一. 什么是Lambda
u'? +JUd1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=b66H]h? 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,
pYcs4f!?p #j7&2L Zf>:h r!b>! class filler
"PMJh 3q {
cKYvNM public :
5H Cw%n9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{zZ)JWM<w } ;
=
V')}f~C '-myOM7 6}Y==GPt 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:
[!U%'' -f ? nU= Lvt3S
.l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nHF66,7t ,|O6<u9 T}J)n5U}\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0J?443AY @V>]95RX |./:A5_h PM!JjMeQh 二. 战前分析
U
_pPI$ = 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。
OfrzmL<K 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
v,opyTwG| $<nD-4p O!>#q4&] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ku/vV+&O /* --------------------------------------------- */
mm_)=Ipj> vector < int *> vp( 10 );
XRV~yBIS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,fiV xn Q /* --------------------------------------------- */
oM1C/=8
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
F&`%L#s| /* --------------------------------------------- */
LV ]10v6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
BZv:E?1z /* --------------------------------------------- */
t[;-gi,, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5OPvy,e6 /* --------------------------------------------- */
G5|nt#> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v~x`a0 F,as>X# cGs&Kn;h PE;<0Cz\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
_x|R`1` 1._1, _2是什么?
fP
3eR>e 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.|CoueH 2._1 = 1是在做什么?
f#Ud=& >j 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
9b6U]z, Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
+9]t]Vrw i{9.bpp/ `_.:O,^n^ 三. 动工
'h;qI& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w^cQL% Mk9J~'C_ ^7Z?}tgU )Pubur %, template < typename T >
TPx`qyW class assignment
R'1j {
IRR b^Q6 T value;
@-0mE_$[ public :
OI0@lSAo< assignment( const T & v) : value(v) {}
'b" 7Lzp2 template < typename T2 >
H`k
YDp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v6wg,,T } ;
>B``+Z^2 `*0VN(gf' UdcV<# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
P}=n^*8(I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<}.!G>X 45BpZ~- +_ 8BJ 3xRn class holder
a;a1>1 {
}s"].Xm^2 public :
R4 b!?}d template < typename T >
2zbn8tO assignment < T > operator = ( const T & t) const
7k%!D"6_R {
?.-+U~ return assignment < T > (t);
KbciRRf!k }
~Hd* Xl } ;
g/FT6+&T. a".iVf6y zRgGSxn 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:
ZmkH55Cn :_F 8O static holder _1;
t@ri`?0w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XR<g~&h ,dosF Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xY.?OHgG/ 而不用手动写一个函数对象。
=b"{*Heuw J0f!+]~G3 A!^r9 ?< JbitRV@a 四. 问题分析
xFIzq 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。
'ahZ*@kr 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。
`H9+]TWj< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;*+H& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!M)] 1Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`WMU'ezF Z;tWV%F5 五. 问题1:一致性
\R-'<kN.* 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?|
JSylQ201 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\|B\7a'4 U|QP]6v struct holder
~PAI0+*"q {
a-nn[j //
M(C$SB> template < typename T >
vxi_Y\r=T T & operator ()( const T & r) const
eA``fpr {
ePR9r} return (T & )r;
"
o3Hd }
* RX^ z6 } ;
']sjW'~ y,OG9iD:h 这样的话assignment也必须相应改动:
e%)MIAS0 6#qt%t%?D template < typename Left, typename Right >
&Cm]*$? class assignment
"&`>+Yw {
m;1/+qs0 Left l;
)_>'D4l? Right r;
7+KI9u}- public :
ZP@NV|B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
De{ZQg) template < typename T2 >
C7AD1rl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{61Y; } ;
8}AWU :AQ9-&i/a- 同时,holder的operator=也需要改动:
3 _!MVT ,_<|e\>~ template < typename T >
n{{"+;oR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rXBCM {
JrX. f return assignment < holder, T > ( * this , t);
.kkhW8: }
}7xcHVO8- l&kZ6lZ 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。
&v;o }Q}E{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
W1LR ,:$ 5G`fVsb return l(rhs) = r;
AOwmPHEL 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。
IAN={";p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K3WaBcm Ejf5M\o template < typename Tp >
LylCr{s7 class constant_t
Xx2t0AIB {
z;/8R7L& const Tp t;
D6fd(=t1Z public :
(u='&ka constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/?b{*<TK template < typename T >
o=Mm=;H const Tp & operator ()( const T & r) const
D
dCcsYm, {
*XYp~b return t;
Z( "-7_ }
.LnknjC } ;
|QR9#Iv a({N}ZDo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ro `Xs.X 下面就可以修改holder的operator=了
=1VZcLNt ,&fZo9J9 template < typename T >
3` D[' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
N_Zd.VnY {
vg"*%K$a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
IGlyx'\_ }
yOAC<<Tzus jT F" 同时也要修改assignment的operator()
nZ#u#V
3Z`
wU template < typename T2 >
voTP,R[}85 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
[f[Wz{Q#Y 现在代码看起来就很一致了。
M"qS#*{ 4%_xTo 六. 问题2:链式操作
OQKc_z'" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,q7FK z{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8$Zwk7 w8A 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。
&RI;!qn6( 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。
R9"}-A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]$sb<o
.a rKT.~ZP\ template < typename T >
J6>tGKa+e struct result_1
_% \% {
6-g>(g typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
A;&YPHB } ;
/EegP@[ _Y}cK|3 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
)~ &gBX ab.B?bx template < typename T >
o61rTj struct ref
fgC@(dvfk {
CPeu="[ typedef T & reference;
&@BAVc z } ;
Ai^0{kF6 template < typename T >
JL{fW>5y| struct ref < T &>
<r>Sj/w<D {
WiQVZ{ typedef T & reference;
o1*P|.`
} ;
~t$ng l$ {{>,c}O / 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/eXiWa sQ n6M #Xc'JA template < typename T >
s_+.xIZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3c(mZ {
Br42Qo2"T> return l(t) = r(t);
VN\VTSZh?\ }
V\e1NS 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。
^,5%fl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#`K {vj PX2b(fR8_O 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
iWFtb)3B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h+Yd
\k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`_i|\}tl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5ug|crX 最后的布局是:
j(K)CHH Add
FUJ<gqL / \
.jC5 y& Divide 5
kt\,$.v8 / \
EA9.?F
_1 3
jENC1T( 似乎一切都解决了?不。
T}29(xz-(h 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
?E}gm> 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
)UTjP/\gN OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Ht/#d6cQ _Ex<VF u template < typename Right >
#a2Z.a<V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r ?<kWR?w Right & rt) const
Gr)G-zE {
\&ZEIAe return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j8PeO&n> }
!>=lah$& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#n15_cd 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。
SD:`l<l 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。
^q0`eS 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。
4sRg+mMI 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。
F7nwVDc* 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?
}A;YM1^$ 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:
jt: *Y ^6F, lS _t template < class Action >
R#8cOmZ class picker : public Action
)PYh./_2 {
%|^,Q -i, public :
9ZatlI, picker( const Action & act) : Action(act) {}
#h
U4gX, // all the operator overloaded
\.p;
4V& } ;
LHu +Wy `X5v 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。
1[#sHj$Na` 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[wiB1{/Ls. UL#:!J/34 template < typename Right >
2Oyw#1tdn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
["Tro;K# {
1@|%{c&+9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m']$)Iqw }
ZU`~@.`i BYHyqpP9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GM1.pVb 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。
t%5bDdo [e@m-/B template < typename T > struct picker_maker
OI78wG {
in,0(I&I typedef picker < constant_t < T > > result;
)'e1@CR } ;
wq!9wk9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$sg- P|Wo {
G(Hr*T% typedef picker < T > result;
v.vkQQ0[9 } ;
+ZiYl[_| m .(\u?J 下面总的结构就有了:
m_Z(osoE#W 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。
h&v].l 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。
XeY[;}9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{D|ST2:E 至此链式操作完美实现。
;lrO?sm CR2.kuM0~ eT5IL(mH 七. 问题3
H\ E%.QIx 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。
v<)&JlR C.LAr~P template < typename T1, typename T2 >
U 0~BcFpD ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{D(l#;,iX2 {
*B{] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0T#z"l<L }
"Ms{c=XPK ? u".*!% 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:
h6<i,1gQ1 '@w'(}3!3R template < typename T1, typename T2 >
$UK m[:7 struct result_2
Y}s6__ {
,L~aa?Nb- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
re#]zc< } ;
=A{'57yP *)I^+zN 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
;#IrHR*Bk 这个差事就留给了holder自己。
s6(md<r O'#;Ge/, j%Z5[{!/,X template < int Order >
C2=PGq class holder;
+%KkzdS' template <>
#Z
`Tk)u/ class holder < 1 >
5WxNH}{ {
(a-Lx2 T public :
qp#Euq6 template < typename T >
hu"-dT;4] struct result_1
0`p"7!r {
&(Hw:W9 typedef T & result;
G?\eO&QG{" } ;
Ex*{iJ;\ template < typename T1, typename T2 >
mvt-+K?U struct result_2
_LfbEv<,T {
3$:F/H typedef T1 & result;
q+<,FdG } ;
$?gKIv>g template < typename T >
r2i]9>w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
][V`ym-e {
0c!^=( return (T & )r;
g+QIhur }
`_ M+=*} template < typename T1, typename T2 >
mJ5%+.V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Iw(
wT_ {
T \- x3i return (T1 & )r1;
\dE{[^.5 }
OK`^DIr5l } ;
vUO[V$rx 5[)#3vY template <>
c'Ibgfx%m class holder < 2 >
H]wP\m) {
`nEqw/I public :
`/N={ template < typename T >
AS~!YR struct result_1
%{:pBt:Z {
h<$%y(lP typedef T & result;
N`fFYO } ;
0L#i c61U template < typename T1, typename T2 >
i1KjQ1\a + struct result_2
S# baOO {
i`];xNR' typedef T2 & result;
U#iW1jPE2 } ;
ed_+bCNy template < typename T >
l7VTuVGUJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q{b-2k {
Lr6C@pI return (T & )r;
c{?SFwgd }
,C0y3pL template < typename T1, typename T2 >
6w
m-uu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D/4]r@M2c {
I!1+#0SG return (T2 & )r2;
iTO Y }
5P\A++22Y } ;
kv+^U^WoU Lw(tO0b2H
JgKhrDx 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> >。
Df *<3G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k W
8>VnW 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2P@6Qe
? >JY\h1+ H return l(i, j) = r(i, j);
\b!E"I_^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
gn~^Ajo %VR{<{3f return ( int & )i;
VQG$$McJ return ( int & )j;
@H+L1H%9n 最后执行i = j;
9(z) ^G 可见,参数被正确的选择了。
[E6ceX0 e00}YWf% hDZyFRg v.>K
)%`# l;R8"L:,p\ 八. 中期总结
U,6sR 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:
,`YBTU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\QF0(*!! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D Y4!RjJ47 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Gx}`_[- r#&JfAo &V+KM"Ow X%(NI(+x, Ej6ho 0_ @)[8m8paV 九. 简化
R)*l)bpZ# 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。
p$jAq~C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ONy\/lu| 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:?FHqfN?_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GQd[7j[sh +-*/&|^等
Dr=$ }Y 2. 返回引用。
~!g2+^G7+P =,各种复合赋值等
Jmg9|g!f 3. 返回固定类型。
BYhiP/^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x^pt^KR; 4. 原样返回。
#G`K<%{?f operator,
5VQ-D`kE+ 5. 返回解引用的类型。
H8dS]N~[Y operator*(单目)
:i0;jWcb 6. 返回地址。
3^fwDt} operator&(单目)
L+
XAbL) 7. 下表访问返回类型。
AL,7rYZG$ operator[]
IEP|j;~* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7gB?rJHV, operator<<和operator>>
^ACrWk~UY J-uQF| 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。
|s(Ih_Zn 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-vY5h%7kf t?PqfVSq template < typename Left >
ScD
E)r struct value_return
=>evkaj {
mXS]SE template < typename T >
XK@&$~iA3 struct result_1
YX)Rs
Vf {
r@vt.t0# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
XOI"BLd } ;
)rAJ>; Wq5}LO) template < typename T1, typename T2 >
v'Ehr**]+ struct result_2
nTwJR {
8Lx1XbwK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"$o>_+U
} ;
lA1 } ;
p[].4_B; }mIN)o &IzNoB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
w3sU& |N aBG^Xhx 下面我们来剥离functor中的operator()
*x]*% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GbZ~eI`,2 (U#
Oj" return l(t) op r(t)
5p:BHw;%; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xf,A<j(o return op l(t)
(jj`}Qe3U return op l(t1, t2)
+WMXd.iN, return l(t) op
yFb"2 return l(t1, t2) op
gC iM\Qx return l(t)[r(t)]
|o9`h 9i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u7RlxA: ">3t+A 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:
1i~q~O, 单目: return f(l(t), r(t));
Z}>F
V~4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_(8# 双目: return f(l(t));
Yk?q \1 return f(l(t1, t2));
B&B:P 下面就是f的实现,以operator/为例
DQP!e6Of W SxoGly struct meta_divide
srAWet {
~TS!5Wiv template < typename T1, typename T2 >
8]b;l; W5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\9`
~9#P {
?a% F3B return t1 / t2;
cHT\sJo`l }
%g@\SR. } ;
DC1.f(cdR I%Yq86 这个工作可以让宏来做:
|?Edk7` "a~r'+'< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Xa#.GrH6 template < typename T1, typename T2 > \
AH/o-$C& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
UQ;2g\([ 以后可以直接用
ty"L&$bf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z4As'al 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
%cUC~, g_( (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。。。)
jnztCNaX 4:a ~Wlp[ n;kWAYgg 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
,tg]Gt $MwBt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fmQif]J;; class unary_op : public Rettype
FGyrDRDwC {
p_&B+
<z Left l;
f+s)A(?3 public :
#V]8FW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|gu@b~8 _b-g^#L% template < typename T >
Qb>("j~Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r2'K'?T3 {
1hi,&h return FuncType::execute(l(t));
d-e/0F! }
B;NK\5> [f lK template < typename T1, typename T2 >
?6&G:Uz/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KGo^>us {
8,[ *BgeX return FuncType::execute(l(t1, t2));
.JB1#&B+ }
F*Hovxez } ;
Vjt7X"_/ tx9%.)M:n tKLeq( 同样还可以申明一个binary_op
MnF|'t 2}/r>]9^- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
- ry class binary_op : public Rettype
@d|Sv1d% {
uE (5q!/ Left l;
dJnKa]X Right r;
~aQR_S public :
7_qsVhh]$E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oPa oQbR(A vf<Dqy <M. template < typename T >
HDzeotD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@}!?}QU {
{v=[~H>bt return FuncType::execute(l(t), r(t));
dnwzf=+>e }
I{U|'a 4xal m template < typename T1, typename T2 >
W=293mME typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~'0n
]Fw {
}b}jw.2Wu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\_R<Q?D+ }
R[v<mo[s } ;
L&:A59)1k Vraz}JV Ps\4k#aOv 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
R_GA`U\ { 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-X%twy= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C Q iHk 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。
hslT49m> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
u^E0u^ 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。。。
ELMz~vp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E)jd>" 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)
Bd=K40Z: 下面是修改过的unary_op
P(8
u L|^ G,Eh8HboK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
F^!O\8PFd class unary_op
l?J[K {
g +gcH Left l;
xele;)Y aCQ[Uc<B: public :
b3%a4Gg& Lwf[*n d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'" &*7)+g* "oZ_1qi< template < typename T >
=X[?d/[ struct result_1
!XI9evJw {
s!D2s2b9e typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fQ!W)>mi } ;
u0oTqD? T>#~.4A0 template < typename T1, typename T2 >
BOM0QskLf struct result_2
w?nSQBz$ {
gjnEN1T22 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$[MAm)c:]{ } ;
OT|0_d?bD 7iM@BeIf template < typename T1, typename T2 >
BLqK5~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<^KW7M}w*c {
@RuMo"js return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4o@:+T:1 }
811QpYA 1?8M31 template < typename T >
saQ
~v@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p}gA8o {
3&M0@/ return OpClass::execute(lt(t));
oPbziB8 }
\k=%G_W 0
.T5%
_/ } ;
9X33{ Tl-%;X<X ?g@X+!RB 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
x00'wY| 好啦,现在才真正完美了。
wnXU= 现在在picker里面就可以这么添加了:
!m'Rp~t XA. 1Y) template < typename Right >
DXO'MZon3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\fI05GZ {
*L*{FnsV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HP<a'| r }
|{ZdAr.; 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。
bi@'m?XwJ -T+'3</T c`lL&*] /FPO'} 6i Wk/Q~o 十. bind
-Ks)1w>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。
7o!t/WEEq 先来分析一下一段例子
{]m/15/$C 3tUn?;9B <)sL8G9Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
>MRuoJ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r_tt~|s,> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4sH?85=j 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。
MMD=4;X 我们来写个简单的。
[Ran/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:
U-,s/VQ? 对于函数对象类的版本:
Z }>;@c 5^ubXA template < typename Func >
3tkCmB struct functor_trait
&l_}yf"v {
.~rg#*]^ typedef typename Func::result_type result_type;
:1gpbfW } ;
#a
tL2(wJ 对于无参数函数的版本:
)_o^d>$da 4N7|LxNNl_ template < typename Ret >
akCCpnX_d struct functor_trait < Ret ( * )() >
swJQwY {
Y;g\ @j typedef Ret result_type;
=kK%,Mr } ;
'`W6U]7> 对于单参数函数的版本:
dShGIH? D,=#SBJ :Z template < typename Ret, typename V1 >
UFj!7gX ] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DeT$4c*:[ {
,TB$D]u8 typedef Ret result_type;
M&9urOa` } ;
Au(oKs< 对于双参数函数的版本:
wPcEvGBN= 7xG~4N<)] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;7H^;+P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+/ M%%:>mY {
@*=5a(# typedef Ret result_type;
d(b~s2\i } ;
U+E9l?4R 等等。。。
n3-VqYUP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1O,8=,K2a S>j.i template < typename Func >
R)isWw4 struct func_return
6P,uy;PJ {
N:+d=G`x template < typename T >
`YMd0* struct result_1
SdnO#J}{ {
BD^1V(
I/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2vsV:LS. } ;
/?z3*x `(I$_RSE") template < typename T1, typename T2 >
*uy<Om struct result_2
C'Y2kb {
<Kl$ek8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zE/\2F$ } ;
8`]yp7ueS } ;
7~k=t!gTY t&EY$'c iY&I?o!Ch 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E8p,l>6(f Mk+G(4p template < typename Func, typename aPicker >
L$kB(Brw class binder_1
SZR`uS {
###>0(n Func fn;
9ZY,T]ym? aPicker pk;
M#m;jJqON public :
E'SDT*EI "J+4 template < typename T >
%so{'rQl struct result_1
Qj(ppep\U" {
d/~g3n>| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u3tT=5.D } ;
U)aftH
*Pk .|s,':hA template < typename T1, typename T2 >
j4]3}t0q struct result_2
~gNFcJuy {
{0-rnSjC typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x)eoz2E1 } ;
MPw?HpM _jgtZ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$7i[7S4 3Z&!zSK^ template < typename T >
ijzwct#. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M:iH7K {
e6jA4X+a return fn(pk(t));
|(PS
bu }
y=EVpd template < typename T1, typename T2 >
RU~ku{8? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KNj~7aTp {
/4+(e I7 return fn(pk(t1, t2));
0 ]L
}
^M;#x$Y? } ;
v'S5F@ln BNI)y@E^X `r~3Pf).4 一目了然不是么?
TOS'|xQ 最后实现bind
dh&>E [+xsX*+ HiH<'m"\. template < typename Func, typename aPicker >
PB8g4-?p6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U/|JAg# {
D>HbJCG4^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$&KkZ }
|d*a~T0 ;^E_BJm 2个以上参数的bind可以同理实现。
pIYXYQ=Z 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。
.uxM&|0H aJA( UN45 十一. phoenix
VfP\)Rl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&/"a
E >TBXT+ for_each(v.begin(), v.end(),
zR]!g|;f (
vZ.<OD4 do_
< *;GJ{ [
jvL!pEC! cout << _1 << " , "
9n;6zVV%` ]
5$cjCjY .while_( -- _1),
(K84J*; cout << var( " \n " )
`.3@Ki~$# )
/7:+.#Ag` );
fmc\Li 5s`r&2 w 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:
)7o?}"I 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
h,]VWG operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[)~1Lu 那么我们就照着这个思路来实现吧:
v}d)uPl}; G'PZ=+!XO/ }*xjO/Ey template < typename Cond, typename Actor >
"d0=uHd5\ class do_while
?# _{h {
nhjT2Sl Cond cd;
C])s'XTs Actor act;
IOdxMzF`m public :
C1UU v=| template < typename T >
ugE!EEy[^ struct result_1
1
ptyiy {
[0]A-#J typedef int result_type;
ZILJXX4 } ;
"* F`,I3 y1Z>{SDiq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[w|Klq5 _6ck@ template < typename T >
,$>l[G;Bm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LCtVM70 {
_N^w5EBC] do
bE'{zU}o {
0gaHYqkA>} act(t);
yGAFQ|+ }
^7YNM<_%@ while (cd(t));
)Se$N6u- return 0 ;
fi`\e
W }
(tg9"C } ;
[YHtBM:y (=Kv1
H aD \U>&W 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iRlZWgj4^ 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。
~"SQwE| 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。
09jE7g @X} 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。
LR>s2zu- 下面就是产生这个functor的类:
!U m9ceK vIOGDI> K.Y`/< template < typename Actor >
,1N|lyV class do_while_actor
/o 'lGvw {
y#iz$lX R Actor act;
t(uvc{K* public :
}^&f { do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PgT8
1u ?u@jedQ template < typename Cond >
=f{v:n6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rz
k;Q@1 } ;
sg2% BkTI 6WGg_x?3 }P.Z}n;Uj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;<m`mb4x[ 最后,是那个do_
.7gh2K vB_3lAJt@ ~nfOV* class do_while_invoker
Ue
>]uZ| {
rpm \!O public :
"IT7.!=@9 template < typename Actor >
%gAT\R_f do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y'iyfnk {
Xi[]8o return do_while_actor < Actor > (act);
N\g=9o|Q }
Q/
.LDye8 } do_;
j_N<aX j7kX"nz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
kF~(B]W( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V@k+RniEO 最后来说说怎么处理break和continue
.G!xcQ`? 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。
6Uk+a=Ar 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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