一. 什么是Lambda
y9X1X{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JXk<t5@D 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,
#mW#K
TA>28/U# *IV_evgM7 6w*q~{"( class filler
n--w-1 {
`Uy4> ? public :
M:cW/&ZJ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,&0iFUwN_ } ;
Or"+d 5 Usf7
AS= w/Y6m.i1 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:
@{o3NR_ W'f)W4D$6 i3U_G^8 Ztj~Q 9mu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z=[?Tf xOBzT& Y!fgc<]'& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
xL}~R7 A&7~]BR\ +hzS'z)n& %TS8 9/ 二. 战前分析
GCv*a[8?n 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q+cx.Rc# 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
r>;6>ZMe *;Gn od< d <Rv~F@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GOj<>h}r /* --------------------------------------------- */
?@5#p*u0 vector < int *> vp( 10 );
\@hq7:Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X'.*I]) /* --------------------------------------------- */
*k<{ nj@y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2; ~jKR[~ /* --------------------------------------------- */
(sL!nRw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\Zmn!Gg /* --------------------------------------------- */
}e4#Mx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DY?;Z98P? /* --------------------------------------------- */
Q4QF_um for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YLFM3IaP [FN4 _ ))eQZ3ap9
:JfT&YYi" 看了之后,我们可以思考一些问题:
Nk@a g) 1._1, _2是什么?
N9X`81)t 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
|!\5nix3A> 2._1 = 1是在做什么?
z3(:a' 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,R5z`O Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
'o% .Qx RAi]9` *7 1^^9'/ 三. 动工
#S*cFnd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KdU&q+C^ @zAav> 6qq{JbK : ?J0e4.] template < typename T >
,e!9WKJ
B class assignment
3W.5[;} {
JF-ew"o<E T value;
/d
prs(*K public :
v5g]_v*F assignment( const T & v) : value(v) {}
#SIIhpjA( template < typename T2 >
:+$/B N:iO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EViQB.3w\ } ;
>cRE$d? GK8x<Aq%z >do3*koA 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZDt|g^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o}VW%G" Ct\n1T } O.^1r Hsvu&>[`S class holder
XR.Sm<A[ {
026|u|R public :
J'4V_Kjg- template < typename T >
e!.r- v9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
fd /?x^Z {
xYl ScM_~ return assignment < T > (t);
v*VId
l> }
/IyCvo } ;
mmx;Vt$i .Q$/\E gRQV)8uh 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ylVBK{w9 8zWKKcf7t static holder _1;
GjGt'
m* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l>iE1`iL< #oQDt' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XWNDpL`j5 而不用手动写一个函数对象。
EL+P,q/b #5/.n.X" ac< hz0 fqQ(EVpQ 四. 问题分析
&<\i37y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
V1!;Hvm]+ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
c</u]TD 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'X{J~fEI! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"j] r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O0cKmh6= t)h{ w"v 五. 问题1:一致性
)EptyH 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
cO^}A(Ma( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2pn8PQfg) \V/;i.ng struct holder
/>[X
k {
7PG|e# //
G$_=rHt_% template < typename T >
6p1)wf.J T & operator ()( const T & r) const
"+GKU) {
vhot-rBN return (T & )r;
?)i`)mu' }
ed6eC8@ } ;
&R~)/y0] IolKe:'>@ 这样的话assignment也必须相应改动:
:HTV 8;yc ^DWhIxBh template < typename Left, typename Right >
/O/pAu> class assignment
-&3mOn& (1 {
6nP-IKL Left l;
NNM+Z: Right r;
*^_ywqp public :
DgiMMmpE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qp)a`'Pq template < typename T2 >
cJ#|mzup T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
v#WD$9QWs } ;
T>\r}p Sm(t"#dp 同时,holder的operator=也需要改动:
F3
z:|sTqc "- XJZ;5 template < typename T >
mw,\try assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,oS<9kC68 {
2\, h "W( return assignment < holder, T > ( * this , t);
lhRo+X#G }
w=MiJr#3^ Q@HW`@i 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
8M9}os 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wdzZ41y1 Y]-7T-*+t return l(rhs) = r;
[>y 0Xf9^ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4~YPLu 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(iO8[ ->29Tns template < typename Tp >
sn6:\X<[ class constant_t
A(dWAe, {
lX*IEAc const Tp t;
_}RzJKl@ public :
=i:6&Y~VGq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
J0Ik@ template < typename T >
tP;^;nw const Tp & operator ()( const T & r) const
UI}df<Ge {
~|t7 return t;
^N`bA8 }
]x<`( } ;
JZM:R X
\GB:#:X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r|W2I,P 下面就可以修改holder的operator=了
5oP31 ?}D|]i34 template < typename T >
1y)|m63& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Fs|aH-9\ {
knU=# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;[}<xw3): }
.o?"=Epo 5^W},:3R 同时也要修改assignment的operator()
Sgy_?Y Sy?O(BMo template < typename T2 >
+_h1JE_}D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L
dyTB@ 现在代码看起来就很一致了。
%:~LU]KX ~=xS\@UY = 六. 问题2:链式操作
?!$uMKyt 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>lg-j-pV 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。
O?I~XM'S 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。
}&I^1BHZs 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。
yu>DVD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~ d!F|BH4 /^F$cQX( template < typename T >
Q\ AM]
U struct result_1
D3BNA]P\2@ {
=5QP'Qt{O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6JYVC>i } ;
4?3*%_bDJ, 2G9sKg,kL 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
?h*Ngbj> LQs>[3rK template < typename T >
y>DvD) struct ref
'Lb-+X, {
">LX>uYmX- typedef T & reference;
1aQR9zg% } ;
![OKmy template < typename T >
cJ>
#jl& struct ref < T &>
;[ag|YU$Y {
#'<s/7;~ typedef T & reference;
j$TTLFK1 } ;
9]DMHA@ 4Sq[I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|_7AN!7j ;>z.wol template < typename T >
>%o\Ue typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
et$VR: {
9ne13qVm+ return l(t) = r(t);
/I>o6 CI }
{+&qC\YF 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。
('u\rc2R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{xGM_vH1 H(~:Ajj+zQ 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
?^<
E#2a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
c[I4'x _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)zR(e>VX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\UF/_'=K 最后的布局是:
}eO{+{D+ Add
^=lh|C\# / \
rv\yS:2 Divide 5
P!apAr / \
wePhH*nQ> _1 3
g2&%bNQ-5 似乎一切都解决了?不。
(pl|RmmDz 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。
^"?fZSC 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。
=y$|2(6 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
*QIlh""6 A=(<g";m template < typename Right >
'fqX^v5n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*x;&fyR Right & rt) const
+@ FM~q {
[]v t\I
; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
007(k"=oV }
%ZajM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{-T}"WHg7 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
C`Oc%~UkC 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
"\x<Zg; 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#'@pL0dj 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
8{t^< j$n 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?
|\lsTY&2 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:
/ X
#4 O_M2Axm template < class Action >
*" ("^_x\ class picker : public Action
*K<|E15 , {
ODbEL/ public :
GbLuXU picker( const Action & act) : Action(act) {}
1TagQ // all the operator overloaded
7H+IW4Ma } ;
8K]5fkC| =nQgS.D 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。
\%qzTk.&r 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:
TspuZR@2 UcHe"mn
template < typename Right >
Cm~Pn"K_] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g p2S {
w[5uX> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/{[Y l[{"< }
DxFmsjX[L cL]vJ`?Ih Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8%@![$q<g 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
?nLlZpZ2v Cw*:` template < typename T > struct picker_maker
a+U^mPe {
*CIR$sS typedef picker < constant_t < T > > result;
|B<;4ISaRI } ;
G<2OL#Y- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S[2uez` {
g?e$B}% typedef picker < T > result;
&$1ifG } ;
;yvx - X3bPBv 下面总的结构就有了:
``zgw\f[% functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#GJ{@C3H8Q picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
&!xePKvO6k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ko2T9NI:S 至此链式操作完美实现。
YKUb'D:t] mM[!g'* BrHw02G 七. 问题3
VIXY?Ua 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
+ Z7 L&BI pQ_EJX) template < typename T1, typename T2 >
#{m~=1%;Ya ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/#lqv)s' {
6D=9J%; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
prWK U }
m=qEQy6#2u 2ncD,@ij 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
H n^)Xw
0Z m^6T template < typename T1, typename T2 >
u6B,V struct result_2
hR g?H {
DV8b<) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z7="on4 } ;
yDE0qUO ]g3RVA%\l 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
+E7Os|m 这个差事就留给了holder自己。
LA837P )$>
pu{o RZ6[+Ygn template < int Order >
/O^aFIxk class holder;
7 K5D,"D;1 template <>
c)b/" class holder < 1 >
+sW;p?K7eO {
e}PJN6"5
public :
*\n-yx] template < typename T >
C'wRF90 struct result_1
(/^s?`1{N? {
R [[
#r5q typedef T & result;
C-}@.wr( } ;
_, ki/7{ template < typename T1, typename T2 >
S.I3m- struct result_2
a(eKb2 CX {
kA"|PtrW typedef T1 & result;
\U?$ r[P } ;
C)a;zU;9 template < typename T >
Jn#05Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l9P=1TL {
s2X<b
` return (T & )r;
vg"$&YX9" }
k$ORV U template < typename T1, typename T2 >
^E#i5d+'N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fs3rsig {
)&") J}@ return (T1 & )r1;
Bw{enf$vR }
JQ~[$OGH } ;
r3BQo[ 't om1@;u8u template <>
#3_t}<fX class holder < 2 >
zgnZ72% {
]Uu :t public :
v\3
\n3[u template < typename T >
l2*o@&. struct result_1
'O+)[D {
Dga;GYx typedef T & result;
(X3}&aLF } ;
9 \lSN5W template < typename T1, typename T2 >
? koIZ struct result_2
~x-v%x6 {
I"hlLP typedef T2 & result;
yW)&jZb"( } ;
99YgQ Y]HO template < typename T >
t9\}!{<s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tYk!Y/O} {
GpZ}xY'|w, return (T & )r;
@4]} J-3 }
JGRL&MG4 template < typename T1, typename T2 >
JP1XH k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%ZR<z$ {
?lPyapA] return (T2 & )r2;
@r*w 84 }
#WlTE& } ;
=H_vRd /Pyj|!C3`q NW4tQ;ad 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> >。
:?P>))vT% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q\n,/#'i~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1$#1 bn#'o(Lp return l(i, j) = r(i, j);
V=de3k&p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E'cI} q oiTSpd- return ( int & )i;
[aF"5G return ( int & )j;
^iqy|zNtn 最后执行i = j;
!I jU *c@ 可见,参数被正确的选择了。
{X EX0|TZ 5kik+ ?D_^ 8\R W QqOXF ^e{]WH? 八. 中期总结
L-DL)8;` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
P}=U
#AV4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w'6sJ#ba( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JI[{n~bhGD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`rest_vu u10;qYfL8o VVw5)O1' ^O
QeOTF ]NyN@9u@( f7b6!R;z_ 九. 简化
64qqJmG3 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7nPjeh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U'LPaf$O 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:
kD
me>E= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t\WU}aKML +-*/&|^等
~~3*o 2. 返回引用。
:(YFIW`59 =,各种复合赋值等
4YgO1}%G 3. 返回固定类型。
~wQ M
?h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'Ll'8 ps 4. 原样返回。
Ce/D[% operator,
/V }Z,'+ 5. 返回解引用的类型。
FA{'Ki` operator*(单目)
meYGIP:n 6. 返回地址。
v,!`A!{D operator&(单目)
*G8Z[ht%r 7. 下表访问返回类型。
X#o<)) operator[]
?
=I']$MH 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=9;b|Y"aQ operator<<和operator>>
>VppM ` Fh4Exl@6 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。
Z^c\M\`7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c-* *~tb( >c$3@$ template < typename Left >
~U4Cf > struct value_return
b$sT`+4q {
|j4p template < typename T >
i3cMRcS; struct result_1
K!8l!FFl {
pf&U$oR4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\c1>15 } ;
bPIo9clq 9
^=kt 2[ template < typename T1, typename T2 >
QJSi|&Rx&? struct result_2
K{9 {
.I]EP- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%<|cWYM="z } ;
s_3a#I } ;
!p Q*m`Xo 9&zQ5L> sJMpF8
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WidLUv VAp 1{ 下面我们来剥离functor中的operator()
j_.tg7X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
R5xV_;wD CIVV"p`} return l(t) op r(t)
oA8A
@,-L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
p)?6~\F: return op l(t)
fg/hUUl return op l(t1, t2)
4KR$s Kq$q return l(t) op
Rm}G4Pq return l(t1, t2) op
[Wxf,rW i return l(t)[r(t)]
p^w_-(p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H`,t "I b#*"eZj 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:
Z`#XB2, 单目: return f(l(t), r(t));
<B'PB"R3y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+UiJWO 双目: return f(l(t));
8\G"I return f(l(t1, t2));
U,lO{J[T 下面就是f的实现,以operator/为例
+1r><do; B%5"B} nG struct meta_divide
`~D{]'j {
2Z ?l,M~ template < typename T1, typename T2 >
$&Z<4:Flc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j8%Y[:~D {
nUK;M[ return t1 / t2;
?@<Tzk]a. }
gX|\O']6 } ;
>vXS6`; [
~kS) 这个工作可以让宏来做:
6Ilj7m* 4wWfaL5" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u4'B template < typename T1, typename T2 > \
eIOMW9Ivt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xZ(d*/6E 以后可以直接用
53?Ati\Y) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mC3:P5/c 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
R,fAl"wMu (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。。。)
"bz.nE* ND/oKM+? h
gu\~}kD 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
wYDdy gS Lt
i2KY}/% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{Es1bO class unary_op : public Rettype
>U(E
\`9D {
!%B-y9\ Left l;
9m<%+S5& public :
U;*O7K=P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ce*?crOV Kw2]J)TO template < typename T >
`6BQ6)7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wz#ZkNO {
e7tio! return FuncType::execute(l(t));
N4b{^JkF }
DR]4Tc z# S]A[eUF~ template < typename T1, typename T2 >
vQj{yJ\l1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&*oljGt8 {
q\<NW%KtX return FuncType::execute(l(t1, t2));
[ua[A;K }
$ab{GxmX'4 } ;
SjIDzNI5 phB d+zQc m_FTg)_= 同样还可以申明一个binary_op
93ggCOaYA c[$i )\0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)|#ExyRO class binary_op : public Rettype
$.31<@T7 {
'v=BAY=Ef Left l;
ap,zC)[ Right r;
MZqHL4<| public :
,XI=e= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c`N_MP G_5w5dbG template < typename T >
T!Lv%i*|Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%Aa_Bumf*: {
)6eFYt%c return FuncType::execute(l(t), r(t));
K92M9=> }
}:[MSUm5 ?A~=.u@[d template < typename T1, typename T2 >
T5}5uk9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g|h;* {
cVYu(ssC4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$"k1^&&E }
%NfH`%` } ;
02)Ybp6y ad52a3deR ?}S!8;d 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
6WoFf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qk>M~, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t;:Yf 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。
$Rn9*OKr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
vE)d0l" 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。。。
L(X}37 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i8DYC=r 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)
L`fT;2 下面是修改过的unary_op
}WF6w+ =vDpm, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l{VJaZ $M class unary_op
07:h4beT {
CK_\K,xVT Left l;
V343IT\ 85Kf>z::c public :
)bpdj, {7q8@`Oa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r 5+ MjR %o`Cp64`Q template < typename T >
#qJ6iA6{ struct result_1
6Q&i=!fQ {
&4)PW\ioY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T+FlN-iy) } ;
dEo r+5} zm4e+v- template < typename T1, typename T2 >
m`b:#z struct result_2
i98PlAq)B {
y+izC+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A2Iqn5 } ;
L Z3=K`gj >feeVk template < typename T1, typename T2 >
o[S
Mt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$N|Spp0 {
f917F.1I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k9c`[M }
Z'm( M[2K |>-0q~ template < typename T >
}/g1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v[a4d&P {
ZB5NTNf> return OpClass::execute(lt(t));
u!b0<E }
3ZvQUH/{W v{8r46Y~Z) } ;
maV*+!\ a`Q-5*\;z SL_JA 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Ppx 4#j 好啦,现在才真正完美了。
jtqU`|FSQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
1J&hm[3[K ~c\2' template < typename Right >
nQn=zbZ3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9A}y^=!` {
9$%S<v return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ac/LNqIs }
1z@ ncqe 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。
5o0H7k] 18y'#<X! |voZ0U lO}I>yo}\ |8{\j*3 十. bind
QR$m i1Vv\ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
,{Z!T5 | 先来分析一下一段例子
3v)``
n@ !{ORFd Ihl]"76q/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
w"
A{R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@^HZTuP2; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Tb]
h<S 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\x"BgLSE 我们来写个简单的。
\JNWL yw 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
K{ FBrh 对于函数对象类的版本:
]_4HtcL4 '9AYE"7Ydk template < typename Func >
+.X3&|@k struct functor_trait
,@Elw>^ {
!ed0 typedef typename Func::result_type result_type;
ZPHatC } ;
y"zZ9HQM 对于无参数函数的版本:
G52z5-=v "h&[6-0' template < typename Ret >
X\BdN Hr struct functor_trait < Ret ( * )() >
% "ZC9uq? {
zZ8:>2Ps( typedef Ret result_type;
X
u>]$+u# } ;
2JHV*/Q 对于单参数函数的版本:
!'=<uU- i"{znKz vD template < typename Ret, typename V1 >
|(9l_e| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Jz-RMX= {
&3P"l.j typedef Ret result_type;
c2yZvi } ;
Angt=q 对于双参数函数的版本:
EsLtC5] e ,A9N%M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ket"fXqJX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]yas]5H
{
So#>x5dL typedef Ret result_type;
z>spRl,dr } ;
>W'"xK|: 等等。。。
d*:J0J( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
PB@jh} p{w;y6e template < typename Func >
,){WK|_ struct func_return
&GI'-i {
RP6hw| template < typename T >
w.Go]dpK struct result_1
1xU)nXXb {
W1O Y}2kj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
et`rPK~m } ;
r#^uY:T% TZ PUVOtL_ template < typename T1, typename T2 >
WhDNt+uk) struct result_2
uHyc7^X> {
6H|&HV(!R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OC`Mzf%. } ;
CrX1qyR } ;
qkq^oHI <;dFiI-GO# Kj|\ALI': 最后一个单参数binder就很容易写出来了
* YTv" .H5^ N\V| template < typename Func, typename aPicker >
0Y*Ag,S class binder_1
v0+$d\mP4< {
[<#`@Kr Func fn;
<rNz&;m} aPicker pk;
Bv}nG| public :
<&}N[ 0JLQ.%_ template < typename T >
+kOXa^K struct result_1
)'`@rq! {
FX/f0C3CK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7T=:dv } ;
g|)yM^Vqr6 ?;p45y~n% template < typename T1, typename T2 >
s%)>O{{) struct result_2
4zf( {
mB*;> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d?=r:TBU } ;
D(M^%z2N QeD ;GzG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]U5/!e qApf\o3[0 template < typename T >
{7 nz:f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R,W
w/D {
1zY"Uxp return fn(pk(t));
q]m$%> }
Iyt.`z template < typename T1, typename T2 >
h)
W|~y@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lf2(h4[1R {
h=ko_/< return fn(pk(t1, t2));
^1[u'DW4 }
6 kAXE\T } ;
s!/Q>A fMRMQR=6B UjS,<>fm 一目了然不是么?
/@K1"/fqH 最后实现bind
o,=dm@j I>spJ5ls 6>/g`%`N template < typename Func, typename aPicker >
e}W|wJ):j@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MrpT5|t {
76EMS?e return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>3y:cPTM5 }
GP=&S|hi >66v+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
@Yh%.#\i% 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。
&, WQr }%k3 十一. phoenix
$U}GX'1LZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bF? { O.OSLezTQ for_each(v.begin(), v.end(),
&e1(| qax (
R}\n@X* do_
z4*`K4W [
k54Vh=p cout << _1 << " , "
1WLaJ%Fv ]
:%"$8o*0W .while_( -- _1),
psE&Rx3) cout << var( " \n " )
Vw b6QIs )
/}RW~ax );
hdx"/.s G^_fbrZjN 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
;bes#|^F 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@ykM98K operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Y%)@)$sK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[V.#w|n )nA fT0()0 ^Euqy,8} template < typename Cond, typename Actor >
zX ?@[OT class do_while
~!TRR. {
#Up
X Cond cd;
:<>=,`vQD Actor act;
~>|o3&G{ public :
TTzvH;S template < typename T >
uOprA`3 struct result_1
j43-YdCJ {
@j?)uJ0Q typedef int result_type;
GJ4R f% } ;
OO`-{HKt &\/p5RX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
UqsX@jL! [5TGCGxP{ template < typename T >
\v[?4[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YVB\9{H? {
ld/\`s[i do
1<d|@9?9` {
7.`:Z_ act(t);
q~*> }
;]xJC
j while (cd(t));
u}I\!-EX!v return 0 ;
or]kXefG3 }
[DO UIR9 } ;
Uk|(VR9 nRlvW{p; zeG_H}[2& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D "9Hv3 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。
b(|1DE0Cv 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。
mu}T,+9\ 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。
t^-yK;`?q: 下面就是产生这个functor的类:
\w\{x0u Ju.B!)uS# WaYT7 : template < typename Actor >
+Q6}kbDI class do_while_actor
XhEd9># {
maR5hgWCHe Actor act;
_0(Bx?[h public :
UuvI?D do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j=~c(
B 3G)Wmmh"a template < typename Cond >
XF 8$D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YFY$iN~B, } ;
(R)( %I1Oz O4i5fVy{ }+Ne)B E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jLu`DKB 最后,是那个do_
K}p!W"!o &E&e5(&$ 8Qt'Y9| class do_while_invoker
cy-Bhk0H {
{@8TGHKv public :
'8b/TL template < typename Actor >
4PzCm k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
DoA+Bwq@ {
9dFSppM return do_while_actor < Actor > (act);
Z U^dLN-N }
o<r|YRzQl } do_;
kxp, ZP g1s\6%g 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N-4k
9l1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
* vMNv 最后来说说怎么处理break和continue
6(uK5eD(!n 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。
UfUboxT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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