一. 什么是Lambda
3((53@s98 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5`3f"(ay/ 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,
K\GIh8L 5"JnJH xuDn: e`Z3{H} class filler
H9Pe,eHs {
1yIo'i1 public :
.DkDMg1US void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L5*,l`lET } ;
8E!I9z TAt9+\' ,`JXBI~ 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:
^D0BGC&& "@[xo7T ;ckv$S[p WPM<Qv L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
XU#nqvS` . ^(0tNX/XD OWK)4[HY( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z0 e+CEzq HG%H@uK /fM6%V=Y jdY v*/^ 二. 战前分析
|k4ZTr]? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q61
rNOw_ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=w.#j-jR r4c3t,L*$I Gr;~P* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\[+\JWJj /* --------------------------------------------- */
"Rp ]2'? vector < int *> vp( 10 );
dkQA[/k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nA]dQ+5sT /* --------------------------------------------- */
C"IP1N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Fq5);sX= /* --------------------------------------------- */
0OMyE9jJJ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[]Z| *+=Q /* --------------------------------------------- */
qt}[M|Q^r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yf=ek== /* --------------------------------------------- */
~j\/3;^s
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;6 1m lC1X9Op "A:wWb<m I$`Vw > 看了之后,我们可以思考一些问题:
~5wCehSb 1._1, _2是什么?
LE Y Y{G? 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
j$]t`6gG 2._1 = 1是在做什么?
NCvwg 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。
Ac.z6]p 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。
EVj48 uBks#Y*3$ <][|,9mw 三. 动工
R^F99L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%;zWS/JhL +>OEp*
j DZXv3gnX Z<r&- !z template < typename T >
|"P5%k#6^> class assignment
P
N_QK Z {
&K^h'>t' T value;
o\Hg2^YY> public :
_ }!Q4K assignment( const T & v) : value(v) {}
j<+iL]b template < typename T2 >
.@APxeU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"MXd! } ;
;8g#"p*& Vb 4Qt#o ~pj9_I 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
US7hK Nm. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_jZDSz|Yb -lMC{~h\(S nwN<Q\]S G-n`X":$DT class holder
SQ5*?u\ {
~|J6M public :
uB,B%XHj template < typename T >
!4jS=Lhe> assignment < T > operator = ( const T & t) const
oqDW}>. {
%e%nsj6 return assignment < T > (t);
8XJ%Yuu }
@;<w"j`r } ;
]jHB'Y Y=3Y~ 3<+l.Wly 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
O:7y-r0i 5Cy)#Z{ static holder _1;
lGLZIp Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RFK
N,oB \\)-[4uC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m;
ABHq# 而不用手动写一个函数对象。
S|]~,l2]} Gs?W7}<$ ,(`@ZFp$ RL&3 P@r 四. 问题分析
I;-{#OE, 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。
nLtP^
1~9H 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。
cR5<.$aY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KH
KqE6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>; W)tc, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y,(eu*Za DR0W)K
^ 五. 问题1:一致性
<O>Q;}>gfc 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
uEi!P2zN
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Uero!+_ Ew;<iY[ struct holder
mG@Q}Y( {
bY>o%LL- //
2s{yg%U( template < typename T >
I$mOy{/# T & operator ()( const T & r) const
Ew:JpMR {
XbH X,W$h return (T & )r;
`z=MI66Nl }
<![T~<. } ;
ZY/at/v ,OasT!Sr 这样的话assignment也必须相应改动:
p-7dJ v}_$9&|S template < typename Left, typename Right >
f8&=D4)-w class assignment
If&p$pAH? {
C3_*o>8 Left l;
{9l4 pT3 Right r;
gN]`$==c[ public :
MW$9,[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}dXL= ul template < typename T2 >
v%FVz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lpp'.HTP } ;
J5o"JRJ" So8P8TCK 同时,holder的operator=也需要改动:
UJm`GO sJ?kp^!g template < typename T >
W"Rii]GK" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
O.$<Bf9
{
8%|x) return assignment < holder, T > ( * this , t);
'QV4=h` }
~0}eNz* 'qM3.U 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。
q(r2\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
isd[l-wAmf LTY.i3
return l(rhs) = r;
FCe503qND$ 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。
x9ws@=[: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
X!
]~]%K$y wk/->Rz template < typename Tp >
ry<
P LRN class constant_t
hW},% {
7 Ow7| const Tp t;
=0:hrg+Zgx public :
S77Gc:[;8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E+2y-B)E template < typename T >
Z~nl{P# const Tp & operator ()( const T & r) const
?eO|s5r {
8r|LFuI return t;
<^~F~]wnH }
08`
@u4 } ;
@E)XT\;3 ^$L/Mv+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W[?B@ sdSZ 下面就可以修改holder的operator=了
)5t_tPv Qpc{7#bp template < typename T >
xl9l>k6, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lxd<^R3i#^ {
}"8_$VDcz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+\ySx^vi }
bCrB'&^t 2<O8=I _ 同时也要修改assignment的operator()
wTW"1M "L)pH@) template < typename T2 >
ES~]rPVS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.Sn1YAhE 现在代码看起来就很一致了。
f65Sr"qB3 D[r 六. 问题2:链式操作
J91`wA&r 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:d#NnR0^L 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Kaa*;T![ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
/f[_]LeV] 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4(&'V+o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d;^?6V 7h<K)aT template < typename T >
l}^#kHSyd struct result_1
Yru[{h8hw` {
4TKi)0
#7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.3&m:P8zV } ;
;H=6u 2ya`2 m 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
H5AY6), OS
6 )` template < typename T >
s7e'9Bx struct ref
6)$_2G%Zq {
{2x5
V#6 typedef T & reference;
}B-A*TI<h } ;
Dpd$&Wr0Y template < typename T >
UE4#j\ struct ref < T &>
pUr[MnQLf {
Y'5ck( typedef T & reference;
LZVO9e] } ;
x\DkS,O ' 7A7HDJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0o]K6b >+#[O" template < typename T >
JW\"S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+Xp;T`,v {
{5udol5? return l(t) = r(t);
jveRiW@ }
~roHnJ> 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
z!+<m< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
a}K+w7VY\ `9+EhP$RS 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
IO#W#wW$M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[UH5D~Yx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,lnuu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
CA4-&O" 最后的布局是:
o^?{j*)g Add
WI6E3,ejB1 / \
K*9b `% Divide 5
bwJi[xF / \
n@Ag`} _1 3
CnH
R&` 似乎一切都解决了?不。
o
FLrSmY)E 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
1aE/_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
q UnFEg OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
arP+(1U pqSE|3*l template < typename Right >
1,T9HpM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{yHfE, Right & rt) const
C=IH#E= {
kA4ei return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~@D%qbN }
;ZJ,l)BNO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
PHvjsA%" XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/09=Tyy/\ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
\6 hL W_q1 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
`5Btg.
& 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
hD1AK+y 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Wts{tb 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`4bd, shT[|@"C template < class Action >
mM*yv class picker : public Action
lrhAO"/1
{
k+[KD >;1 public :
nY9qYFw picker( const Action & act) : Action(act) {}
Nr9[Vz?$P // all the operator overloaded
gKN_~{{OD } ;
\bic.0- Wp}9%Mq~Jy 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。
\`&pk-uW 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:
RRqMwy>% ib\[ ~rg template < typename Right >
rfRo*u2" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
N[bN"'U/1 {
eC?/l*gF3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&ZN'Ey? }
0:'jU >iH).:j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yZp:hs# 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。
VaSNFl1_M wLSZL template < typename T > struct picker_maker
Qz+d[%Q}x {
jF{gDK typedef picker < constant_t < T > > result;
&&1Y"dFs } ;
-]\E}Ti template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YeC,@d[ {
F/*fQAa" typedef picker < T > result;
}Tr83B| } ;
x7Rq|NQ t;dQ~e20 下面总的结构就有了:
s}#[*WOc 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。
=jIT"rk 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。
V`,[=u?c picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n>:c}QAJH 至此链式操作完美实现。
R}w wC[{ d Zz^9:C+ 9/daRq$ 七. 问题3
qM>OE8c#/ 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。
{O kik}Oh :Q
?J}N template < typename T1, typename T2 >
>|/? Up ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
on;sq8; {
7 G[ GHc> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
# )mkD4 }
SKSAriS~ RO$@>vL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
(
ssH=a 1gShV ]2 template < typename T1, typename T2 >
8U2wH struct result_2
,eeL5V {
+%}5{lu_e typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CDW(qq-zD } ;
EB2^]? 39T&c85 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
3TiXYH 这个差事就留给了holder自己。
7
Mki?EG O&gwr OpbT63@L template < int Order >
TXD^Do5^ class holder;
k[ffs} template <>
:qCm71* class holder < 1 >
(2S!$w% {
}8V;s-1 public :
H]i+o6 template < typename T >
Iz?Wtm } struct result_1
^dUfTG9{ {
t66f 7AR typedef T & result;
oa&US_ } ;
F0BOhlK template < typename T1, typename T2 >
p#;dLM/EA struct result_2
eW"x%|/Q7 {
D;^ZWz0 typedef T1 & result;
vQBY1-S } ;
b*FU*)<4. template < typename T >
SEQO2`]e: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bm tJU3Rm {
GrLM${G return (T & )r;
c(Uj'uLc }
U)`3[fo template < typename T1, typename T2 >
+A'q#~yILa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Jl}!CE@- {
|,a%z-l return (T1 & )r1;
LTYuxZ }
il IV}8 } ;
!QQ<Ai!E k\Z;Cmh> template <>
1FD7~S| class holder < 2 >
^C:{z)"h {
5gc:Y`7t public :
]O[+c*|w template < typename T >
Q_dXRBv=n struct result_1
9!O+Ryy?\ {
KF:]4`$ typedef T & result;
lk*0c{_L } ;
iC\rhHKQ template < typename T1, typename T2 >
kKxL04 struct result_2
%|`:5s-T% {
$dx1[V+_ typedef T2 & result;
6zp@#vYI } ;
>uyeI&z template < typename T >
c69U1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s=q%:uCO {
sxN>+v11z return (T & )r;
c?p0#3%L# }
1%SJ1oY template < typename T1, typename T2 >
[NCXn>Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+eDN,iv {
s]F?=yEp return (T2 & )r2;
iJCY /*C} }
vGPf`2/j. } ;
ubzb _o &, r{R[[]p 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oN&rq6eN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@wYQLZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
FhY{;-W(T ]Efh(Gb] return l(i, j) = r(i, j);
+?"HTDBE|| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
nxn[ ~~ ?8wwd!)x% return ( int & )i;
.*RB~c
t return ( int & )j;
Q>}eIQ Y 最后执行i = j;
A=v lC?&Z 可见,参数被正确的选择了。
Ad}-I%Ie .^[fG59 Jo7fxWO_g DU/9/ I?~ 2_oK5*j 八. 中期总结
fB;&n 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
wc6
E-rB
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q7O,I`KaJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0%h[0jGj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
; d, JN KA|&Q<<{@ eHVdZ'%x r!=]Q}`F ;1{iF2jZ: %Lh-aP{[e 九. 简化
wE,=%?" 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
I<D&,LFH*w 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i$`|Y* 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:
S 0R8'Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_SMT.lG
+-*/&|^等
}"%!(rx 2. 返回引用。
di]$dl|Wi =,各种复合赋值等
rt5oRf:wY 3. 返回固定类型。
ql{^"8x 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=R8f)UQYx 4. 原样返回。
`YFkY^T operator,
"J]f0m= 5. 返回解引用的类型。
4 o3)* operator*(单目)
6T^N!3p_ 6. 返回地址。
u4Y6B
]Q operator&(单目)
)^jQkfL 7. 下表访问返回类型。
~=`f]IL operator[]
=,&u_>Dp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G]L0eV operator<<和operator>>
) >>u|#@z cwH,l$ 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。
,X9hl J 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;eS;AHZ >%iu!H" template < typename Left >
%-@'CNP struct value_return
rtB|N- {
?Ia4H template < typename T >
Ux_EpC
struct result_1
gZw\*9Q9 {
4 "pS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
C$]5l;` } ;
U-Af7qO K:}h\ In template < typename T1, typename T2 >
(A7T}znG struct result_2
*)j@G: {
(/T+Wpy? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
XoDJzrL# } ;
W@:^aH } ;
]h #WkcXQ GIl:3iB49 |RHO+J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
H/cs_i EsT0"{ 下面我们来剥离functor中的operator()
ggrI>vaw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{M` L\QQjI{ return l(t) op r(t)
3M}AxE u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&tlR~?$e* return op l(t)
,DE(5iDS return op l(t1, t2)
'b LP~ return l(t) op
er(8}]X8Q return l(t1, t2) op
CMC?R,d return l(t)[r(t)]
P/FrE~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
MB}:GY? .(`(chRa} 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:
3cmbK 单目: return f(l(t), r(t));
5|yZEwq return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q:xtm?'$ 双目: return f(l(t));
bZxv/\ return f(l(t1, t2));
o:Ln._bj 下面就是f的实现,以operator/为例
RM)1*l`!E
]a78tTi struct meta_divide
Sv.KI{;v$ {
\z2vV+f template < typename T1, typename T2 >
y' 2<qj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cge-'/8w% {
$`^H:Djr return t1 / t2;
DY$yiOH9 }
PqTYAN&F } ;
b OW}" '*8 这个工作可以让宏来做:
Xyb8u})p' K3La9O)> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+nU' ,E template < typename T1, typename T2 > \
Xfj)gPt} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
kBrvl^D{5 以后可以直接用
`2pO5B50 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#o"tMh!f 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
J09*v)L (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。。。)
w(aUEWYL wUbmzP. wh9L(0 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
>r~0SMQr j6`6+W=S( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$B<~0'6} class unary_op : public Rettype
CP}0Ri) {
uRP
Ff77 Left l;
O\%j56Bf public :
X
d!Cp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gj6<s./ Lt>?y&CcQ template < typename T >
"K8nxnq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P<8LAc$T {
n1_ %Td return FuncType::execute(l(t));
wyp{KIV }
STv(kQs \{kHSV%z template < typename T1, typename T2 >
EH(tUwY%{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SzRL}}I {
[qSQ#Qzi2i return FuncType::execute(l(t1, t2));
k9cK bf@ }
$$42pb. } ;
m{VL\ g) SF0Jb"kS !5NGlqEF# 同样还可以申明一个binary_op
S
9WawI Lg8]dBXu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D4d]3|/T class binary_op : public Rettype
*`%4loW {
~M*7N@D Left l;
sb'lZFSP~s Right r;
#uB[&GG}W public :
Yi[4DfA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.a {QA H%FM template < typename T >
^Wf
S\M` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g/x_m. {
2mQOj$Lv return FuncType::execute(l(t), r(t));
)ukF3;Gt }
rYbCOazr *jGPGnSo template < typename T1, typename T2 >
(yfXMp,x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]XY0c6
< {
4AJ9`1d4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P>|Ef~j }
v< Ty|(gd } ;
K@HLIuz4t W.IH#`-9E cFw3Iw"JJ 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
B+|IZoR 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%,XI]+d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^+EMZFjg( 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。
g2A"1w<-AH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m.!wsw 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。。。
jBS'g{y-! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ny]lvgu9X 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)
r-*l1([eW 下面是修改过的unary_op
%S c=_%6 1PmX."a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N_0pO<<cs class unary_op
:fhB*SYK {
O6/xPeak Left l;
c+H)ed> !h?=Wv
==] public :
sLNNcj(Cy> _OLI%o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3\]~!;dI DDWp4`CS| template < typename T >
[Q|M/|mnR1 struct result_1
yYg {
'\
XsTs#L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LGAX"/LX } ;
A4}#U=3tI .izf#r:< template < typename T1, typename T2 >
6vF/e#}, struct result_2
$Vsy%gA< {
9?$RO[vo typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x`#22"m } ;
BK*z 4m moaodmt]x template < typename T1, typename T2 >
Wy8,<K{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1c/
X {
K|Om5
p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C>NQ-w^ }
oikxg!0S Et.j1M|g template < typename T >
~oo'ky*H! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J+lGh9G {
sSz%V[XWL return OpClass::execute(lt(t));
86y%=! bS }
I'?6~Sn3 ldYeX+J
_ } ;
{!MVc<G. an. `dBm oCbpK 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
B 2Qp} 好啦,现在才真正完美了。
e+l\\9v 现在在picker里面就可以这么添加了:
9N^+IZ@l :SK<2<8h template < typename Right >
BD4`eiu" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#%4=)M>^ {
Hk~k@Wft return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
aTG[=)xL }
_=?2 3 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。
z|Ap\[GS EQ/^& %6Rn4J^^ `/0u{[
W-ez[raY 十. bind
`On3/gU| 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。
P,U$ %C! 先来分析一下一段例子
d-h"JZ9 UP]1(S? "1K:/n int foo( int x, int y) { return x - y;}
X% X$Y6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Hv8H.^D> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
LJj=]_ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
x^X$M$o,l 我们来写个简单的。
mbGcDG[HQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*Wso3 6an 对于函数对象类的版本:
p&\K9hfi XddHP;x template < typename Func >
K0oFPDJN struct functor_trait
qF'~F`6 {
6e<^oH typedef typename Func::result_type result_type;
Gnk|^i;t } ;
A=y"x$%-_ 对于无参数函数的版本:
vlu$!4I ]x@~-I ) template < typename Ret >
L_k9g12 struct functor_trait < Ret ( * )() >
%E aE, {
|Q5+l.% typedef Ret result_type;
K\aAM;)- } ;
JN|VPvjE 对于单参数函数的版本:
M7vj^mt? N ocFvF7\ template < typename Ret, typename V1 >
<ZVZ$ZW~D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yhwy>12,K {
#)`\!)? typedef Ret result_type;
IkU|W3Vo } ;
KJdzv!l= 对于双参数函数的版本:
; :T9IL .&PzkqWZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VAs(.y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y1WHy*s? {
^SAq^3^P! typedef Ret result_type;
@/ k x
er } ;
ULIFSd Y 等等。。。
gB >pd?d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;iQp7aW{$ Dkw*Je#6PX template < typename Func >
.jargvAL* struct func_return
+sRP<as {
c.0]1 template < typename T >
F"[3c6yF struct result_1
ABZ06S/ {
hiN/S|JN8y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lV)G@l[1 } ;
>C# kqxfg cQn)^jx= template < typename T1, typename T2 >
[@|be.g struct result_2
A="fj {
q#'VJA:A5& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p[-{]! } ;
k}U
JVH21k } ;
h0lu!m#\_ HCazwX nE7JLtbH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SOj`Y|6^: X4'kZ'Sy< template < typename Func, typename aPicker >
OXCQfT@\ class binder_1
r0{]5JZt/ {
yl/a:Q Func fn;
'hF@><sqk aPicker pk;
|xeE3,8 public :
#w*"qn#2Uz 4.'JLArw template < typename T >
GS4_jvD- struct result_1
C_Gzv'C"L {
e9:P9Di(b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!F$R+A+L } ;
^yJ:+m;6K vI|As+`$d template < typename T1, typename T2 >
Hk9U&j$ struct result_2
/WYh[XKe {
dhtb?n{
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OpQ8\[X+ } ;
KuXkI;63J> ,E9d\+j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vYdlSe=6G L
{qJ-ln: template < typename T >
Up|f=@= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)8'jxiGs {
4|f}F return fn(pk(t));
`)tA
YH }
PUCx]5 template < typename T1, typename T2 >
~K`1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bjzx!OCpV {
Bm}iU~(Z` return fn(pk(t1, t2));
nh0&'hA }
.[(P } ;
T VeJ6 q% EC * <q4S(l 一目了然不是么?
~!]m6 / 最后实现bind
Y`^o7'Z2^P .CS v|:'1 Xm@aYNV template < typename Func, typename aPicker >
}N]!0Ka picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g_M^E-3 {
~6HDW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=~JfVozU }
JO}?.4B ,]q%/yxi 2个以上参数的bind可以同理实现。
%w:'!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。
t3>$|}O]t VYigxhP7 十一. phoenix
_lT0Hu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7P*Z0%Q mPG7Zy$z for_each(v.begin(), v.end(),
/buWAX1 (
7Ud'd< do_
fnOIv# [
j)";:v cout << _1 << " , "
iRs V#s ]
Bc[6*Y,%T .while_( -- _1),
M2p<u-6
" cout << var( " \n " )
Rcf=J){D6 )
G#lg|# -# );
5#!ogKQ(i [%~^kq=| 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:
[gZDQcU 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
k%Eh{dA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i| 4_m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
G"> 0]LQ 2-s 7cXs sg$4G:l template < typename Cond, typename Actor >
)Mi'(C; class do_while
W_m!@T"@H {
4+Ti7p06&\ Cond cd;
blp=Hk Actor act;
BKZ v9 public :
H"D5e template < typename T >
Azn:_4O struct result_1
-|[~sj-p {
?Pnx~m{%* typedef int result_type;
QnU0"_- } ;
r--;yEjWE B{PLIisc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9P0yv3 Pgev) rh[ template < typename T >
/RqhykgZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l5HWZs^ {
oLP]N$'# do
{MxnIg7' {
:'Xr/| s act(t);
:x+ig5 }
<m1sSghg while (cd(t));
e?=elN return 0 ;
n;qz^HXEJ }
0[9I0YBJ } ;
Mr.JLW L$}g3{ PGY9*0n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}$:#+
(17 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。
u<kD} 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。
9v$qrM`8 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
<soj&f+ 下面就是产生这个functor的类:
PI63RH8e Y%h}U<y df
?eL2v template < typename Actor >
OHhs y|W class do_while_actor
I+~bCcgPi {
9`INC~h Actor act;
NQR^%<hU public :
OAVQ`ek do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E*^9|Y[ SUc6/'Rdr template < typename Cond >
`Hd9\;NJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]ViOr8u } ;
IXJ6PpQLv 8nsZ+,@+[ Qg> 0G%cXU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1I
\tu 最后,是那个do_
yLB~P7K `oVB!eapl Rn;VP:H M class do_while_invoker
]?#
#))RUS {
`VXZ khm public :
*/Cj$KY70 template < typename Actor >
7t3X`db do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^r4|{ {
iN`6xkY return do_while_actor < Actor > (act);
VWD.J }
CrO`=\ } do_;
]hKgA~; ]4GZ'&m} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
obYn&\6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZYDWv/u 最后来说说怎么处理break和continue
]< +3Vw 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。
e2bLkb3c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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