNS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-?vII~a9y {
nv'YtmR return (T2 & )r2;
]gjB%R[.m }
y)uxj-G } ;
ZZ2vdy38 ffI
z>Of: n=qu?xu 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> >。
S2<evs1d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*Eg[@5;QA 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
N.F//n `/RcE.5n\@ return l(i, j) = r(i, j);
hmp!|Q[) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@5tGI U;1 LVe[N-K return ( int & )i;
x=YV* return ( int & )j;
KybrSa 最后执行i = j;
iTcq= 可见,参数被正确的选择了。
w{89@ XRC MHPh! ^t}8E2mq 'y%*W:O .!Q*VTW 八. 中期总结
:R1F\FT* 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:
nh*hw[Ord 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8>AST, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X[J? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'n/L1Fn N}CeQ'l[R JIU8~D `G "&IQ8. TxP8&!d 1<F6{?,z 九. 简化
H6Q!~o\"H 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。
_fjHa6S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
H> Q
X?>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:
-(JBgM" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"'*Qq@!3? +-*/&|^等
jX&/ e'B 2. 返回引用。
8iUYZF =,各种复合赋值等
!EOYqD 3. 返回固定类型。
:wY(</H 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c"oJcp 4. 原样返回。
i;fU],aK! operator,
tJII-\3" 5. 返回解引用的类型。
X}ft7;Jpy operator*(单目)
]PQ6 em 6. 返回地址。
{y`n_ operator&(单目)
!0X/^Xv@= 7. 下表访问返回类型。
a[ yyEgm2 operator[]
W.nr&yiQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1eOQ;#OV operator<<和operator>>
*]*0uo -0>s`ruor 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。
Dd'J"|jF38 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
TT^L)d ImsyyeY] template < typename Left >
n8Rsle`a struct value_return
( 9(NP_s {
K$c?:?wmo template < typename T >
P~h0Ul struct result_1
{r?+PQQ# {
4P?R "Lk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
09J,!NN } ;
r#NR3_@9 Sz-TarTF template < typename T1, typename T2 >
oT i$@q struct result_2
+6s6QeNS8 {
F7\nG}#s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`<(o;*&Gd } ;
(97&mhs3 } ;
9#1Jie$ l4AXjq2 C ett*jm_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J<MuWgx& jdd3[ 下面我们来剥离functor中的operator()
'5\?l:z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m%U$37A1 Q|7;Zsd: return l(t) op r(t)
zKFiCP
K return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3j\Py'}; return op l(t)
~;@\9oPpz% return op l(t1, t2)
Rts.jm>[ return l(t) op
I@ D<rjR return l(t1, t2) op
BHR(B]EI return l(t)[r(t)]
&{S@v9~IT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B3Ws)nF" S7B?[SPrN[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
e?<$H\ 单目: return f(l(t), r(t));
OQ+kOE& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}i52MI1-XP 双目: return f(l(t));
7W=s.Gy7G\ return f(l(t1, t2));
6t'vzcQs 下面就是f的实现,以operator/为例
KP CZiu7 LT:8/&\ struct meta_divide
*/j[n$K>~` {
JPq' C$ template < typename T1, typename T2 >
|M|>/U 8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UxvT|~" {
Z@bKYfGM return t1 / t2;
a.up&g_$
}
jBJ|%KM } ;
8[x{]l[ H'jo3d~+ 这个工作可以让宏来做:
h!
wd/jR ]QKKtvN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mBDzc(_\$' template < typename T1, typename T2 > \
(
c +M"s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Nx<fj=VJ 以后可以直接用
):nC&M\W~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(4IH%Ez){ 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
ZX0!BS (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。。。)
aA-s{af l:j>d^V*&x _aw49ag; 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
&J,&>CFc B+[L/C}=; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0(+dXzcwM class unary_op : public Rettype
>Slu?{l' {
9KMtPBZ Left l;
<Gz* 2i public :
}PzHtA,V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i"#zb&~nF *[tLwl. template < typename T >
/\5u-o) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fi'\{!!3m^ {
H~?p,h return FuncType::execute(l(t));
.gA4gI1kH }
?]0bR]}y Env_??xq template < typename T1, typename T2 >
XO}v8nWV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j_}f6d/h {
"\"sM{x return FuncType::execute(l(t1, t2));
0-8'.C1v }
Yn8aTg[J } ;
XvkFP'%i/ y@\J7 h: nw 同样还可以申明一个binary_op
-\M;bQV[C G/&Wc2k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t#=FFQOt class binary_op : public Rettype
UKf0cU {
Hw~?%g:<S Left l;
6='x}Qb \H Right r;
^qV6khg public :
n4/Jx* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{@>6E8)H5 D@yu2}F{IY template < typename T >
_[S<Cb*1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^4{"h {
+D|E8sz8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
</|m^$v }
(r"2XXR "ac$S9@~ template < typename T1, typename T2 >
X!f` !tZ:{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%#@5(_' {
xRm~a-rp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p$l'y""i }
kTm>`.kKJ= } ;
@tPptB '%[r 9w 3zo:)N \K 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
7/6%92T/B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X&cm)o%5Fe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
swG!O}29OX 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。
;<nQl,2N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&\AW}xp 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。。。
CG[04y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e2L4E8ST< 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)
a,KqTQB 下面是修改过的unary_op
Ep1p>s^ /@+[D{_Fw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D@o8Gerq~ class unary_op
`8G {-_ {
_Wgpk0 Left l;
3nX={72<b YQ7tZl;:t public :
|TCg`ZS`cZ "i~~Q'=7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*/A ~lR| lW3wmSWn% template < typename T >
6G]hsgro struct result_1
7r wNjY# {
P2sM3C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PR~9*#"v.. } ;
jt6,id)& FP9FE `x template < typename T1, typename T2 >
i=X
B0- struct result_2
%2<u>=6byG {
!MQVtn^C# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"wj-Qgz } ;
}WEF*4B! Gey j`t template < typename T1, typename T2 >
1$1P9x@H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G~KYFNHr {
IhPX/P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6tv-PgZ }
GNab\M. vDcYz, template < typename T >
d{:0R9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^=7XA894 {
-9~WtTaV.H return OpClass::execute(lt(t));
xBg.QV }
G2!J`} q-TDg0 } ;
Tb<}GcwJ qotWWe# gPw{'7'U 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
d.t$VRO 好啦,现在才真正完美了。
NH0uK 现在在picker里面就可以这么添加了:
vmIt!x i;mA| template < typename Right >
feG#*m2g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F7 IZ;4cp {
'rDai[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(.N!(;G }
^s_7-p])( 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。
?yy,3: %2^wyVkq: >m#bj^F\ ^b^}6L'Z i:\|G^h 十. bind
NGVl/Qd 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。
G*%:"qleT$ 先来分析一下一段例子
2+cpNk$ xj;V l'
2C/#8F int foo( int x, int y) { return x - y;}
^wxpinJ> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}va>jfy bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ubUVxYD? 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。
~Aw.=Yi= 我们来写个简单的。
y85R"d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
cV:Ak~PKl 对于函数对象类的版本:
2B"&WKk &gsBbQ+qA template < typename Func >
ZY=a[K struct functor_trait
I`;SA~5 {
R*DQLBWc typedef typename Func::result_type result_type;
{Bz E } ;
f"SK3hI$p 对于无参数函数的版本:
bXk(wXX I&;9
template < typename Ret >
q5{h@}|M struct functor_trait < Ret ( * )() >
SM\qd4 {
(nAL;:$x2 typedef Ret result_type;
$[\\{XJ. } ;
tmi)LRF
H 对于单参数函数的版本:
}CL7h;5N 3 v1z
d[jqk template < typename Ret, typename V1 >
8kT`5`}lB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8p]9A,Uq& {
9_fbl:qk;\ typedef Ret result_type;
V.Tn1i-v } ;
\P7<q,OGS 对于双参数函数的版本:
<iB5& u9fJ:a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y/+IPR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)+|Y;zC9 {
QD%!a{I typedef Ret result_type;
q _Z+H4 } ;
</2 aQn 等等。。。
O L 9(~p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
" =6kH, 8Qhj_ template < typename Func >
Xw3j(`w$, struct func_return
.3&(Y {
o59b#9 template < typename T >
KwU;+=_. struct result_1
SEVB.; {
~LQzt@G4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+lxjuEiae } ;
>wb Uxl%{5 b0Dco0U( template < typename T1, typename T2 >
RFoCM^ struct result_2
?tA%A {
f-p$4%( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-iKoQkHt } ;
_s*p$/V\ } ;
.><-XJ -Aojk8tc Y&H<8ez 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+lb&_eD kc(m.k!|f\ template < typename Func, typename aPicker >
hfw+n< class binder_1
QiK-|hFj {
F?[1m2 Func fn;
W^)mz,%x aPicker pk;
CK1A$$gnz public :
uehu\umt= )/)[}wN;j template < typename T >
x"!`JDsS struct result_1
BoxtP<C" {
Jy\0y[f* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R9!U _RH } ;
k||dX(gl &>&6OV]P' template < typename T1, typename T2 >
[!4xInS struct result_2
?5J>]: +ZZ {
"YaT1`Kr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t<ZBp0 } ;
==Xy'n9' Q-rG~O9- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
AUu<@4R7 M\-[C!h, template < typename T >
b.v +5=)B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tDRo)z {
d%. |MAE return fn(pk(t));
*CPp U| }
>I/@GX/ template < typename T1, typename T2 >
+Gg|BTTL/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a"Xh {
DP0@x+`k return fn(pk(t1, t2));
3&CV!+z }
Z,O*p,Gzn } ;
[NAfy~X* ^2);*X> c BZ,"kp- 一目了然不是么?
W=3#oX.GsU 最后实现bind
Qrt\bz h/} xT]t3'y|- &bz% @p; template < typename Func, typename aPicker >
AH :uG# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8lzoiA_9 {
2]Il:>n, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DH%PkGn }
!^&VZh >~nr,V.q 2个以上参数的bind可以同理实现。
yvj /u
c 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。
<g%A2lI Jx~H4y=z 十一. phoenix
=\|,hg)c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\
a,}1FS C\;l)h_{ for_each(v.begin(), v.end(),
-fk;Qq3O (
\*=wm$p&* do_
J@2wPKh?Yp [
%~PcJhz cout << _1 << " , "
Y|><Ls6Q ]
ij;NM:|Sd .while_( -- _1),
^)?Wm,{"w cout << var( " \n " )
v}N\z2A )
w~)tEN> );
:`zO%h x<M::")5!V 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"A"YgD#t 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Q&xH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l;0([_>*j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PXYLLX\3 yy=hCjQ) EN\cwa#FU template < typename Cond, typename Actor >
H^*AaA9- class do_while
_\X ,a5Un {
2I [zV7 @t Cond cd;
`6)Qi*Z Actor act;
FHQ`T\fC$@ public :
W&Fm;m@M template < typename T >
}+n|0xK struct result_1
d-B+s%>D {
P.XT1)qo* typedef int result_type;
7Dbm
s(:( } ;
7/IL"
D AJ7^'p9Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@!fUp
b GNMOHqg4 template < typename T >
[w'Q9\,p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|-}.Y(y {
\)No?fB do
H%@f ^ {
XqmB%g( act(t);
!vAmjjB }
/S"jO[n9b while (cd(t));
?I6rW JcQ6 return 0 ;
E+O{^C= }
}w$2,r
gA } ;
o@zxzZWg aNEah oL@ -<;zKO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F)hj\aHm k 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/ovVS6Ai 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
4n1g4c-
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
^7spXfSAd 下面就是产生这个functor的类:
.g*N+T6O B>L7UQ6_[ Mqd'XU0L template < typename Actor >
pNb2t/8%% class do_while_actor
2/*u$~ {
89LD:+p/ Actor act;
tdH[e0x B public :
'|SO7}`;Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c9-$^yno L5FOlzn template < typename Cond >
Qjfgxy] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
skcyLIb } ;
M4C8K{} \s*M5oN]] 9S|sTf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:0l+x0l} 最后,是那个do_
(I}owr 5: ^y/Es2A#t
B(;MI` class do_while_invoker
Vn^GJ'^ {
<==uK>pET public :
-"I$$C template < typename Actor >
L\2"1%8Wj do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<!sLfz? {
Nbpn"*L, return do_while_actor < Actor > (act);
44ty,M3 }
s6|'s<x"j } do_;
|eu8;~A i=Qy?aU? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3<^Up1CaZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r
W`7<3 最后来说说怎么处理break和continue
"bhK%N; 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。
RTc@`m3 M 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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