一. 什么是Lambda
5R(/Uiv3F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u%w`:v7Yo( 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,
{&jb5-*f $s9Vrw0Z {r@Ty*W}
L C(00<~JC class filler
ma"3qGy {
]IoUwg pI) public :
VeW>[08 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*:ZDd } ;
`s\?w5[ g!rQ4#4 .Fdgb4>BXX 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:
:2
*g~6 0q&<bV:D F(tx)V
~T3 -r-k_6QP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^J$2?!~ W[Ls|<Q {phNds% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qWQ/'M 0g+'/+Ho 4 q@[QjGj@ Y;?{| 二. 战前分析
_lamn}(x0 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
V5UF3'3;} 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
["h5!vj ogyTO|V= Vh_P/C+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i\,-oO /* --------------------------------------------- */
7Zlw^'q$:L vector < int *> vp( 10 );
M7pOLP_1jB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WA+iYLx@H /* --------------------------------------------- */
,yiX# ;j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`$ 6rz /* --------------------------------------------- */
~ _/(t'9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"*In+ !K /* --------------------------------------------- */
7pe\M/kl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uScMn/% /* --------------------------------------------- */
R%?9z 8- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gt@m?w( kqFP)!37 #qK:J;Sn3 |y(Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
f&Gt| 1._1, _2是什么?
}H^+A77v 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。
KV(Q;~8"X 2._1 = 1是在做什么?
>CHrg]9 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。
lhy*h_> 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。
?l9XAWt\ D]zwl@sRX: nAv#?1cjz 三. 动工
aDU<wxnSvO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|?,A]|j 1q7|OWFT 'uBu6G N sXHO template < typename T >
8WXQOo8 class assignment
PvPOU" {
,Q T value;
jIJ~QpNE public :
t'n pG}`tE assignment( const T & v) : value(v) {}
2LF/H$]o5 template < typename T2 >
\NPmym_6J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.P8&5i)'P, } ;
T;r2.Pupn !LNayk's> +S o4rA*9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ayxkv)%:@) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uXn1
'K<'2 uvkz'R= c2l@6<Ww 0XE4<U class holder
,Lr.9I. {
"\w 7q public :
g6j?,c|y template < typename T >
9jM}~XvV assignment < T > operator = ( const T & t) const
H\ F:95 {
KcWN,!G return assignment < T > (t);
m|n }
5?{r } ;
+^60T$ TM%|'^) ]cHgleHQ 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:
>g1~CEMN# q'T4w!V(V static holder _1;
>mwlsL~X Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
e"{{ TcNk hOjk3
k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j#!IuH\] 而不用手动写一个函数对象。
cr7 }^s _kef0K6 ]L5@,E4. =^M/{51j 四. 问题分析
J,'M4O\S 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。
'j#*6xD 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。
A8muQuj]~~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p|U?86t 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&6/[B_. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9+Np4i@ Cio
1E-4 五. 问题1:一致性
R@1 xt@? 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?|
luh$2 \5B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}T(D7|^R UXJeAE- struct holder
&*M!lxDN {
"q3ZWNS'w //
K@
I9^b template < typename T >
(S>C#A=E\ T & operator ()( const T & r) const
,0M_Bk" {
V(H1q`ao9 return (T & )r;
o_izl\ }
XWBA^|-N } ;
Vh|*p& ^UP`%egR 这样的话assignment也必须相应改动:
*7uH-u"5d ZF!h<h&, template < typename Left, typename Right >
9 P l class assignment
Kn5~d(: {
NVkV7y X] Left l;
`KZm0d{H Right r;
5'OrHk;u public :
G30-^Tr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8I =2lK template < typename T2 >
=9H7N]*h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Vr3Zu{&2 } ;
KjD/o?JUr {&&z-^ 同时,holder的operator=也需要改动:
(~p<
P+ ; 5*&xz template < typename T >
7r6.n61F
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j\eI0b @* {
">\?&0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
'g}! }
<$D`Z-6 ?qb}?&1 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。
/2&c$9=1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
M H|Og84 hZ|z|!g0 return l(rhs) = r;
yl'u'-Zb6 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Ki;*u_4{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g_;\iqxL /J]5H template < typename Tp >
jk;j2YNPw class constant_t
1.}d.t
{
/p/]t,-j2 const Tp t;
|Tv#4st public :
z<MsKD0Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9Gvd&U template < typename T >
[*Z;\5&P const Tp & operator ()( const T & r) const
= }~hWL {
+Q/R{#O return t;
=O~_Q- }
em y[k } ;
bTI|F]^! Sh/08+@+L: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Lc}y<=P@ 下面就可以修改holder的operator=了
0HZ{Y9] !Lu2 template < typename T >
]}V<*f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V.U|
#n5 {
B`EJb71^Xy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l5~os> }
N:^n('U&j kXViWOXU^ 同时也要修改assignment的operator()
EfqX
y>W 21n?=[ template < typename T2 >
v_yw@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t$` r4Lb9/ 现在代码看起来就很一致了。
`~cqAs}6]Q F/]2G^- 六. 问题2:链式操作
\__i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kpuz]a7pK 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。
:@yEQ#nFp 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。
zOJ%} 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。
A@`}c,G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Xu{1".\ z[N`s$; template < typename T >
&w\{TZ{ struct result_1
::`HQ@^ {
RTYvS5G typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<3nMx^ } ;
)Om*@;r( Ao 'l"- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
-oGdk|Yn T9=I$@/ template < typename T >
Zj(AJ* r struct ref
X;$+,&M" {
_T60;ZI+^ typedef T & reference;
5%"V[lDx@ } ;
F~-(:7j template < typename T >
j;zM{qu_ struct ref < T &>
/l3V3B7 {
ibcRU y0% typedef T & reference;
0S"mVZ*P } ;
hDDn,uzpd J4hL_iCQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
fuW\bo3 U4'#T%* template < typename T >
6bg
;q(*7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{ qk1_yP {
sJKI! return l(t) = r(t);
XPc^Tq }
Lj({[H7D! 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。
PI {bmZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.xCZ1|+gG x>K Or,f 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
4Z3su^XR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6jaEv# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/|}EL%a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&C_j\7Dq 最后的布局是:
$c!p& Add
A`%k:@ / \
U gat1Pz Divide 5
g&L!1<,
p / \
70?\ugxA _1 3
[g|_~h 似乎一切都解决了?不。
:
$1?i) 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
8S
TvCH"Z_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
M/f<A$xx_ 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:
b/K PaNv z(O Nv#}p template < typename Right >
[jQp~&nY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&u."A3( Right & rt) const
CO/]wS {
`v!urE/gg% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9cbd~mM{ }
h,:m~0gmj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gjyYCjF 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。
P\tB~SZ* 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。
>58YjLXb 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。
[>I<#_^~ 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。
l:~/<`o 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?
LH.]DVj 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:
uh0VFL*@ ;?Tbnn Wn template < class Action >
LVM%"sd? class picker : public Action
$S6`}3 {
s[>,X#7 y public :
XT%nbh&y picker( const Action & act) : Action(act) {}
P;.W+WN // all the operator overloaded
<d Wv?<o } ;
+HpA:]#Y tU5zF.% Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
#lo6c;*m5 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
KfEx"94 0],r0 template < typename Right >
NG=-NxEcN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:`#d:.@]o@ {
QO:!p5^: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/{J4:N'B> }
d'gfQlDny F~vuM$+d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eb\K "ec" 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。
}0*@fO 9<?M8_ template < typename T > struct picker_maker
oSKXt}sh {
EWhK0Vej= typedef picker < constant_t < T > > result;
9rX&uP)j^# } ;
$99n&t$Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`{h*/Q {
NR6#g,+7 typedef picker < T > result;
Wis~$" } ;
3pROf#M n38p !oS 下面总的结构就有了:
Qy<P463A(l functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
wU36sCo picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
~vhE|f picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q$W 至此链式操作完美实现。
O:R*rJ 2 a)xTA# s\(k<Ks 七. 问题3
|^I0dR/w: 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。
EJ.SW5 76Cl\rV template < typename T1, typename T2 >
:S83vE81WK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s c,Hq\$& {
4Z=_,#h4. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>2)OiQ`zg }
DPxM'7 r,3DTBe 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:
NNR`!Pty W\,s:6iqz template < typename T1, typename T2 >
nHAS( struct result_2
{]!mrAjD {
i#/Jr= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{lDd.Fn } ;
2]jn '4 pj{`';
:g 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?
%(#y5yJ ] 这个差事就留给了holder自己。
[!uG1 GJ> U$.@]F4& Zn+.;o)E< template < int Order >
%XDc,AR[ class holder;
HZB>{O template <>
xrz,\eTb class holder < 1 >
Sq V},
{
TER=*"! public :
/9*B)m" template < typename T >
3S@7]Pg struct result_1
(`>+zT5aH {
z,
)6"/; typedef T & result;
7kLz[N6Ll } ;
[PM2\#K template < typename T1, typename T2 >
/4V#C- struct result_2
N^G
Mp,8 {
IqHV)A typedef T1 & result;
::lKL } ;
a2O75 kWnm template < typename T >
bHYy }weZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X/!o\yyT {
@f~RdO3 return (T & )r;
wE>\7a*P% }
dr}`H,X"3 template < typename T1, typename T2 >
6r0krbN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%D34/=(X {
KeB"D!={; return (T1 & )r1;
TDKki(o=~ }
BLdvyVFx } ;
ItVWO:x&v %6,SKg p template <>
&X ):4 class holder < 2 >
(O?.)jEW(. {
d#Y^>"|$. public :
P>C~
i:4n template < typename T >
z"L/G struct result_1
qp}Cqi {
Lc,Pom typedef T & result;
~9]hV7y5C } ;
w~A{(-
dx template < typename T1, typename T2 >
hGe/;@% struct result_2
rig,mv {
o Q2Fjj typedef T2 & result;
`Bp.RXsd* } ;
)gIKH{JYL template < typename T >
^WgX Qtn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xm}/0g&7 {
$E~`\o%Ev return (T & )r;
_\G"9,)u' }
L|:`^M+^w template < typename T1, typename T2 >
YMcD|Kb p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Egp/f|y {
<tNBxa$gS return (T2 & )r2;
0/MtYIYk }
y/cvQY0pU } ;
c
/HHy, ?k&Vy -q1??u 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> >。
@Z
%ivR: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y0@"fU35 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GqvpA#
i '&tG?gb& return l(i, j) = r(i, j);
zuad~%D<I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
T{.pM4Hd ?m}s4a return ( int & )i;
r&JgLC( return ( int & )j;
4y?n
[/M/ 最后执行i = j;
u(>^3PJ+ 可见,参数被正确的选择了。
L-WT]&n_ )._; ~z! Fn;SF4KOm <I\/n<* ,+DG2u 八. 中期总结
8,4"uuI 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:
{ ]{/t-= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/<=u\e'rE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QL&ZjSN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]Ji.Zk v5#jZ$<F uM IIYS feDlH[$ t ;;U} q460iL7yF} 九. 简化
EzM
?Nft 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。
N=5a54!/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
w!-gJmX> 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:
O|{d[eX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F3@phu${ +-*/&|^等
qFCOUl 2. 返回引用。
xw,IJ/E$1 =,各种复合赋值等
.+3g*Dv{& 3. 返回固定类型。
?W?c1> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iAEbu&XG 4. 原样返回。
+US!YU operator,
:Uzm
5. 返回解引用的类型。
M#4pE_G operator*(单目)
9}!qR|l3nR 6. 返回地址。
!*dI|k operator&(单目)
d9fC<Tp 7. 下表访问返回类型。
XH 4 operator[]
%+W{iu[| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r1`x=r
operator<<和operator>>
}(J}f) ; ; OAQ` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
eCU:Q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"Y
=;.:qe h6D<go-b56 template < typename Left >
BDW^7[n struct value_return
o4F2%0gJ {
s^G.]%iU template < typename T >
A@!qv#' struct result_1
6
6EV$*dRL {
NqazpB* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w7.V6S$Ga } ;
HSE!x_$ D09Sg%w template < typename T1, typename T2 >
EPI4!3] struct result_2
#C74z$ {
T= y}y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
["k,QX } ;
i/;\7n } ;
Q0`wt.}V2 _lJ!R:* mW(W\'~_~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zx"s*:O ~zJbK. _ 下面我们来剥离functor中的operator()
by1<[$8r 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Olt?~} `_Zg3_K.dS return l(t) op r(t)
.nf#c.DI return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wY{-BuXv return op l(t)
Eak$u>Fd8c return op l(t1, t2)
hB]Np1(' return l(t) op
D(@S+r_ota return l(t1, t2) op
hc(#{]]. return l(t)[r(t)]
KEo,m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T"}5}6rSG XSwl Tg 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:
?|\ER#z 单目: return f(l(t), r(t));
[\98$BN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Tj`,Z5vy 双目: return f(l(t));
5K1)1E/Fu return f(l(t1, t2));
bivuqKA 下面就是f的实现,以operator/为例
.,|G7DGH] m/@wh a struct meta_divide
k<nZ+! M {
twHVv template < typename T1, typename T2 >
,h m\
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YlJ@XpKM {
lV3x *4O= return t1 / t2;
Fh&G;aEq }
Wa>}wA=v } ;
lwxaMjaL4K d`=MgHz 这个工作可以让宏来做:
FJGlP&v< `!3SF|x& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@|Cz-J;D template < typename T1, typename T2 > \
hn7#
L static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>W=,j)MA 以后可以直接用
;LKkbT
5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L^/5ux 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
e9Wa<i8 (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。。。)
,B*EVN [:
n'k +5g_KS 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
a_^\=&?' xC?6v' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]Grek< class unary_op : public Rettype
:".ARCg {
]`!>6/[ Left l;
: %_LpZ public :
g{]0sn# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8rAg\H3E WH#1zv template < typename T >
> ym,{EHK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rQ{7j!Im {
)` Sr fGp8 return FuncType::execute(l(t));
l?v86k }
b"<liGh"n- '6nAF template < typename T1, typename T2 >
T8?Ghbn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,1.p%UE]> {
<6%?OJhp return FuncType::execute(l(t1, t2));
58}U^IW }
6IN
e@ } ;
U#7#aeI p}}R-D&K x xHY+(m 同样还可以申明一个binary_op
'|6]_ @(EAq<5{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1SQ3-WUs class binary_op : public Rettype
h6L&\~pf {
D%[mWc@1I Left l;
r(>@qGN Right r;
k>Is:P public :
VD;01"#' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l5Ui w2 <`8n^m* template < typename T >
{ T/[cu< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T=
8 0, {
kUb>^-
-K return FuncType::execute(l(t), r(t));
3,_aAgeE }
x /(^7#u, W<h)HhyG template < typename T1, typename T2 >
u74[>^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`z}?"BW| {
hE:9{;Gf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;}I:\P }
|MTnH/| } ;
)NW)R*m~D c8 )DuJ#U 0Uz"^xO[" 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
>.Pnkx* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L8@f-Kk DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c`)\Pb/O 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。
etQCzYIhn 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
udK%> 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。。。
w0 M>[ 4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1;bh^WMJ 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)
>%_ \;svZG 下面是修改过的unary_op
pHGYQ;:L C$=%!wf template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~f2z]JLr: class unary_op
x`eo"5.$ {
1 &jc/*Z" Left l;
Ve$o}h- J'6PmPzY| public :
Xz6<lLb df8k7D;~e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.fqN|[> c1(RuP:S template < typename T >
.|KyNBn struct result_1
1/B>XkCJ {
U7,e/?a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|w~nVRb } ;
ZoW?nxY G`D`Af/B template < typename T1, typename T2 >
fCd&D struct result_2
@Rze|
T. {
;J( 8
L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V;VHv=9`o } ;
3Y4?CM&0v F} yW/ template < typename T1, typename T2 >
](]i 'fE> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#FLb*%Nr {
@}u*|P* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h%na>G }
tPWLg), c%
-Tem'# template < typename T >
jxJ8(sr$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>{n,L6_t {
VOsRAn/N return OpClass::execute(lt(t));
IxN9&xa }
XAKs0*J> h]&GLb&<? } ;
hg]]Ok~cAs 3PWL@>zi W&W5lArr 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
#<"~~2? 好啦,现在才真正完美了。
JPI3[.o 现在在picker里面就可以这么添加了:
|)DGkOtd HXC ;Np template < typename Right >
#4NaL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
edq4D53 {
!RS}NS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5X$ jl;6 }
1p3z1_wrs 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。
V*;(kEqj |-67\p] <]t%8GB2V :as$4| .WJYQi 十. bind
kPG-hD 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
`:fZ)$sY 先来分析一下一段例子
j?\Qh vkV0On a 7V-C int foo( int x, int y) { return x - y;}
2DDtu[} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'W^YM@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cxC6n%!;y 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。
@tnz]^V 我们来写个简单的。
)T2Caqs2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z6\UGSL 对于函数对象类的版本:
;%9 |kU 9!\B6=r y4 template < typename Func >
!X#OOqPr= struct functor_trait
!;v|' I {
m4Qh%}9% typedef typename Func::result_type result_type;
<8&au(I,vB } ;
a(X@Q8l: 对于无参数函数的版本:
`UyG_; '3tCH)s template < typename Ret >
Xza(k struct functor_trait < Ret ( * )() >
(*'f+R`$ {
<oV(7 typedef Ret result_type;
7M~K,E(7~ } ;
s
WvBv 对于单参数函数的版本:
,AFu C< Af2( 5] template < typename Ret, typename V1 >
e{K 215 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;7V%#- {
L|7R9+ZG typedef Ret result_type;
c
( C%Hld } ;
C`9+6T 对于双参数函数的版本:
'@KEi%-^> #&aqKVY template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3z?> j] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
B%b4v {
u'DRN,h+ typedef Ret result_type;
E7UU } ;
sf87$S0 等等。。。
I3I/bofz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
lvz7#f L~ `iNSr?N. template < typename Func >
.@U@xRu7| struct func_return
i$G@R% {
\V8PhO;j template < typename T >
xJ8M6O8 struct result_1
*vxk@`K~ {
ZhaP2pC%4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J=I:CD% } ;
sIGMA$EK xsbE TP? template < typename T1, typename T2 >
a~}OZ&PG struct result_2
E,U+o $ {
h(_57O: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5x4yyb' } ;
E
A1?)|}n } ;
.j0$J\:i )23H1 )~JHgl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<uw9DU7G u cW-I;" template < typename Func, typename aPicker >
EgCAsSx( class binder_1
VU]`&`~J {
k"zv~`i' Func fn;
xy[3u?,&s! aPicker pk;
u?(d gJ public :
yI P* BmHz4KL template < typename T >
6}Ci>_i4# struct result_1
BG]#o|KW {
YfKdR"i+. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L48_96 } ;
s)D;a-F CxW>~O: template < typename T1, typename T2 >
g@!V3V struct result_2
=K[yT: {
oY3;.;'bk typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uh>; 8 } ;
/%1ON9o> Z0", !6nS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
y/7\?qfTk 4p;`C template < typename T >
Ie#Bkw'* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vr6w^&[c^ {
A]oV"`f return fn(pk(t));
p]+Pkxz]' }
>@_^fw) template < typename T1, typename T2 >
pO3SUOP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kn;"R: {
I-(zaqp@ return fn(pk(t1, t2));
!M1"b; }
3,qr-g|;jM } ;
Wt-GjxGi 0IBSRFt$g& d^
8ZeC# 一目了然不是么?
P}^W)@+3k 最后实现bind
\X D6 pr@ dcN22A3 7[XRd9a5( template < typename Func, typename aPicker >
Aw.qK9I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Y.rsR6 {
eru.m+\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\Uq(Zga4) }
I1M%J@ Cz c`w}|d]mC 2个以上参数的bind可以同理实现。
Iit;F 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。
. 3T3EX|G UySZbmP48 十一. phoenix
+',S]Edx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X\qNG] /@TF5]Ri for_each(v.begin(), v.end(),
JP[K;/ (
)1`0PJoHE do_
m~0/&RA [
`Eo.v#< cout << _1 << " , "
Bn&ze.F ]
n9ej7oj .while_( -- _1),
Z,Dl` w cout << var( " \n " )
sS'm!7*(3 )
VTY 5]|; );
.Vvx,>>D S3Xl 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:
'e'cb>GnA 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
5K8^WK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z o(rTCZX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
YO}<Ytx $}<e|3_ PIS2Ed] template < typename Cond, typename Actor >
i2SR{e8:GF class do_while
H9Q&tl9 {
<$Yd0hxjU Cond cd;
Yufc{M00 Actor act;
[2M'PT3 public :
^WWQI+pk template < typename T >
^RIl struct result_1
|[b{)s?x {
}9}h*RWm typedef int result_type;
?) d~cJ } ;
LG#t<5y~ 5M*:}* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]Gq !`O1 iSs:oH3l template < typename T >
J)p
l|I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AFE~
v\Gz {
d<P\&!R( do
NyNXP_8 {
' %o#q6O act(t);
WX3-\Y5E }
"87:?v[[1 while (cd(t));
=fFP5e [' return 0 ;
sdw(R#GE }
=]0&i]z[. } ;
Se =`N ,.FxIl] %6f*{G
w 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/aZ`[m2 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。
z*%q@]ym 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。
smo~7; 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。
fVpMx4&F
下面就是产生这个functor的类:
u;2[AQ. ge8ZsaiU amY!qg0P* template < typename Actor >
_E.>`Q class do_while_actor
f9{Rb/l!BQ {
[Y|t]^M Actor act;
Z4
=GMXj public :
JY(WK@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1#+S+g@# p H2Sbs:Tk template < typename Cond >
v):Or'$~M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ji0@P'^; } ;
t\7[f >
z!9-: E+;7>ja 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
</*6wpN 最后,是那个do_
>tW#/\x{ sLxc(d'A o|["SYIf class do_while_invoker
A^<jy=F& {
|aq"#Ml) public :
JDT`C2-Q template < typename Actor >
P@c5pc#| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=Jb>x#Y {
H"WprHe return do_while_actor < Actor > (act);
c9h6C }
Wvf
^N( } do_;
c\AfaK^KF ;u)I\3`*! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1bX<$>x9u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SO0PF|{\r 最后来说说怎么处理break和continue
;uP:"k 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。
zy
}$i? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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