一. 什么是Lambda
~_Fx2T:X 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
J/Lf(;C_ 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,
1DcX$b 5:jme$BI Arm'0)B> j#~~_VA~ class filler
/Ry%K4$ {
)z\# public :
vbn=ywz void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
kDDC@A $ } ;
W=3#oX.GsU #4./>}G ^lt2,x 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:
ZE-vroh A]TEs)#*7) V?1[R :"MHmm=uU8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fgeh;cD ('7$K df$.gP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kmX9)TMVO 2]Il:>n, &l3(+4Sh ?_d6; 二. 战前分析
w;yzgj:n&f 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。
R~T} 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
FR[I~unqD vi
*A5 G{]RC^Zo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ln2FG4{ /* --------------------------------------------- */
jLM([t vector < int *> vp( 10 );
r5N TTc
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&R?`QB2/ /* --------------------------------------------- */
\
a,}1FS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m$=}nI(H /* --------------------------------------------- */
YLi6GY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/AADFa /* --------------------------------------------- */
p]EugLEmG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]"b:IWPeI /* --------------------------------------------- */
?tL' X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J@2wPKh?Yp |Z94@uB ||>4XDV# hNsi
8/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
`MCiybl,&P 1._1, _2是什么?
*U,JQ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
NS2vA>n8R 2._1 = 1是在做什么?
vQyY
% 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Vx2/^MiXy Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
JPAjOcmU/ g i6s+2 fs 2MYat 三. 动工
l=p_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5{k,/Z[L
'E9{qPLk( x<M::")5!V wpuK?fP template < typename T >
6ICW>#fI` class assignment
\OtreYi {
'mbLK#q T value;
o+&Om~W public :
T>'O[=UWh assignment( const T & v) : value(v) {}
,wes* template < typename T2 >
^n0;Q$\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<O
0Q]`i } ;
Rlk3AWl2u V%s7*`U )f|`mM4DW! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j!>P7 8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
OyVP_Yx,V Q;8z&4s@ $uDgBZA\ Qgj# k class holder
/ Qd` ? {
U,#x\[3!Jt public :
eZAMV/]jH template < typename T >
'0+~]4&}q assignment < T > operator = ( const T & t) const
TT/H"Ri}Jp {
tngB;9c+w return assignment < T > (t);
QF/_?Tm4 }
zP%s] >hH } ;
/HLI9 sFz0:SqhE `
= O 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:
wQUl!s7M; &&9|;0< static holder _1;
< ,0D|O,Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
x)Bbo9J V^n6~O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2P^|juc)sU 而不用手动写一个函数对象。
}+n|0xK v,ZYh w d-B+s%>D P.XT1)qo* 四. 问题分析
7Dbm
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。
qIQ=OY=6 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。
B223W_0"o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@@H_3!B%4v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
GNMOHqg4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[w'Q9\,p |-}.Y(y 五. 问题1:一致性
NplyvjQN; 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?|
&M}X$k I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?'TK~,dG/ isL
zgN% struct holder
7j\^h2 {
HK/WO jr //
"u7[[.P) template < typename T >
GLtd<M" T & operator ()( const T & r) const
1 ;$XX#7o {
aYaEy(m return (T & )r;
N9_* {HOy }
=WT$\KYGv
} ;
sh_;98^ iibG$?( 这样的话assignment也必须相应改动:
vd[7Pxe Sc[#]2 } template < typename Left, typename Right >
q k^FyZ< class assignment
I;t@wbY, {
|ZH(Z}m Left l;
'-%1ILK$3r Right r;
A+RW=|: public :
UmWXv#q\l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h5'hP>b# template < typename T2 >
&|Duc} t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?"9h-g3`x} } ;
Lmte ~oBi *yRsFC{, 同时,holder的operator=也需要改动:
88osWo6rG -{cmi,oy template < typename T >
_eiqs assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i7.8H*z' {
(NvjX})eh return assignment < holder, T > ( * this , t);
T"z<D+pN }
Jr!BDg ;bB#Pg 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}CBQdH&g; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'|SO7}`;Q :Ph>\ aG return l(rhs) = r;
=Pl@+RgK+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!#)t<9]fv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=8T!ldVxES 6]?%1HSi template < typename Tp >
v]V N'Hs? class constant_t
k\ #; {
cpjwc@UMe const Tp t;
H:c5
q0O^x public :
bXnUz?1!d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UUV5uDe>i template < typename T >
(&e!u{I const Tp & operator ()( const T & r) const
ki'$P.v{$w {
fIoc)T return t;
4$KDf;m@ }
H]/~
#a } ;
031"D*W'i M_ukG~/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
o0R?vnA= 下面就可以修改holder的operator=了
M
5sk&> [LnPV2@e template < typename T >
fmz"Zg9= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3@V?L:J {
A7X
a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$yASWz }
f=l/Fp}4UH +^Xf:r`
G 同时也要修改assignment的operator()
TRm#H$ ZW [&7[4 template < typename T2 >
&THtQ1D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.#QE*<T)] 现在代码看起来就很一致了。
@A1f#Ed< $t;:"i> 六. 问题2:链式操作
7~XC_Yc1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s6|'s<x"j 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
:RnUNz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
{6ZSf[Y6B 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
fY00 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Km(i}:6" ST?{H SCz template < typename T >
|!PL"]? struct result_1
I8gNg
Z {
'."_TEIF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S&!(h
{O } ;
jKml:)k ?kO.>o 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
g5nJ0=9 +LRKS template < typename T >
OvX&5Q5 struct ref
zIrOMh {
A'jvm@DvQI typedef T & reference;
0&,D&y% } ;
Lm4`O% template < typename T >
*K|~]r(F? struct ref < T &>
H4y9\
- {
;TJpD0 typedef T & reference;
sjyr9AF } ;
EQ$k^Y8 " R0RxcBtG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8 MO-QO x &R9m, template < typename T >
`>
%QCc\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cHvm {
r'*$'QY-N return l(t) = r(t);
&+#5gii1i }
FLW VI4* 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。
9A"s7iJ) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9-pt}U "TA0--6 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
gq?7O< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ov_l)vt
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nFQuoU]ux +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%LrOGr 最后的布局是:
L?h?LZnq Add
s0iG|vw / \
fxd+0R;f Divide 5
'[WL8,.Q / \
Z5vdH5?!r _1 3
vxmX5. 似乎一切都解决了?不。
N9!L8BBaK 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。
VM%g QOo< 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。
8ao-]QoMZ 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:
XkA] 9,@ r?/Uu
& template < typename Right >
{ U;yW) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x-[ItJ% l Right & rt) const
hS,&Nj+ {
!i"zM} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$9`#p/V }
c& ;@i$X( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
..JRtuM-v 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。
OyO]; Yk 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。
Rn?JMM] 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。
HEVjK$ 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。
"Wj{+|f 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?
w^0hVrws=, 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:
/
dJz?0 %6 *c40 template < class Action >
H7Q$k4\l class picker : public Action
/9pxEidVAS {
v.|#^A?Qx public :
8%K{l g" picker( const Action & act) : Action(act) {}
$U_(e:m}f // all the operator overloaded
(I$%6JO: } ;
m#'eDO: UQu6JkbLL 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。
UQDAql 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:
MKfK9>a pT|s#-} template < typename Right >
G=zNZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vclc%ws {
|*c1S
-# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Tdcc<T
}
gML8lu0) ,'0#q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v%:deaF
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。
E<jajYj Lng. X8D template < typename T > struct picker_maker
GNJ/|9 {
M 2hZ' typedef picker < constant_t < T > > result;
un 5r9 } ;
A`uHZCwJ5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
iE'' >Z {
T_S3_-|{== typedef picker < T > result;
WK6,K92 } ;
-zFJ)!/? dy_Uh)$$|g 下面总的结构就有了:
;O}%SCF7 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。
v^JzbO~|gj 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。
=6~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?"Ez 至此链式操作完美实现。
dcY(1p) "%Ok3Rvv zpwoK&T+ 七. 问题3
{d.z/Buu 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。
r0}x:{$M A^,E~Z!x template < typename T1, typename T2 >
jc"sPr v5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(}39f {
6=/sEz S' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
J3mLjYy }
J]U_A/f <mFDC?j 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
m+!.H\ J!l/.:`6 template < typename T1, typename T2 >
<W#G)c0 struct result_2
:Dty([ {
Ye3o}G9z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
84WDR? } ;
Oz6$u |N`0G.# 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?
dNgA C){w 这个差事就留给了holder自己。
kU/MvoV WJD2(el jQV[zcM template < int Order >
p9)YRLOh. class holder;
vcFR Td template <>
'd~(=6J class holder < 1 >
VZt%cq {
f5*qlQJFz\ public :
ZR\N~. template < typename T >
C7dq=(p& struct result_1
+#eol~j9N {
sm`c9[E typedef T & result;
7y=O!?* } ;
h}a}HabA template < typename T1, typename T2 >
mFTuqujO struct result_2
RFRXOyGz$ {
?xqS#^Z typedef T1 & result;
$l*?Ce: } ;
)8C`EPe template < typename T >
m538p.(LIR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X|a{Z*y;r* {
q~}oU5 return (T & )r;
7dY_b }
6B8!}6Ojc template < typename T1, typename T2 >
.T3N"}7[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z0rYzn?MR {
cjN)3L{ return (T1 & )r1;
,y]-z8J }
v)Y)tu> } ;
K@7%i|H U*~-\jN1pb template <>
[e` |< class holder < 2 >
8n5~K.;< {
}B'-*)^|e{ public :
/''=V.-N template < typename T >
f!kZyD7 struct result_1
)l`Ks {
+A?P 4} typedef T & result;
Bug.>ln1 } ;
G{[w+ObX template < typename T1, typename T2 >
k( Sda>- struct result_2
e#/&A5#Ya {
QwX81*nx typedef T2 & result;
Zy+ERaF|] } ;
EK4%4<" template < typename T >
{3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o6A$)m5V {
hM]Z T5;< return (T & )r;
H/{@eaV }
y^ skE{ template < typename T1, typename T2 >
/C8 }5) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zd5=W"Y;] {
{A==av return (T2 & )r2;
4wSZ'RTSR }
_S{TjGZ&
} ;
oW^x=pS9 CaZc{ 1 |{s8[;8 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> >。
^"7-`<J 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8p 4[:M@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b[:,p?:@ %JBLp xnq return l(i, j) = r(i, j);
ta{24{?M\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
eOb--@~8 rY(7IX return ( int & )i;
~T;:Tg* return ( int & )j;
KD A8x W 最后执行i = j;
L6CI9C;-b 可见,参数被正确的选择了。
bIGcszWr -m}'I8 [RKk-8I 68P'<|u? (qFZF7(Xa 八. 中期总结
Lan|(!aW 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:
MDytA0M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MxpAh<u!vF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
n>pJ/l%` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E@C.}37R aUNA`
L G4c@v1#%. *KNfPh#wi} 9~`#aQG T BeFyx"NBg 九. 简化
bhpaC8| 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。
iN8[^,2H| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9_wDh0b~p 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:
'nPI
zK<v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
zV}:~;w +-*/&|^等
~E6sY
2. 返回引用。
eikZ~!@ =,各种复合赋值等
eW 4[2Q 3. 返回固定类型。
Z&>Cdgt* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*0" ojfVn 4. 原样返回。
s``a{ HZ operator,
]0T*#U/P 5. 返回解引用的类型。
YD[AgToo0 operator*(单目)
%ud-3u52M8 6. 返回地址。
=iB[sLEJ operator&(单目)
9]+zZP_# 7. 下表访问返回类型。
lwfS$7^P operator[]
4*Hzys[{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+JYb)rn$^ operator<<和operator>>
tRI<K "y~*1kBu 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。
^Lb\k|U,\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2'=)ese eV!(a8 template < typename Left >
cEa8l~GC< struct value_return
Fy\q>(v. {
n@tt.n!{l template < typename T >
xGyl7$J struct result_1
tW~kn9glZ {
+pgHCzwJE typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^[SW07o~ } ;
I)yaR+l }O+xs3Uv template < typename T1, typename T2 >
'AK '(cZ struct result_2
ftMlm_u {
Ws5N|g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mlc8q s } ;
~ zfF*A } ;
%J-:%i "7EK{6&jQ 64mh. j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7*{l\^ism; o5J6Xi0+ 下面我们来剥离functor中的operator()
KWDH
35 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tJu:N'=Dy m7NWgXJ return l(t) op r(t)
G9-ETj} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S -mpob) return op l(t)
H.|I|XRG/ return op l(t1, t2)
BegO\0%+ return l(t) op
vTFG*\Cq return l(t1, t2) op
F&uiI;+zJ return l(t)[r(t)]
8y5"X"U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YGPb8! Zgh~7Z/ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
s@&3;{F6D 单目: return f(l(t), r(t));
C.ynOo,W return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j5R0e}/r 双目: return f(l(t));
p,k1*|j return f(l(t1, t2));
h1(i/{}: 下面就是f的实现,以operator/为例
1o/(fy OcMB)1uh\ struct meta_divide
>"1EN5W
{
T^]]z}k template < typename T1, typename T2 >
>n/0od9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
xU%]G.k {
(PH7nW7 return t1 / t2;
W=EcbH9/.) }
5Q%)|(U' } ;
U"|1@W# =D0d+b6 这个工作可以让宏来做:
;;i419 m$W2E.-$'# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
zQ:nL*X'Z" template < typename T1, typename T2 > \
&a'mG=(K_c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p:b{>lM 以后可以直接用
qF^P\cD DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
HOu$14g 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
h
#gI1(uL (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。。。)
$- ]G6r .9Oj+:n d, g~.iS~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
%pWJ2J@ CLZj=J2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>0:3CpO* class unary_op : public Rettype
O[$X36z {
n~
$S Left l;
N:Q.6_%^ public :
0sSBwG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NUb$PT bA0H template < typename T >
?s>_^xfD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QqF*SaO> {
zqU$V~5;rG return FuncType::execute(l(t));
}\H. G }
SJ22 cM9>V2:P template < typename T1, typename T2 >
<,p$eQ)T% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#O~pf[[L {
yn+m,K/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
gktlwiCZ }
X ]&`"Z] } ;
82r{V:NCK) !7~4`D
c6U dHOH]x 同样还可以申明一个binary_op
o$->|k 8zRw\]? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
27[e0 j class binary_op : public Rettype
(&)uWjq
` {
p cUccQ Left l;
3,i`FqQa Right r;
>cjxu9Vr1K public :
aBQ --Sz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G+sB/l" ;W+1 H ! template < typename T >
:#sBNy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%#4;'\'5 {
;j;U9-oh return FuncType::execute(l(t), r(t));
WSeiW }
3Jda: &q4~WRnzJk template < typename T1, typename T2 >
H/W&a2R^P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.AX%6+o {
cuG;1,?b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S+6YD0 }
0V8G9Gj } ;
Q$'\_zV p}GTOJT} JSh'iYJ. 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*S<I!7Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>~_>.R+{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{ ~{D(k 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
V^D1:9i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
xPT$d,~" 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。。。
cbou1Ei
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b!SIs* 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)
"/^kFsvp 下面是修改过的unary_op
s#0m j;Lp@~M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/Yww G;1 class unary_op
26zif {
%^I 7= Left l;
,-$%>Uv NJ}xqg public :
<;b 7~MWp4. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ByWad@-6i |`wJ
{- template < typename T >
yYk?K<ou struct result_1
T8T,G4Q {
6xh-m typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JZyEyN } ;
:/Y4I)' =5pwNi_S template < typename T1, typename T2 >
Q3)[
*61e struct result_2
E9 #o0Di {
1U~'8=- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hoPh#? G } ;
$:DL+E-} 0B`rTLwB template < typename T1, typename T2 >
_#P5j# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eBECY(QMQ {
CS"k0V44} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1*@Q~f:Uk }
G
in \=W t{ template < typename T >
:e_yOT}} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lQ.3_{"s {
/KJWo0zo return OpClass::execute(lt(t));
Tc;BE }
9fSX=PVRmQ uTrGb:^ } ;
rPW9lG %%O_:@9x, c$hoqi |tD 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
y3V47J2o 好啦,现在才真正完美了。
t&bE/i_T 现在在picker里面就可以这么添加了:
.|kp`-F51 exm*p/ template < typename Right >
R&R{I/;i*. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W9SEYkg {
C%Op[H3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
DGAg#jh }
UB;~Rf( . 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。
q*>|EJR^Rw A56aOI= xaSiG E[_-s eY$Q}BcW 十. bind
0ipYXbC 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<_Po/a!c3 先来分析一下一段例子
f=MR.\ /0F
<GBQ"v vi.q]$ohbV int foo( int x, int y) { return x - y;}
b(g?X
(& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
OEN'c0;5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Zf`ddT 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。
j~9,Ct 我们来写个简单的。
f['pHR%l2$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+@oo8io 对于函数对象类的版本:
x(88Y7o.t 7\;gd4Ua1 template < typename Func >
?K?v64[ struct functor_trait
flfE~_ {
QW%BKF! typedef typename Func::result_type result_type;
Riz!HtyR } ;
&4l>_ 对于无参数函数的版本:
9=^4p=1J t3$+;K( template < typename Ret >
.We"j_
} struct functor_trait < Ret ( * )() >
!g-19at {
<wt9K2, typedef Ret result_type;
W>7 o
ec } ;
)/<\|mR 对于单参数函数的版本:
B,dKpz;kFg ODqWXw# template < typename Ret, typename V1 >
u%Yr&u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qg@Wzs7c~ {
TBqJ.a typedef Ret result_type;
s*pgR=dZZ } ;
"Q@ZS2;A 对于双参数函数的版本:
!tD,phca~ 4mzWNr>fb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7_#i,|]58 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=i)k@w_(x {
|2~fOyA+ typedef Ret result_type;
>;@hA*< } ;
eqE%ofW 等等。。。
\=/^H 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[P_1a`b @oL<Ioh template < typename Func >
vl}uHdeP9 struct func_return
pn~$u {
Y|iALrx template < typename T >
PUViTb struct result_1
^Ru/7pw5 {
# nh;KlI0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K:eP Il{JE } ;
8.Ty
,7Z Dy@f21+ template < typename T1, typename T2 >
3l@={Ts struct result_2
q
y8=4~40 {
U= PG0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Gv}h/zu- } ;
COK7 i^ } ;
NN W* :bgi*pR{ uNYHEs6%T$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q04iuhDO: (HkMubnqg template < typename Func, typename aPicker >
AT U
2\Y class binder_1
=kvYE,,g_ {
WVf>>E^1 Func fn;
RSY{IY aPicker pk;
cwxO|
.m public :
G =+ sW i=<N4Vx template < typename T >
b&Sk./
J6 struct result_1
jibrSz {
^8nK x<&5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,wlh0;, } ;
q*<Df=+B t$Z#zxX template < typename T1, typename T2 >
!f\y3p*j struct result_2
E0}jEl/{ {
.Go 3'$'v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9)QvJ87e@7 } ;
V<@]Iv 0%^m binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4+`<' t]Q +S:(cz80V template < typename T >
SL/ FMYdd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HzT"{N9 {
!58-3F%P return fn(pk(t));
w7"Z@$fs }
KwRO?G9& template < typename T1, typename T2 >
QP?Z+P< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Tdl'y:.. {
y@G5I>v return fn(pk(t1, t2));
,bCPO`45 }
(yAQm pp } ;
h"')D R
gEKs"e oM$EQd`7 一目了然不是么?
^6ZA2-f/<8 最后实现bind
*IGgbg[0 n5%rsNxg eGblQGRS template < typename Func, typename aPicker >
SN'LUwaMp! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=1%3".
"n@ {
l\*} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1HBch]J }
R)#D{/#FW XWbe|K!e 2个以上参数的bind可以同理实现。
/cr.}D2O 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。
}{S W~yW Mx-,:a9} 十一. phoenix
Vcl"qz@Fj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-[x^z5Ee` _'dsEF for_each(v.begin(), v.end(),
){")RrD( (
}yU,_: do_
/"Om-DK% [
h8O[xca/~ cout << _1 << " , "
z1F[okLA ]
S~}?6/G. .while_( -- _1),
&S<tX]v cout << var( " \n " )
Vr f` :% )
Q/=L(_1l );
pP)0 l Tfgx>2 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:
~y^#?; 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
z_<
7T4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%"DEgIP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6lq7zi}'w zie])_8|h DCmNxN template < typename Cond, typename Actor >
cu|#AW class do_while
r+>E`GGQ {
!/['wv@ Cond cd;
W<B8P S$ Actor act;
/U6G?3b public :
5 8p_b template < typename T >
zpIl'/i struct result_1
2:/' {
(ZjIwA9> typedef int result_type;
?Gj$$IAe } ;
3b{8c8N^ &H,j
.~a&l do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#*
S0d1 )AqM?FE4R template < typename T >
OtF{=7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VE6T&fz` {
yK0Q, do
EUe2<G {
D_9&=aa' act(t);
pR&cdORsP }
3.Qf^p while (cd(t));
~7b'4\ return 0 ;
s+tS4E? }
C%"h1zWE: } ;
o~gduNG# $ZXy&?4 r['T.yo 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0d:t$2~C 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
N*lq)@smq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
#2I[F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Fkz+Qz 下面就是产生这个functor的类:
R',|Jf=` vP3Fb;
<=cj) template < typename Actor >
3>0/WbA:7E class do_while_actor
Xe*@`&nv@ {
H[<"DP Actor act;
L1Fn;nR public :
q!""pr<n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^Cyx"s't x7l)i!/$ template < typename Cond >
/!JpmI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g84~d(\? } ;
M[R, m_p S]9:3~ phbdV8$L 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Zx55mSfx: 最后,是那个do_
8S@ ~^D @+Berb Otn,(j;u class do_while_invoker
mh.0%
9`9 {
T6Ue\Sp' public :
gJ c5Y template < typename Actor >
mv SNKS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
KHcfP7 {
{.H}+ @0 return do_while_actor < Actor > (act);
|vTirZP }
.-`7Av+7 } do_;
K,|Gtaa~ s3_i5,y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z=R>7~H 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Trbgg 最后来说说怎么处理break和continue
=d7 lrx+z 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。
zBB4lC{q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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