一. 什么是Lambda
F<yy>Wf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
cXk6e.Uz 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,
oNuPP5d[] E[jXUOu- Q(IJD4 R%b*EBZ class filler
&r'{(O8$N {
k<YtoV public :
8ji^d1G, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v}F4R $ } ;
&gGs) $f[ 7_Ba3+9jpa (]3ERPn#y 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Hs"%
S NqJ<!q)
ptV4s=G2 _{6,.TN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~LawF_]6 ;RWW+x8IB 8%o~4u3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lo+xo;Nd `E3:;| 2Vp>" X,RT<GNNb 二. 战前分析
(TEo_BW|+ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
87^:<\pp 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
\npz.g^c_ W\it+/ ;".z[l * for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
klgv{_b /* --------------------------------------------- */
n$.1Wk" vector < int *> vp( 10 );
gB]C&Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6Xdtr /* --------------------------------------------- */
d?:`n9` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r0F_; /* --------------------------------------------- */
RVc)")
hQj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q0V^PDF /* --------------------------------------------- */
0jR){G9+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T>#TDMU#Fm /* --------------------------------------------- */
w$gSj/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
paW'R +Rck N0=-7wMk(Z EfKM*;A [O=W>l 看了之后,我们可以思考一些问题:
"A%MVym." 1._1, _2是什么?
9;=q=O/ 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。
Ur^YG4( 2._1 = 1是在做什么?
C/F@ ]_y
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。
L)q`D2|' 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。
Uh|TDuM ]{YN{ !L4dUMo 三. 动工
B-!guf
rnY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y0,Ft/D qh%i5Mu gf+o1\5t@ lZ}P{d'f. template < typename T >
~\2;i]| class assignment
8{oZi]ob {
p`
$fTgm T value;
1{^CfamF public :
+<&E3O r assignment( const T & v) : value(v) {}
(FuEd11R template < typename T2 >
{`a(Tl8V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8Bq-0=E } ;
8+9\7* TZe+<~4*i% wY/bA}% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JlUb0{8PE 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vyE{WkZxR 5\WUoSgy D>P;Izb 0}B?sNr class holder
?fV?|ZGZI {
{o( *
f public :
iecWa:(' template < typename T >
/^Y[*5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
GjEqU;XBi {
012Lwd return assignment < T > (t);
6;gLwOeOHY }
m;c3Z- } ;
6Z Xu,ks} x.ba|:5 l_6e I 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:
z?)He)d ^CUSlnB\( static holder _1;
)#a7'Ba Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7SaiS_{: WVOoHH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0Q7MM6 而不用手动写一个函数对象。
^}J<)}Q 40u7fojg2 "mR*7o$| %yfE7UPS] 四. 问题分析
88+
=F
XG 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;=a_B1"9u 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
`%Q&</X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:5jexz."M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!.*iw
k` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+Juh:1H 6|5H=*)DH 五. 问题1:一致性
`^x9(i/NE 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
H'Nq#K 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1DqX:WM6 o,1Dqg4P3 struct holder
3
<9{v {
ET. dI.R8 //
hCAZ{+`z template < typename T >
wN(&5rfS T & operator ()( const T & r) const
J'e]x[Y {
Z|I-BPyn return (T & )r;
DHv2&zH }
^^U%cu Kg } ;
!>3LGu, ;}K62LSR 这样的话assignment也必须相应改动:
6J\fF tB@V >La><.z~ template < typename Left, typename Right >
i'=2Y9S} class assignment
,5{$+ {
q_sEw~~@! Left l;
%m`zWg- Right r;
lI6W$V\, public :
&n>7Ir assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nR[^|CAR template < typename T2 >
rEM#D]k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
at|
\FOKj } ;
H:Y&OZ [1SMg$@< 同时,holder的operator=也需要改动:
2)9r'ai?a k"0;D-lTZ> template < typename T >
<^c3} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m(_9<bc> {
R%"K return assignment < holder, T > ( * this , t);
Vm,,uF }
OhFW*v "(f`U. 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。
oL-2qtv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
psUE!~9, nZ
E )_ return l(rhs) = r;
%j5ywr: 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。
to> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o2naVxetE Skxd<gv template < typename Tp >
`N'V#)Pi class constant_t
,[l`zp {
TH:W#Ot const Tp t;
59lj7 public :
sJU`u'w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qybxXK: template < typename T >
]iVLHVqz const Tp & operator ()( const T & r) const
/iG7MC\` {
WbcS: !0 return t;
4TZ cc|B5 }
8:dQ._#v } ;
[Y8S[YY q7_+}"i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(s&&>M]r_ 下面就可以修改holder的operator=了
?JXa~.dA
#^0( template < typename T >
g)1X&> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!OAvD# {
%u!b& 5]e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!MV@)
(. }
v* ~3Z1 suVmg-d 同时也要修改assignment的operator()
HID([Wk NBOCt)C;H template < typename T2 >
^RNOcM| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S|AjL
Ng# 现在代码看起来就很一致了。
O|'1B>X Ll}yJ#3, 六. 问题2:链式操作
K 1W].(-@4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b1-&v|L 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。
v&;:^jJ8 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。
D*2\{W/ 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。
G5Yk bw# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bRsTBp;R`I uM S*(L_ template < typename T >
sn{tra struct result_1
?9xu{B>6 {
~x]9SXD% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MKg,!TELe } ;
t'(1I|7 7x k|+! 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:
/+[63=fl 1@qgF template < typename T >
+B"0{>n}F struct ref
;rR/5d1! {
%!|O.xxRR typedef T & reference;
Mvcfk$pA } ;
ar^i|`D template < typename T >
Or+p%K}-7 struct ref < T &>
s\3q!A?S3 {
sWqM?2g typedef T & reference;
cUk*C } ;
>*1}1~uU`' qTmD'2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
| C+o; VR0=SE template < typename T >
tef^ShF] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
QG3&p< {
5?u}#zO return l(t) = r(t);
{C3Y7< }
NNkP\oh\ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
KoBW}x9Jp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i.y)mcB4 l=={pb 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
3z8C _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`I;F$ `\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
K5 KyG +5 调用divide的对象返回一个add对象。
iiC!|`k" 最后的布局是:
C9~~O~7x Add
#Dy?GB08 / \
X#p Wyo~ Divide 5
l#qv 5f / \
^@6q _1 3
PK2~fJB 似乎一切都解决了?不。
QP(BZJC 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。
*?%
k#S 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。
u{e-G&]^; 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:
<48<86TP #x@ eDnb_ template < typename Right >
5M_Wj*a}7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l=m(mf?QBg Right & rt) const
rf
K8q'@ {
Ol/N}M|3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nsuX*C7 }
xge7r3i 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g@ith&*=h 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。
[(mlv42" 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。
3HC 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。
CA s>AXbs 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。
H=^K@Ti: 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?
<V&5P3)d9 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:
'MxSd( T
= Gc,_v3\ template < class Action >
K|r Lkl9 class picker : public Action
L^`}J7r {
1DJekiWf public :
(p)!Mq
"^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
)A8v];.]3 // all the operator overloaded
aaW]JmRb } ;
~$,qgf =H`Q~Xx 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。
ml!5: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:
<[~,uR7 F5T3E?_ template < typename Right >
{MBTP;{*~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}"s;\?a {
#ToK$8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lS5ny }
<i. apBH {S.>BXX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{]N3f[w 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。
L,_.$1d a[!%Ld template < typename T > struct picker_maker
N"7]R[* {
t0E 51Ic@ typedef picker < constant_t < T > > result;
B4H!5b } ;
g_.^O$} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t+ Bf#: {
8?FueAM'
typedef picker < T > result;
FY3IUG } ;
['qnn| :$r ^_ 下面总的结构就有了:
YA]5~ZE\ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
2f:^S/.A picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
evuZY X@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
BOVPKX 至此链式操作完美实现。
6;b9swmh XP?rOOn 6dqsFns}e 七. 问题3
cntco@ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
IVxWxM*N< s][24)99 template < typename T1, typename T2 >
X@A1#z+s0] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%eWqQ3{P] {
){;02^tX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kL*0M<0 ( }
qdD)e$XW, L@Nu/(pB= 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:
LRb,VD:/Y 4_?7&G0( template < typename T1, typename T2 >
qOhO qV struct result_2
{p<Zbm. {
()T[$.( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a*dQ
_ } ;
oMH.u^b]fT ^%T7. 1'x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
c,\i"=!$ 这个差事就留给了holder自己。
^eq</5q D :;]Oc P\2M[Gu(Q template < int Order >
oA-:zz>wL class holder;
#\rwLpC1u template <>
u,.3 class holder < 1 >
_"a=8a06G {
pJIv+ public :
3(E
$I5 template < typename T >
"f.Z}AbP struct result_1
IZ,oM!Y {
|,C#:"z; typedef T & result;
m:QG}{<.h } ;
r),PtI0X template < typename T1, typename T2 >
sN=6 gCau struct result_2
NPnHH:\; {
%:v`EjRD0 typedef T1 & result;
=qVP] 9 } ;
Y-!YhWsS template < typename T >
:a[Ihqfg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LaFZ?7@|} {
22hSove. return (T & )r;
V<Z'(UI }
cR7wx 0Aj template < typename T1, typename T2 >
6=_~0PcY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PyC0Q\$% {
(?)7)5H return (T1 & )r1;
X@N$Z{ }
U\@A_
B } ;
w*7|dZk{ ;U=q-tb template <>
$m$;v<PSe class holder < 2 >
vsB*rP= {
;i uQ?MR3 public :
>pyj]y^3 template < typename T >
Njc%_&r struct result_1
dhPKHrS {
;r\(p|e typedef T & result;
NcS.49 } ;
w42OF7f template < typename T1, typename T2 >
zk_Eb?mhwV struct result_2
:Sg&0Wj+#j {
.>g1$rj typedef T2 & result;
6aO2:|:yP } ;
+\
_{x/u1 template < typename T >
eP1nUy=T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5/><$06rq {
^?"\?M1 return (T & )r;
cV
K7 }
0rSIfYZa template < typename T1, typename T2 >
\`.F\Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|iYg > {
,V]
]:eR return (T2 & )r2;
)>\}~s }
Z$KLl(( } ;
-!M,75nU g:ErZ;[ 's?Ai2=# 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> >。
Nt`b;X& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;#+0L$<t 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G#`\(NW _cH@I?B return l(i, j) = r(i, j);
b}9[s 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}l0&a!C | $^;wP return ( int & )i;
U
5w:"x return ( int & )j;
LHCsk{3 最后执行i = j;
}ucIH@U{ 可见,参数被正确的选择了。
9-1#( Y6S VaZn{z *O$CaAr\s f|EUqu%E 7v}x?I 八. 中期总结
2RtHg_d_l 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:
'!h/B;*( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D87|q4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&-yGVx 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&a)eJF]:! q0mOG^ l;X|=eu' ?9MVM~$ 10[Jl5+t FyL_xu\e 九. 简化
8iQ[9 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。
Cr/`keR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DC+wD
Bp; 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:
SS|z*h
Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;oOv/3 +-*/&|^等
}u{gR:lZ 2. 返回引用。
yBed kj =,各种复合赋值等
we7c`1E 3. 返回固定类型。
.aOnGp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{i~8 : 4. 原样返回。
)vB2!H/ operator,
y %8op:' 5. 返回解引用的类型。
H5>hx{ operator*(单目)
/
jTT5 6. 返回地址。
:6kj EI operator&(单目)
h~Q)Uy5N(D 7. 下表访问返回类型。
t%1 ^Li operator[]
Vn=qV3OE] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
neF]=uCWnT operator<<和operator>>
*!e(A ]& <-Bx&Q 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。
&<'n^n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a?5[k}\ Z(0@1l`Z-` template < typename Left >
.y5,x\Pq( struct value_return
V_n<?9^4 {
X2 6
template < typename T >
%bXtKhg5eJ struct result_1
Mn: /1eY {
7cg*|E@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-ZOBAG* } ;
d^ ZMS~\* ^}yg%+ template < typename T1, typename T2 >
g|<Sfp+;+ struct result_2
cTZ.}eLh {
,38Eq`5&W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Tsb{25`+ } ;
'fwU]Hm } ;
&sVvWNO#2 {Z;t ^:s# F9q8SA#" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7\
SUr9[ BZK`O/ 下面我们来剥离functor中的operator()
4pz|1Hw7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}A$WO{2 s Wjy6; return l(t) op r(t)
({}( qm return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ewsKH\#
return op l(t)
nx":"LFI return op l(t1, t2)
v0*N)eqDGd return l(t) op
%!Q`e79g8 return l(t1, t2) op
N@o?b return l(t)[r(t)]
xh@-g|+g return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eBN)g^ _#$9 y1bd 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
bucR">_p 单目: return f(l(t), r(t));
7Ob*Yv=[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
u8zbYd3 双目: return f(l(t));
}}{!u0N},V return f(l(t1, t2));
%Tn#- 下面就是f的实现,以operator/为例
2h30\/xkU ?`?T7w|3
y struct meta_divide
JMBK{J K> {
5wt TP ;P template < typename T1, typename T2 >
1m<RwI3s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
eKZ%2|+j!7 {
0Rxe~n1o return t1 / t2;
bJr[I }
ug 7o>PX } ;
XdEPbD- Vsq8H}K 这个工作可以让宏来做:
DmqX"x%P zRl~^~sY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DLPUqKL] template < typename T1, typename T2 > \
8
}'|]JK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3.
WF}8 以后可以直接用
8U2dcx:G3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VU|dV\> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n_K~vD (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
T>>YNaUL ;a"q'5+Ne Nw J:! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
aiCFH_H4;L -l+P8:fL~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v"u^M-_ class unary_op : public Rettype
][PzgzG {
~o3Hdd_#}N Left l;
[jx0-3s:X public :
}b3/b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1-SVCk
- A!W0S template < typename T >
d?idTcgs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m"tOe? {
`<\}FS`' return FuncType::execute(l(t));
beY=g7| }
Ru!He,k7 @pV5}N[] template < typename T1, typename T2 >
z(RL<N% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n
?[/ufl {
Zzua17
return FuncType::execute(l(t1, t2));
&6 -k#r }
4tA_YIv
} ;
6"T['6:j D?jk$^p~m# p(SRjQt 同样还可以申明一个binary_op
kW3E =pr igf)Hb;5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ha>*?`?yI class binary_op : public Rettype
$Byj}^ ;1 {
iSRpfU Left l;
qKS;x@ Right r;
Cz#Z <: public :
T4e\0.If binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JF9yVE - pI+!92Z template < typename T >
!X>=l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~iBgw&Y {
>>d m}X return FuncType::execute(l(t), r(t));
{X]R-1> }
9V uq,dv _gNz9$S template < typename T1, typename T2 >
2U
kK0ls typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;E2>Ovv {
YEu1#N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[t\B6XxT }
}n,Zl>T9 } ;
:!&;p qMBR *f Is<"OQ 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
1&=0Wg0ig 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;.sl*q1A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f},oj4P\ 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。
^he=)rBb? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>M!xiQX 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。。。
_GQz!YA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jo+w> 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)
gxPx&Z6jF 下面是修改过的unary_op
O^>jdl!TZ _:n b&B template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Gm`}(;(A class unary_op
TOF
'2&H {
vh!v
MB}} Left l;
wu<])&F k`HP"H public :
bSwWszd~ ({0)@+V8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v<\A% " }gVAAvc7 template < typename T >
:yT-9Ze%q struct result_1
$5`!Z%>/ {
+Z2MIC|Ud typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3
vP(SIF } ;
%m5Q"4O {MAQ/5 template < typename T1, typename T2 >
;32#t[ib struct result_2
Ax3W2s {
)Ag/Qep typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!;@_VWR } ;
9ILIEm: t HD template < typename T1, typename T2 >
`;,Pb&W~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p_*M:P1Ma4 {
YO{GU7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M_0zC1 }
1xNVdI :R6bq! template < typename T >
^_I} x)i*@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M/D)".; {
B
(/U3}w- return OpClass::execute(lt(t));
pZZgIw}aS }
LgmvKW| fa*Cpt: } ;
>4m'tZ8 -37a. a^qNJ?R! 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
Y-piL8Xc 好啦,现在才真正完美了。
6TWWlU^e 现在在picker里面就可以这么添加了:
5/[H+O1; u/b7Z`yX} template < typename Right >
kID[#g' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q0?\]2eet9 {
a~h:qpgc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
bo"%0?3n }
5\mTr)\R 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。
1:C:?ZC#c n6WY&1ZE~ wCMQPt)VS +`mGK:> ymY1o$qWB} 十. bind
Mj>}zbpk/ 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。
Eu}b8c 先来分析一下一段例子
3>ex5 foF19_2 , 4!62/df int foo( int x, int y) { return x - y;}
Gz
I~TWc+G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?)Nj c&G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
djQv[Vc{ 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。
]e:/" 我们来写个简单的。
E! /[gZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%OR|^M 对于函数对象类的版本:
$lIWd idc`p?XP template < typename Func >
B@Co'DV[/] struct functor_trait
\e=_
2^v!_ {
pD"vRbYF typedef typename Func::result_type result_type;
f8 /'%$N } ;
!9*c8bL D 对于无参数函数的版本:
snM Z0W P;ZU-G4@ template < typename Ret >
QB!~Wh struct functor_trait < Ret ( * )() >
m8Vdb"0 {
Y&H}xn typedef Ret result_type;
2N#$X'8 } ;
rj]F87" 对于单参数函数的版本:
PupM/?57 !"Yj|Nu6 template < typename Ret, typename V1 >
g]@(E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
iO/XhSD {
|LG4=j.l typedef Ret result_type;
z@|dzvjl
Q } ;
'z@ 0 对于双参数函数的版本:
Kr'f- { c'6g*%2k template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'XQ`g CF= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<oKGD50# {
DDT_kK; typedef Ret result_type;
xp'_%n~K@ } ;
NvE}eA# 等等。。。
UEs7''6RM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%t=kdc0=_ +i ?S template < typename Func >
+=Jir1SLV struct func_return
>%p{38 {
!1T\cS#1% template < typename T >
MfO:m[s struct result_1
7`vEe'qz {
CQ7{1,?2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G2 ]H6G$M } ;
!J1rRPV _cTh#t ^ template < typename T1, typename T2 >
:Eh\NOc_O struct result_2
onCKI," {
*,C(\!b
!? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7 J^rv9i4 } ;
mvW% } ;
w&$d* E rt3qdk5U #
?1Sm/5k` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[P zv4+ }<@j'Ok}. template < typename Func, typename aPicker >
682Z}"I0 class binder_1
eg<bi@C1| {
\}6;Kf}\ Func fn;
3<=,1 cU aPicker pk;
spU)]4P& public :
0tISXu- d\MLOXnLq; template < typename T >
"xcX'F^ struct result_1
N#V.1<Y {
m^' uipa\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5Dp#u } ;
=4uSFK_L AIb2k template < typename T1, typename T2 >
xX3'bsN struct result_2
^
PI 5L {
~vLW.: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gM>t0)mGK } ;
L!/\8-&$P 4${jr\q] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~DO4, tMj;s^P1 template < typename T >
kK8itO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s?8<50s {
4=uhh
return fn(pk(t));
64Lx-avf }
MRU7W4W-~/ template < typename T1, typename T2 >
jR=s#Xz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^@P1
JNe {
I8oo~2Qw return fn(pk(t1, t2));
a`Gx=8 }
8eA+d5k\. } ;
Vz14j_ %1pYEHn "~UUx"Y 一目了然不是么?
-(#I3h;I 最后实现bind
EM>}0V %h1N3\y9i( yx V:!gl template < typename Func, typename aPicker >
IUR<.Y` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t+oJV+@ {
&`b
"a! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\xg]oKbn }
Y`+=p@2O2o ,mRyQS'F 2个以上参数的bind可以同理实现。
Bq/:Nd[y 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。
7+./zN Vcd.mE(t% 十一. phoenix
$/Aj1j`"9+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L@=3dp!\Cu }@if6(0 for_each(v.begin(), v.end(),
Qf@I)4' (
u3Gjg{-N7 do_
$R<Me [
nRd)++ cout << _1 << " , "
4|A>b})H ]
0$r^C6}f .while_( -- _1),
FP[!BUOf" cout << var( " \n " )
k
X {0y )
\OlmF<~ );
?UM*Xah keRE==(D 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:
Em[DHfu1Q 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
fs/*V~@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
VDTcR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
KfF!{g f >u9Nz0?j tabT0 template < typename Cond, typename Actor >
P%K4[c W~ class do_while
Wg`R_>qQSm {
y
qtKy Cond cd;
J>d.dq>r Actor act;
m%?V7-9!k public :
@F(mi1QO template < typename T >
X.`~>`8 struct result_1
!3T&4t {
fM^[7;]7e typedef int result_type;
#^+DL]*l } ;
"RIZV fNGZ o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<w3!!+oK" Z"unF9`"1 template < typename T >
g^zs,4pPU< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fhB}9i^]tg {
0p89: I*0 do
UA|u U5Q {
1}~(Yj@f% act(t);
4Qn$9D+? }
K98i[,rP while (cd(t));
YKQr,
Now return 0 ;
!A48TgAeE }
]qhPd_$?D' } ;
~/j\Z YJ$1N!rG 1;VHM' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cX3l t5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ws4cF
N9P? 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
f 2l{^E#h 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;;&}5jcV 下面就是产生这个functor的类:
-W>'^1cR F-6c_! \TU3rk&X template < typename Actor >
y(K"
-? class do_while_actor
~i 7^P9 {
0Won9P Actor act;
3Gkv4,w< public :
k5]j.V2f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R:B^ qe5feky template < typename Cond >
J=/5}u_gw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*2jK#9"MP } ;
r&FDEBh Yw0[[N<SW Ewg:HX7<( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
e1P"[|9>R 最后,是那个do_
CirZ+o 8_N]e'WUh K(aJi,e> class do_while_invoker
L@fY$Rw {
O#I1V K public :
Sfdu`MQR template < typename Actor >
R
LD`O9#j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z(Jt~a3o {
n?V+dC=F} return do_while_actor < Actor > (act);
-lv)tHs< }
K$d$m < } do_;
hJPlq0C fDSv?crv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0]4(:(B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
bJD;>"* 最后来说说怎么处理break和continue
ge8/``= 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。
63A}TBC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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