一. 什么是Lambda
UVUHLu|^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xv)7-jlx 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,
!is8`8F8 ZpwB"%e$ G1D(-X4ALZ Um|:AT}`^ class filler
u-? &~WA {
_x:K%1_[ public :
?=\h/C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0/%zXp&m } ;
Ar\`OhR #3qkG) {u!,TDt* 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:
gU8'7H2 &r_:n t 5tf/VT m7eO T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
DZ EA*E > Sw0~6RZ m.2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%xY'v$
% F:\y#U6"J aC:rrS _{A($/~c? 二. 战前分析
UH)A n:9 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Z(V4"x7F 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
pIh@!C [6c{t >si<VCO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2Aff3]-:Gd /* --------------------------------------------- */
+xWT)h/ vector < int *> vp( 10 );
(;s\Ip0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j\W+wnAgk /* --------------------------------------------- */
L-MpdC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o`&idn|, /* --------------------------------------------- */
j6Vuj/+} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Sd{>(YWx~ /* --------------------------------------------- */
SQEXC*08 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=7$YBCuF /* --------------------------------------------- */
F[J;u/Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7%o\O{,U WjA)0HL( b]J_R"} &"d4J?io` 看了之后,我们可以思考一些问题:
LDbo 1._1, _2是什么?
za24-q 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。
=n;ileGm+^ 2._1 = 1是在做什么?
((H}d?^AJ 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。
/at#[Pw~01 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。
}U8H4B~UtY +pDuRr {6~W2zX& 三. 动工
f}@]dF r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wD*_S}] =!p6}5Z YWm:#{n. 1W;+hXx template < typename T >
Ex~OT class assignment
inp= - {
;8UNM T value;
ne;,TJ\ public :
&oAuh?kTq assignment( const T & v) : value(v) {}
T6{IuQjXs template < typename T2 >
i8dv|oa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[t0gX dU6 } ;
ZZ4W?);; m+1MoeR _7 n+j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mvYr"6f8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}J:~}?^%n S c@g;+#QU ==c\* o l'$AmuGj class holder
-N9U lW2S {
lPx4I public :
1z{AzpMZ template < typename T >
)82x)c<e assignment < T > operator = ( const T & t) const
n|{x\@VeF {
|3vQmd !2} return assignment < T > (t);
>\MV/!W }
;o#dmG } ;
GT*\gZ B<+}_3. IUI>/87u 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3dC8MKPq0 m,Os$>{Ok static holder _1;
Z!tt(y\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W4T>@b. (3 B;
V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]W]Vkkg] 而不用手动写一个函数对象。
0gxbo ?e yo2:-$ 5q"
;R$+j :0V <
四. 问题分析
o^gqpQv 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
aQkgkV;~ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~,dj)x
3M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HZ]'?&0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LkNC8V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/G\-v2i D % &{>oEQ 五. 问题1:一致性
:Iw)xd1d}\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
YQ2ie>C8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
YS/{q~$t =XyK/$ struct holder
fM d]P:B {
)7:2v1Xr] //
.}2^YOmd template < typename T >
"o%N`Xlx T & operator ()( const T & r) const
%Wn/)#T| {
oO!@s` return (T & )r;
YP+0uZ[g }
tOS%.0W5J } ;
HuCH`|v- i3N _wv{ 这样的话assignment也必须相应改动:
rAk*~OK fq_ 6xs template < typename Left, typename Right >
EcFYP"{U class assignment
)k=8.j4 {
[\eUCt F Left l;
"wA3l%d[Y Right r;
,Rz,[KI| public :
zN*/G6>A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mI"`. template < typename T2 >
]#TL~u[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R7( + ^% } ;
J3g>#N]='( V_(lZDjh* 同时,holder的operator=也需要改动:
U3az\E)HV PUF"^9v template < typename T >
G23Mr9m5O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[Kx_ %Le
{
0}-&v+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
lD.PNwM }
@\b*a]CV Ond"Eq=r 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。
R2Lq,(@- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5fSDdaO yUqvF6+26 return l(rhs) = r;
0X~Dxs 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。
':kBHCR7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q^>$YY>F p~$\@8@ template < typename Tp >
p~DlZk" class constant_t
'&'?
S {
;F"W6G const Tp t;
'P39^rb public :
tbl!{Qwx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l&^9<th template < typename T >
DTI+VY.W^ const Tp & operator ()( const T & r) const
,b KA]#(2 {
_|x%M}O}, return t;
%t`a-m }
qdjRw#LS^q } ;
m>jX4D7KZ j"yL6Q9P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Xo;J1H 下面就可以修改holder的operator=了
_LxV) Yk6fr~b template < typename T >
-|:7<$2#I assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<~<I K=n {
aG?'F`UQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0&$e:O'v }
b8feo'4Z #AFr@n 同时也要修改assignment的operator()
G]=U=9ZI ]nEN3RJ template < typename T2 >
rKP"|+^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9v_gR52vh 现在代码看起来就很一致了。
to(OVg7_ 0[x?Q[~S_0 六. 问题2:链式操作
8HxB\ !0F? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#<MLW4P 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。
w(<;
$9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
rbqH9 S 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
WB"$NYB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vFV->/u N"2P&Ho] template < typename T >
hm&{l|u{RU struct result_1
kS8srT
/H {
vWXj6} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tt6ElP|D } ;
2sk^A
ly Cx}
Yp- 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:
b=Zg1SqV 4qrPAt template < typename T >
kZWc(LwA struct ref
d]}
7] {
zZ[SC typedef T & reference;
NGd|7S[^+c } ;
P>0j]?RB template < typename T >
U^snb6\5 struct ref < T &>
(uD(,3/Cw {
,.x5 typedef T & reference;
YEF%l'm(\ } ;
<YUc?NF N`Zm[Sv7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ddghw(9*H {(7Dz*0 template < typename T >
9c}LG5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
);@@>~ {
LyS139P$ return l(t) = r(t);
f>;5ZE4Zu }
tI{pu}/"# 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。
#z6RzZu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)><cL:IJ}S t'Nu^_# 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
|0b$60m$!t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BT2[@qH|qF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+wY3E*hU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)Mi#{5z 最后的布局是:
X.o[=E Add
nsaf6y&E / \
fFqK.^Tn Divide 5
.]k(7F!W / \
%Jq(,u _1 3
Ad+-/hxc 似乎一切都解决了?不。
bsR^H5O@ 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。
VVYQIR]!yk 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。
@433?g`2b 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:
@j9yc #OJsu template < typename Right >
SdYES5aES assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:{E3H3 Right & rt) const
Vj:)w<], {
7Aq4YjbX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]zhFFq` }
VCX})sp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0d9rJv}~ 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。
\@*cj8e 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。
RIC'JLWQ 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。
&dbX>u q 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。
66[yL(*+ 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?
H
\.EKZ 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:
0;!aO.l]K dWg$yH template < class Action >
2j=3i@ class picker : public Action
H_o<!YxK {
&j2L-) public :
V<\:iNXX{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
%[B &JhT // all the operator overloaded
u8~.6]Ae } ;
?$ Uk[ )m\%L`+ 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。
+4GuA0N6 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:
8T&m{s )fA9,yNJ3 template < typename Right >
-+'{C= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
pE^L Qi {
oHxaa>C> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1 mFc]1W }
xPq3Sfg`A ''?.6r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#Ru+|KL 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。
%Kw5b ; ?N,a {#w template < typename T > struct picker_maker
6i9m!YQV {
mu=u!by.E typedef picker < constant_t < T > > result;
RRV@nDf } ;
rfXM*h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
E$F)z {
bpzB}nEp typedef picker < T > result;
YZr^;jfP } ;
ucJR #14 QEQ8gfN9> 下面总的结构就有了:
IW$&V``v 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。
4w*F!E2H\} 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。
/+JCi6{sHS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ag:#82C 至此链式操作完美实现。
JBeC\ \QX f$*M;|c1c/ v$+G_ @ 七. 问题3
lU:z>gC 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。
uQ5NN*C= TN7kt]a2 template < typename T1, typename T2 >
MGN*i9CE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[<1i[\^ {
'+f!(teLz return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zp% MK+x }
t=xO12Z !`=r('l 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:
uvc0"g1h C/<fR:`c template < typename T1, typename T2 >
dm8veKW'l struct result_2
:*0k:h6g {
;yBq'_e3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y 0$m~}j } ;
wD22@uM#] 9} eIidw K 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
q>]v~ 这个差事就留给了holder自己。
UF D_ ;=_<\2 y;;^o6Gnw template < int Order >
w{I60|C]* class holder;
4JU#3 template <>
z* zLK[t+ class holder < 1 >
s
~(qO|d {
zw\"!=r^ public :
5\:#-IYJ template < typename T >
,(OA5%A9zK struct result_1
YRW<n9=3 {
@2YO_rL[ typedef T & result;
oJ{)0;<~L } ;
Z TjlGU ` template < typename T1, typename T2 >
""d3ownKhw struct result_2
A5ktbj&gy< {
>+#TsX{ typedef T1 & result;
N^%[
B9D } ;
qe`W~a9x template < typename T >
;6fkG/T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SY>N-fW\H: {
je_77G(F return (T & )r;
nUd(@@%m }
=1VY/sv template < typename T1, typename T2 >
1?E\2t&K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hYb!RRGn {
/bt@HFL|` return (T1 & )r1;
%QwMB`x }
}..}]J;To } ;
D dt9`j 0kmVP~K template <>
~4XJ" d3L class holder < 2 >
n)$ q*IN" {
@^k$`W; public :
5IVASqYp template < typename T >
r[EN`AxDb struct result_1
<0JW[m {
<9\_b6 typedef T & result;
zh*NRN } ;
hh:0m\@< template < typename T1, typename T2 >
_Xsn1 struct result_2
J5@_OIc1y {
mEyZ<U9 typedef T2 & result;
A3C<9wXx } ;
?|N:[. template < typename T >
e)cmZ8~S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Tg{d#U_qB {
90K&s#+13 return (T & )r;
w y:. }
EBK\.[ template < typename T1, typename T2 >
u^!-Z)W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y])xP%q2O {
k3S**&i!CR return (T2 & )r2;
pg4M$;ED }
Kc{fT^E } ;
m"H9C-Y
Xa9G;J$ +~w '?vNc 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> >。
Q?W]g%:) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
={#r/x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ApU5,R0 owmA]f return l(i, j) = r(i, j);
l~ F,i n. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0fi+tc30 !. q*bY return ( int & )i;
\iu2rat^ return ( int & )j;
,((5|MbM/ 最后执行i = j;
SJy:5e?zk 可见,参数被正确的选择了。
D?X97jNm ?B@iBOcu[ B0Xn9Tvk )7c^@I;7 6M612 八. 中期总结
?w3f;v 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:
z'fGHiX7.0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XK(<N<Z@|e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ew}C*4qH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}1X,~y] A
g/z\kX KY2xKco '=%vf $Iqt
c)DA T][\wyLx1 九. 简化
Q\ro )r 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
33"{"2==` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2&Wc4,O!i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
qI5/ME(} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-!wm]kx
f +-*/&|^等
{#>@h7 2. 返回引用。
JMO"(? =,各种复合赋值等
V,
)kw{]( 3. 返回固定类型。
Z{u*vUC& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VpTp*[8O 4. 原样返回。
]J_Dn\ operator,
i1|- 5. 返回解引用的类型。
ffuV$# operator*(单目)
l EQn2+ 6. 返回地址。
V1#/+~ operator&(单目)
t=A|
K 7. 下表访问返回类型。
Wc-P= J*m operator[]
mP3:Fc_G 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bLaD1rnGi operator<<和operator>>
l3l[jDa, 2 [dOPOA/d 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。
F4">go 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V`@@ufU} j_p.KF'[? template < typename Left >
d~GT w: struct value_return
nCXIWLw {
o?/N4$&5l template < typename T >
|l7e*$j struct result_1
)h>Cp,|{ {
[x-Z)Q.5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-$[=AqJXp; } ;
"+saI@G "6Ly?'HK template < typename T1, typename T2 >
\*d@_oQ$ struct result_2
}JrM!' {
y~p7&^FeR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F}i rCi47c } ;
!Y`nKC(=z } ;
36&7J{MU @: %}clZ kTs)u\r. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:~U1JAs$ !=k\Rr@qx 下面我们来剥离functor中的operator()
cs~
}k7>< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_;X# &S(q- &k : | return l(t) op r(t)
?G.9D`95 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wQ(ME7t return op l(t)
t-_N|iW' 5 return op l(t1, t2)
nSgg'I( return l(t) op
Y:*mAv;& return l(t1, t2) op
9OXrz}8C return l(t)[r(t)]
shnfH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OuS{ve 1cOp"! 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:
a,lH6lDk 单目: return f(l(t), r(t));
L-G186B$r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P{rJG
' 双目: return f(l(t));
* Oyic3F return f(l(t1, t2));
^_)CQ%W? 下面就是f的实现,以operator/为例
+(UrqK4Av [-vd]ob struct meta_divide
<~X=6 {
M8S4D&vpD4 template < typename T1, typename T2 >
fs>0{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
b\]"r x
( {
Gash3}+ return t1 / t2;
N |7<*\o }
"0zMx`Dh } ;
D.R5- %#ms`"H 这个工作可以让宏来做:
n1buE1r? ?CL1^N% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pB?a5jpA template < typename T1, typename T2 > \
OkA-=M)RI: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*% uv7G@%N 以后可以直接用
MeP U`M-- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q)<5&|V 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
9c#9KCmc (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。。。)
"Z}0 A/y #; }IHAR V/>SjUNq 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
POUB{ba ^D oJ='& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BFj@Z'7P class unary_op : public Rettype
Yg2z=&p-{" {
.B#Lt,m Left l;
"%A[%7LY public :
Z2*hQ`eE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wrGd40 ?R"5 .3 template < typename T >
J,m.LpY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/x-Ja[kL {
UkXc7D^jwm return FuncType::execute(l(t));
><`.(Z5c }
N]+x@M @^3 #Yj0'bgK template < typename T1, typename T2 >
%z8@; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=p&6A^ {
alHwN^GhP return FuncType::execute(l(t1, t2));
o)S>x0|[ }
$V`O%Sz } ;
Ldir'FW ?xUz{O0/ .7E- 同样还可以申明一个binary_op
/1n}IRuw sY1@ch" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;M4N=G Wd4 class binary_op : public Rettype
y^M'&@F {
2Ni{wg" Left l;
V~e1CZ(2X Right r;
0#Rj[J;kh public :
zS?i@e
$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:CK,(?t b'vJPv~hI template < typename T >
l*% voKZG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|W:kzTT-T {
hw~cS7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
K7e<hdP_# }
B#EF/\5 t*.v! template < typename T1, typename T2 >
)2rI/=R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:peBQ{bj {
Av+
w>~/3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
RA.@(DN& }
vkbB~gr@* } ;
;;l( xW"J@OiKL Mh3zl 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(^fM!_%-6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(T'inNbJe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mjs*Z{_F^ 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。
3]}W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
66Hu<3X P 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。。。
>|z=-hqPK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#/1A:ig 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)
TU[f"!z^ 下面是修改过的unary_op
S@_@hFV jd #+ n
& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y>%A*|U% class unary_op
X4%*&L {
;y5cs;s Left l;
=WDf [?ED \dufKeiS&a public :
`I
m;@_J |C-B=XE;3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`5GJ,*{z !lu$WJ{M template < typename T >
kN>d5q9b%X struct result_1
7Jc=`Zm' {
zWjGGTP~3& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3_Oq4 / } ;
n]8_]0{qi 3)dT+lZ template < typename T1, typename T2 >
Aoa0czC~ struct result_2
D0x+b2x^ {
@uH7GW}$g typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)(DV~1r= } ;
p}(w"?2 vBM\W%T|d template < typename T1, typename T2 >
?0_i{BvN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tbOe,-U-@ {
(!Ml2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P<2yCovn` }
xR1g 09x\i/nb template < typename T >
5l)p5Bb48c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ih~c(&n0 {
-F5U.6~`! return OpClass::execute(lt(t));
) mv}u~ }
z':>nw x!"!oJG^k } ;
*FG@Dts^& (iWNvVGS W:EXL@ 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
gB~SCl54 好啦,现在才真正完美了。
ASu9c2s 现在在picker里面就可以这么添加了:
Pv/P<i^ AKAAb~{ template < typename Right >
0/] @#G2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7r}gS2d {
#c!(97l6o return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KCCS7l/ }
D=dY4WwG 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。
$X\BO& 6xBP72L;%" &ul9N)A +d'h20 xX"?3%y> 十. bind
Tmw
:w~ 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。
.s2d 先来分析一下一段例子
^5;Y u\t ; eY&UFe int foo( int x, int y) { return x - y;}
~:+g+Mf~[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E+ 7S:B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/H3,v8J@ 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。
9qqEr~ 我们来写个简单的。
n+!.0d}6
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?94da4p 对于函数对象类的版本:
9Z+@i:_} m9PcDhv template < typename Func >
Js=|r;' struct functor_trait
F48`1+ {
h_CeGl!M} typedef typename Func::result_type result_type;
PDpIU.=!0 } ;
Uf\*u$78 对于无参数函数的版本:
0p[$8SCJ [Cr_2 template < typename Ret >
YDQV,`S7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
/?_{DMt {
wT.V3G typedef Ret result_type;
&`@Jy|N\ } ;
jR/X}XQtY 对于单参数函数的版本:
z%;\q$ {{<o1{_H template < typename Ret, typename V1 >
!P:hf/l[B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<MfB;M {
z5{I3 Y!1 typedef Ret result_type;
<o]tW4\(R } ;
pH"LZ7)DI0 对于双参数函数的版本:
qKSM*k~ r!x^P=f,MJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@nZFw. struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cF/FretoO {
^|sQkufo typedef Ret result_type;
?29
KvT;#] } ;
(p2\H>pTr 等等。。。
awC&xVf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RcHyePuF)R PGw"\-F template < typename Func >
WV&BZ:H struct func_return
H-rf?R2 {
}_gq vgI>p template < typename T >
s]2k@3|e struct result_1
uvmNQg
{
iT|+<h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-)$)<k } ;
M>vM@j NGxii$F template < typename T1, typename T2 >
M(2[X/t struct result_2
h+Z|s {
-6H)GK14b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JdV!m`XpXy } ;
z2dM*NMK } ;
N.isvDk% I;xTyhUd uZQ)A,#n; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'Lm.`U mS);bs template < typename Func, typename aPicker >
hyTi': class binder_1
p jrA:; {
G A7 Func fn;
VvltVYOZA aPicker pk;
r":<1+07 public :
GUcuD^Fe |Y])|`_'G template < typename T >
2cmqtlW" struct result_1
<"\K|2Sg {
APLu?wy7s5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+ATN2
o } ;
.:lzT"QXI D<rjxP template < typename T1, typename T2 >
]&9f:5', struct result_2
Z
v~
A9bB {
q,*IR*B:a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O=-|b kO } ;
Mv9s H?aB8=) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jn+0g:l "`3H0il;< template < typename T >
W"2\vo) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yk#:.5H {
r]]Ke_s! return fn(pk(t));
~ib#x~Db }
@L~y%# template < typename T1, typename T2 >
'17=1\Ss6; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~pF'Qw"z| {
o+ tY[UX return fn(pk(t1, t2));
&bL1G(} }
"@f`O } ;
h`vM+,I *wSl~J|ZM% #Y{"`5> 一目了然不是么?
jf%Ydr}` 最后实现bind
k5ZwGJ#r =W4cWG?+ d[S!e`,iD template < typename Func, typename aPicker >
^X_%e | picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W&*{j;e9%I {
t4JGd)r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J,q: }
$>BP}V33 qt1#P 2个以上参数的bind可以同理实现。
-jyD!( 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Nh+$'6yT% b;}MA7= 十一. phoenix
t7~mW$}O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
nY*ODL |FcG$[ for_each(v.begin(), v.end(),
i/$lOde (
U^,ld` do_
PD$'xY|1= [
`n %~#TJ cout << _1 << " , "
~M\s!!t3 ]
Ti'O 2k .while_( -- _1),
ck@[% ? cout << var( " \n " )
PNKmI )
5q)Eed );
{<]abO :WxMv~e{U 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:
RSnK`N\9jb 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
/stED{j, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`Y[zF1$kz^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M9N|Ql _{b a o?X\,}-s template < typename Cond, typename Actor >
grS,PKH class do_while
:4Y|%7[
{
fDRQ(} Cond cd;
nBD7 Actor act;
2?"9NQvz public :
G?"1
z; template < typename T >
x7*}4>|W,I struct result_1
\fKv+ {
SKS[Lf typedef int result_type;
F0|T%!FB>% } ;
'2
)d9_ w c^=:]^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1XZ&X] -p)HH@6a template < typename T >
wHY;Y-(ZT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e)iVX<qb {
%_z]iz4 do
W35nnBU {
gr7W&2x7\ act(t);
Y#Z&$&n }
d5i/: while (cd(t));
Z2`e*c-[E return 0 ;
:._O.O }
/R,/hiKx\ } ;
x##Iv|$ Wm\f:|U5` `"bm Hs7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ogPfz/ hw 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。
ud.S,
8Sy 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。
$b8>SSz 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。
J:Qp(s-N^: 下面就是产生这个functor的类:
S1=c_!q%9 r|P4|_No dxU[>m; template < typename Actor >
l p? h~ class do_while_actor
dk.da&P {
:2?'mKa7 Actor act;
%TR->F public :
[OT@gp: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>!oN+8[~ > W0hrt?b template < typename Cond >
^ ]B&7\w"t picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"W1 q}4_ } ;
=DqGm]tA
t,H,*2 )8vcg{b{d 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s_kI\w4(x1 最后,是那个do_
3O] e 6znm?s@~ bc 0|tJc class do_while_invoker
~\Ynih {
&B3kzs public :
.f6_[cS;g template < typename Actor >
SGbo|Xe7: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6\]-J*e> {
Pjx9@i return do_while_actor < Actor > (act);
Gis'IX( }
4RzG3CJdS } do_;
6?t5g4q*nn E+Gea[c 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
).&$pXj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P(Lwpa,S
最后来说说怎么处理break和continue
{jv1hKTa 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。
!"1bV
[^ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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