一. 什么是Lambda
df/7u}>9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
HC"yC;_ 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,
dJ~Occ 1~r
zuF]E+ RtEx
WTc U"Y/PBs, class filler
f]2;s#cu {
:\^jIKvZ public :
#-l+cu{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tUGF8?&
G } ;
bL|$\'S $<L@B|}F) Ob]J!. 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:
ycf)*0k N w/it*f PB~
r7O] - x; xQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$Qxy@vU sYB2{w
y s[ z[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2_TFc2d /)sP<WPQ6 i"mQ 7@&kPh}PG 二. 战前分析
BW ux! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
orAr3`AR3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`chD*@76I JD9=gBN\? B &3sV+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7tne/Yz /* --------------------------------------------- */
N|/gwcKe vector < int *> vp( 10 );
X2{Aa T*M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
FM|3'a-z /* --------------------------------------------- */
fr}.#~{5Y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6#ktw)e /* --------------------------------------------- */
_>_"cKS
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M^G9t*I /* --------------------------------------------- */
3mL(xpT.8z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FytGg[#] /* --------------------------------------------- */
|W}D_2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"`h.8=- mZ.gS1Dq E&)o.l<h| (px3o'ls h 看了之后,我们可以思考一些问题:
f`8?]@y{ 1._1, _2是什么?
VO /b&% 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2'Raj'2S4 2._1 = 1是在做什么?
(0Jr<16si$ 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。
6XnUs1O 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。
EAE#AB-A qHPinxewx [7 t 三. 动工
k#Qjm9V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M~)iiKw~MY A,c_ME+DVB ZA}!Rzo
$QwzL/a template < typename T >
-b34Wz( class assignment
yM7FR); {
B_C."{G T value;
.=) *Qx+ public :
g!i45]6[Nw assignment( const T & v) : value(v) {}
Nh !U template < typename T2 >
+~7[T/v+n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h;mOfF } ;
TQOJN h7S;
4] L!fIAd` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ga`
8oY+~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
21] K7 q?8#D hTPvt :u2tu60&MJ class holder
oWggh3eXk {
\aN5:Yy public :
)&-n-m@E template < typename T >
|BO5<`&I assignment < T > operator = ( const T & t) const
W k "_lJ {
r
l;Y7l return assignment < T > (t);
;a[3RqmKW }
xscR Bx } ;
S<5.}c R @@}muW>;T #nKGU"$+ 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:
c~6ywuq+M` ,S?:lQuK5 static holder _1;
hJX;/~L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lxBcO/ .:(gg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)
urUaE 而不用手动写一个函数对象。
8:]5H}Hi -CPLgT Z#K0a' MN>U jFA 四. 问题分析
luz,z(
v 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。
{s?hXB 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。
'NnmLM(oh 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fJi?~[5< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
K81&BVx/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
W#^p%?8pR 8
;=?Lw? 五. 问题1:一致性
0JhUncx 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?|
vY,]f^F" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l_(4CimOZ QFhQfn struct holder
n>%TIoY {
Z3iX^ //
/jOug>s template < typename T >
ry4:i4/[ T & operator ()( const T & r) const
~s[Yu!( {
?\a';@h return (T & )r;
EtcXzq>w }
d UiS0Qs} } ;
u?8e>a E8We2T[^M 这样的话assignment也必须相应改动:
'RCX6TKBnR bvo
}b-]E template < typename Left, typename Right >
' @j8tK class assignment
d.NB@[?* {
a#,lf9M Left l;
%W$?*Tm Right r;
J_XbtCmt public :
q5~fU$ , assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;[-y>qU0 template < typename T2 >
3a,7lTUuB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U,$^|Iz } ;
Pe7%
9 4buzx& 同时,holder的operator=也需要改动:
BP@Lhii _"[O=h: template < typename T >
L|w}#|- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f.u[!T {
zMN4cBL9m return assignment < holder, T > ( * this , t);
_l.kbfp@ }
[Uu!:SZ <}Rr C#uiA 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Q,xKi|$r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*AN2&>Y `]g}M, return l(rhs) = r;
LgS.%Mn 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。
x BMhk9b^0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
dD"o~iEC :. a}pgh template < typename Tp >
_}wy|T&7k& class constant_t
*Z"(K\1TH {
FA;uu\ const Tp t;
*1;}c
z public :
fmj-&6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Y vjRJ template < typename T >
w`Js"_\ const Tp & operator ()( const T & r) const
R%N&Y~zH {
iw^(3FcP@C return t;
QA&BNG }
Y r^C+Oyg } ;
C/Dc1sj `7zNVYur8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v-@xO&< 下面就可以修改holder的operator=了
u%=M4|7 #b4Pn`[ template < typename T >
)/F1,&/N`e assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Pz1[ b$% {
QeVM9br)m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Vee`q. }
:kDHwYv$ \^+=vO;A 同时也要修改assignment的operator()
w%[`'_[ z`D;8x2b template < typename T2 >
L.z`>1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L
59q\_| 现在代码看起来就很一致了。
5M2G ;o Svo gvn 六. 问题2:链式操作
3%<xM/# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y&k6Xhuao 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。
;$\d^i{N 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。
V[Jd1T 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。
Z\d7dbv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$b/oiy!=|3 {%5tqF template < typename T >
el*C8TWlw struct result_1
Y.qlY3iBp {
dM(}1%2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
47xJ(yO } ;
v(\kSlJ 8qfg=mu+% 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
*1}'ZEaJ EwcN$Ma template < typename T >
m1X0stFRs" struct ref
vb-L "S?kC {
R)"Y40nW typedef T & reference;
37 wm[Z } ;
0.-2FHc9L template < typename T >
~B%=g)w struct ref < T &>
`<h}Ygo>k/ {
WKFmU0RK typedef T & reference;
#k1%}k= } ;
8 Vj]whE L\8tqy. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Eoug/we XX5 ):1 template < typename T >
7CzZHkTg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>8~+[e {
`RUr/|S return l(t) = r(t);
O&=?,zLO[ }
y(B~)T~e@ 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。
}*m:zD@8$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C26PQGo#$ R/M:~h~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
M=$y_9# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m&DDz+g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:<w3.(Z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
UK2Y<\vD 最后的布局是:
h3D8eR. Add
P$Y<
g/s4 / \
zPU&
}7 Divide 5
12aAO|]/~ / \
W{l+_a{/9 _1 3
2 As 4} 似乎一切都解决了?不。
EN()dCQHr 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。
ho2o/>Ef3 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。
~wIVw} 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:
iLn)Z0<\o dRyK'Xr template < typename Right >
v8,+|+3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I+w3It Right & rt) const
A5tY4?| {
^ q @.yL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"/6( }
Qv,|*bf 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;VM/Cxgep 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。
T5&jpP`M 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。
`!DrB08A 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。
e|+U7=CK 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。
' eO4h^ 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?
*'vX:n&t 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:
8HdmG{7. ox] LlR K template < class Action >
G5E03xvL class picker : public Action
\&]'GsfF {
3k5OYUk public :
I)V2cOrXM picker( const Action & act) : Action(act) {}
D|,d_W // all the operator overloaded
*nluK } ;
HQK%Y2S *f$mSI= Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
MftW^7W- 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
BS>|M}G)r \f1r/e(G| template < typename Right >
<g5Btwo% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%F9%t {
2J^6(vk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j./3 ) }
li8l+5d q S3i%7f^C?N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BHOxwW{ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
cfMj^*I NwoBM6 # template < typename T > struct picker_maker
Fd2Eq&:en$ {
!]&a/$U typedef picker < constant_t < T > > result;
THWT\3~, } ;
{N[IjY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Gn#5zx#l {
?ah-x""Y typedef picker < T > result;
;hJTJMA6/6 } ;
&OK(6o2m; *L%HH@] %_ 下面总的结构就有了:
` QXO+'j4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
rV)mcfw:Z picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
fySzZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*oL?R2#7 至此链式操作完美实现。
{3lsDU4 z 3fS+x:E{ ZwB<
{? 七. 问题3
HC(Vu 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
3)88B"E GK.^Gd template < typename T1, typename T2 >
c.dk4v%Y5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g = ~Y\$& {
yiO!ZT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^\
A[^' 9 }
DXBc 7J 1AQVj]#S 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
m0QE
S |a4cER.'2^ template < typename T1, typename T2 >
h?R{5?RxK struct result_2
H
xs'VK* {
uzg(C#sp typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Su?e\7aj } ;
5{Q5?M]
E@ J/_l; 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7]W6\Z 这个差事就留给了holder自己。
2?P H|| X-LCIT|1 Q2yD4>qy template < int Order >
v+Eub;m class holder;
Ha~F&H|"O template <>
W*S}^6ZT` class holder < 1 >
Ln:6@Ok)5% {
A12EUr5$ public :
ypU-/}Cf, template < typename T >
-yOwX2Wv5; struct result_1
=mR~\R(
I {
T_R2BBT
v
typedef T & result;
G0#<SJ,) } ;
P.bxq50 template < typename T1, typename T2 >
{uUV(FzF6 struct result_2
@$}Ct {
P5Lb)9_Jw typedef T1 & result;
1lo.X_ } ;
88Nx/:#Y* template < typename T >
&Va="HNKt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yY[9\! {
srPczVG* return (T & )r;
IiU\}<O }
;w/@_!~ template < typename T1, typename T2 >
R2Es~T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WwsH7X) {
5(zdM)Y7 return (T1 & )r1;
Az7
]qb }
[)+wke9 } ;
BG|m5f U$yy7}g template <>
mT:NC'b<9 class holder < 2 >
YMN=1Zuj? {
s$% t2UaV public :
0$A^ .M; template < typename T >
nw4I<Q struct result_1
apOXcZ {
(>
W\Nf typedef T & result;
cY5w,.Q/! } ;
"uli~ {IU template < typename T1, typename T2 >
t4iD<{4 struct result_2
4#CHX^De {
(C;Q< typedef T2 & result;
/#WvC;B } ;
\q($8< template < typename T >
6r|=^3{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O1D|T"@ {
TZ63=m return (T & )r;
hK,a8%KnFA }
mC0_rN^Aj template < typename T1, typename T2 >
#c!rx%8I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+Xp1=2Mq {
Ur]/kij return (T2 & )r2;
M8Vc5 }
h@E7wp1'~ } ;
qA;Gl"HF Esu{c9, Gx
%=&O 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> >。
pdB\D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U_(>eVi7F 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<'~m1l#2 ^
*"f C return l(i, j) = r(i, j);
qK a}O* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q!;syJBb. n?.; *: return ( int & )i;
&bW,N return ( int & )j;
(c(F1=K 最后执行i = j;
g[O?wH-a 可见,参数被正确的选择了。
$]We | ,r~+
9i0N </{Zb. qh~bX
i! 2bNOn%! 八. 中期总结
dT|f<E/P 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
V.P<>~W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
f1MRmp-f' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|#@7$#j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b&U1^{( \vAjg /l*v *tl I9S;t_Z< R+M =)Z .>B'oD 九. 简化
8%7%[WC# 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。
x%}D+2ro-t 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!4vb{AH 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:
S/'0czDMW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R |c=I}@F +-*/&|^等
_RbfyyaN 2. 返回引用。
m^D'p =,各种复合赋值等
%#x4wi 3. 返回固定类型。
r<UVO$N 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b/'bhE= 4. 原样返回。
q-JTGCFl operator,
VsQ|t/|# 5. 返回解引用的类型。
kv:9Fm\$ operator*(单目)
rwF$aR>9 6. 返回地址。
a: "1LnvR operator&(单目)
3f7zW3F 7. 下表访问返回类型。
ra$:ibLN operator[]
+Q5O$8i 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9F/I",EA operator<<和operator>>
aA`eKy) \ D\Ak-$kJ^ 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。
[3m\~JtS 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#fuUAbU0X <Vhd4c template < typename Left >
{"ST
hTZ struct value_return
tIuM9D{P {
9M96$i`P template < typename T >
s6 yvq#: struct result_1
yfG;OnkZ {
V:n0BlZ,B typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>. |({;n9 } ;
-n _Y.~ is<:}z template < typename T1, typename T2 >
j6qtR$l| struct result_2
[b++bCH3 {
5|H;%T3_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8M5)fDu*? } ;
hfwJZ\_60 } ;
;+ hh|NiQ u[GZ~L C>Ik ; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{T4_Xn -I )d3
09O 下面我们来剥离functor中的operator()
xs"i_se 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zj`c%9N+ 'm`O34h return l(t) op r(t)
C[^VM$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!<w6j-S return op l(t)
_^<vp return op l(t1, t2)
aq?bI:>8 return l(t) op
zIc6L3w$ return l(t1, t2) op
6N@=*0kh- return l(t)[r(t)]
YgEd%Z%4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?_]Y8f >k
@t.PeoV 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:
c&D+=
单目: return f(l(t), r(t));
Q YA4C1h' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e@hPb$7 双目: return f(l(t));
C
>OeULD return f(l(t1, t2));
HYl+xH'.j 下面就是f的实现,以operator/为例
Q=Q+*oog :V9Q<B^ struct meta_divide
r9f- [wC {
nDkG}JkB! template < typename T1, typename T2 >
\%r#>8c8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\KV.lG! {
R&uPoY,f return t1 / t2;
W8<QgpV* }
Zl5DlRuw } ;
P}6#s'07~ 5zS%F: 3 这个工作可以让宏来做:
LsR<r1KDJ Gr({30"8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r,eH7&P9{ template < typename T1, typename T2 > \
i?_Q@uA~<: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RrLiH> 以后可以直接用
{r&r^!K; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<@7j37,R7V 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
!d##q)D
f? (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。。。)
&Hw:65O WGV]O| CQ!D{o= 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
@#wG)TA @.e4~qz\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6?"Gj}|r class unary_op : public Rettype
Xp;'Wa"@ {
}5E H67 Left l;
r[E #JHw public :
['(qeS@5O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xgOt%7sb >u%Bn\G template < typename T >
nR%w5oe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;4+z~7Je]^ {
o5],c9R9b return FuncType::execute(l(t));
SP0ueAa} }
P'$2%P$8:~ L< template < typename T1, typename T2 >
Fkv284,LM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lh+7z>1 {
^Oj^7.T+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
i{g~u<DH)Q }
_bh$
t } ;
*o=Z~U9z N#J8 4i;ry }T%E;m- 同样还可以申明一个binary_op
@sR/l; N]BH6 7< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tm;\m!^X{ class binary_op : public Rettype
k]4CN {
Xk^<}Ep)c Left l;
sVO|Ghy65 Right r;
?zo7.R-Vac public :
USE! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<{V{2V# dn5t7D^x template < typename T >
0l(G7Ju typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wC1)\ld {
r*7J#M / return FuncType::execute(l(t), r(t));
P@etT8| V }
b^Do[o}5 <95*z @ template < typename T1, typename T2 >
~N2 [j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q|.0Ja {
ZB}zT9JaE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iA2TvP# }
<.|]%7 } ;
]{-ib:f~ 5t-(MY J@Nq 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
_hB7;N3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
o<S(ODOfi DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
btf]~YN 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。
Jl)Q# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
e58tf3 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。。。
U,9=&"e b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]T<RC\o 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)
e=6C0fr 下面是修改过的unary_op
9&4z4@on Cp-p7g0wlg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
w##$SaTI class unary_op
CwzDkr&QC_ {
~EhM"go Left l;
NSh~O!pX DTV"~>@ public :
bq}o#d5p-_ ]\%u9,b%! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c(S66lp
cCy*?P@ template < typename T >
<yEd'Z struct result_1
_$qH\>se {
v+2t;PJd2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NHzhGg] } ;
,dk!hm u bu r0?q template < typename T1, typename T2 >
|NWo.j>4- struct result_2
.37Jrh0Iv {
|rk4,NG. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q6>%1~? } ;
eN]9=Y~-K Hk|wO:7Be template < typename T1, typename T2 >
+dSO?Y] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6<C|O- {
],ISWb return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4Q(GX.5 }
uY|-: = zH+a*R template < typename T >
io(Rb\#" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/q >1X!Z {
&,~Oi(SX5 return OpClass::execute(lt(t));
jAb R[QR1% }
3rw<#t;v =?gB@vS } ;
S U$U Z |CL:)h #Rcb
iV*M 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wLz@u$u? 好啦,现在才真正完美了。
=5m~rJ<{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
+&h<:/ V f&
>[$zh template < typename Right >
?#P@N4Uw}y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&;Jg2f%. {
m<uBRI*I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\bPSy0 }
fC$(l@O? 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。
YRm6~c qt!0#z8 V*w~Sr% E2~&GkU.UN .8EaFEd 十. bind
z->[:)c 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。
(TJ )Y7E 先来分析一下一段例子
f,}9~r# H!yqIh V*1hoC# int foo( int x, int y) { return x - y;}
(!B1}5" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S)$iHBx{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
85GU~. 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\=NS@_t, 我们来写个简单的。
:sL?jGk\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
14
Toi 对于函数对象类的版本:
T@)|0M FLzC kzJ:6 template < typename Func >
LaCVI struct functor_trait
/pS Y ~* {
}5qpiS"V9 typedef typename Func::result_type result_type;
g ONybz6] } ;
>j$y@"+ 对于无参数函数的版本:
+zf[Im%E }lP'bu template < typename Ret >
MGU%"7i'} struct functor_trait < Ret ( * )() >
}a?( }{z- {
%ot4$eY typedef Ret result_type;
U1^3 &N8 } ;
#Li6RSeW 对于单参数函数的版本:
!xxdC
@zGz8IF template < typename Ret, typename V1 >
{GP#/5$= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*'ffMnSZ {
1@W*fVn typedef Ret result_type;
DP5}q"l } ;
zz_(*0,Qcr 对于双参数函数的版本:
O.Xhi+ L }L"BY3$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f5o##ia7: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nc/F@HCB {
+ko-oZ7V typedef Ret result_type;
KqhE=2, } ;
thK4@C|X4 等等。。。
,|G~PC8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
p%ZOLoc)Y M>_
U9g template < typename Func >
N,ysv/zq7 struct func_return
z=1N}l~|* {
# ;3v4P template < typename T >
c>.=;'2 struct result_1
M>g%wg7Ah {
eB2a1<S&@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m4~>n( } ;
e.VR9O]G 4RyQ^vL template < typename T1, typename T2 >
YE;Tpji struct result_2
sX[k}=HCK {
ag{cm'. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bm4fdf#A] } ;
![Ll$Lr } ;
!>,XK!) '9XSz? JS2h/Y$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#,B+&SK{ ni~1)"U. template < typename Func, typename aPicker >
`RHhc{ class binder_1
A3eus {
`/RcE.5n\@ Func fn;
w
21g& aPicker pk;
@5tGI U;1 public :
HA`qU
/ei(Q'pc[ template < typename T >
UiQF4Uc" struct result_1
hF`Qs {
w itx_r typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~ya@ YP]'; } ;
hOj(*7__ ;Q\MH t* template < typename T1, typename T2 >
{n 4W3 struct result_2
`"h[Xb#A`b {
[
~:wS@% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X[J? } ;
1w} DfI Lhmb=
@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@FaK/lKK @&9 ,0x template < typename T >
6rBP,\m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R
"qt}4m {
OJT%?P%@{ return fn(pk(t));
Uu0 }
;D|g5$OE& template < typename T1, typename T2 >
WwF2Ry^a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pSdtAv {
a_(T9pr return fn(pk(t1, t2));
Wa<SYJ }
5bo')^xa } ;
ukc<yc].+? w`X0^<Fv OQ+kOE& 一目了然不是么?
Vo9FlYj 最后实现bind
+oiuulA 1 Ay.^f !BR@"%hx template < typename Func, typename aPicker >
!-tVt
D picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Yq%r\[%* {
86W.z6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gFnJDR }
t]+h. BrsBB"<o,
2个以上参数的bind可以同理实现。
gP?.io9Oi 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。
K%YR; )5A @VnK/5opS 十一. phoenix
s}?QA cC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7*@BCu6 G3gEL)b* for_each(v.begin(), v.end(),
I]Vkaf I>( (
R@2*Lgxz~ do_
;&
zBNj [
LuWY}ste cout << _1 << " , "
/H*n(d ]
{$'oKJy* .while_( -- _1),
$`_xP1bUT cout << var( " \n " )
?,
cI!c` )
P.kf|,8L );
Z+
)<FX YT<(2u#Ng 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f&?
8fB8{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
xn}HB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<4%PT2R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Q`BB@E /}=cv>S5V ]%[. > mR template < typename Cond, typename Actor >
#z9@x}p5g class do_while
*zWf8X {
teJY*)d Cond cd;
J pKCux Actor act;
.>@]Im public :
^']*UD; template < typename T >
^Kn:T`vB struct result_1
&\<?7Qj3U| {
z`Xc] cPi typedef int result_type;
J;Eg"8x] } ;
R^Y_i |/;X-+f8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>{#QS"J# 89J7hnJC template < typename T >
^Dys#^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{\ J%i|u {
N@R?<a do
5Pd^Sew {
_+.
)8
act(t);
g
I4Rku }
#)( D_* while (cd(t));
S3?U-R^` return 0 ;
{Zf 9}
!qF }
^q/_D%]C } ;
SHN'$f0Mb DQ= /Jr~ -Ps kUl' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ypw:Vp 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。
%Su, 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。
qp2&Z8S\D 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。
2g%p9-MO]I 下面就是产生这个functor的类:
U
)J/so) 2Z*^)ZQB GqD_6cdh template < typename Actor >
iKEHwm class do_while_actor
v)rQ4
wD: {
Pe?b#
G Actor act;
=\i{dj public :
2q%vd=T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}Z8DVTpX} L] !M1\ template < typename Cond >
d`4F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
P6u%-# } ;
Q ;$NDYV1 Ae>:i7.V )cYbE1=u8> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fb D 最后,是那个do_
OQh4MN#$ t(=Z@9)]4F }TwSSF|}3 class do_while_invoker
31~Rs?~f( {
=x}p>#o,J public :
Gw?$.@L'I6 template < typename Actor >
R const
Jn)DZv8? {
MUvgmJsN return do_while_actor < Actor > (act);
Yo[Pu< zR }
g\=e86 } do_;
3Tz~DdB [.c'22R6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
btWvoKO* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
::2(pgH 最后来说说怎么处理break和continue
#wfb-`,5&9 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。
~=Q Tv8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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