一. 什么是Lambda
k {_X%H/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r"x|]nvg^ 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,
4.$<o/M HUuL3lYka ?k<i e2 w(U-6uA class filler
Li(}_ {
4`)`%R $ public :
EpB2?XGA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3+@p } ;
`YVdIDl] YK!nV , f;!1=/5u- 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:
L#Uk= ^8Tq0>n? n"N!76 ~Os"dAgZFY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lZ.x@hDS JaoRkl?F 6Db1mvSe 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1Y6<i8 }` E5I&r4 Rx<m+= 2Vas`/~u~ 二. 战前分析
`*mctjSN 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。
jq
yqOhb4 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
*kY\,r&!P AP'UcA ~McmlJzJG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7dyGC:YuTL /* --------------------------------------------- */
-D?T0> vector < int *> vp( 10 );
xQ\/6| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{P"$;_Y"< /* --------------------------------------------- */
D+lzISp~e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+ ObP[F /* --------------------------------------------- */
7(rNJPrU~= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[tGAo/ /* --------------------------------------------- */
D^yZ!}Kl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-'BC*fV r /* --------------------------------------------- */
0ubT/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6S)$wj*w WF,<7mx=- `% k9@k. 6*8"?S' 看了之后,我们可以思考一些问题:
J@PwN^` 1._1, _2是什么?
~CIA6& 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。
wvBx]$SC 2._1 = 1是在做什么?
CE]0OY 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
:akEl7/& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6Qnerd%Ec ukHSHsR qgg/_H:;w 三. 动工
nd*9vxM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
23?\jw3w Wjc1 EW!2x bRT1~) {XH!`\ template < typename T >
@8E mY,{; class assignment
8z0j}xY% {
M]4qS('[ T value;
,r~pf(nz public :
teH.e!S assignment( const T & v) : value(v) {}
4Xi
_[
Xf template < typename T2 >
S+Z_Qf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
GEj/Z};;[b } ;
(jd)sf6Tj[ by!1L1[JTt j oDY 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Sm(X/P=z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)'3(=F$+l ATl.Qku@ 9Jd{HI= BOClMeA4 class holder
dZcRLLR {
RnC96"";R. public :
d/5i4g[q template < typename T >
/.B7y( assignment < T > operator = ( const T & t) const
0t[|3A~Q {
2z+Vt_%
return assignment < T > (t);
p vone,y2 }
kx&Xk0F_g } ;
Lf0Y|^!S_u .|W0B+Z8 2f>G 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:
"[M,PI!B Gu[G_^> static holder _1;
lz=$Dz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LA &W@ \) DJo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WO$9Svh8 而不用手动写一个函数对象。
VqGmZ|+8 Ey<vvZ 8CCd6)cG ]."~) 四. 问题分析
P`r@<cgb= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#tX\m; 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
iR}3 [ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_`3'D`s 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}dcXuX4{r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Age Xq:jp+WSG 五. 问题1:一致性
&/QdG= r + 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
A+Uil\% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*nJy mp]}-bR) struct holder
GF4k {
Sl,X*[HGd //
Mj&`Y
gW5a template < typename T >
u'Ja9m1 T & operator ()( const T & r) const
3ht>eaHi {
n^vL9n_N return (T & )r;
fLkZ'~e! }
N
zrHWVD } ;
LpRl!\FY$ B-'oB>| 这样的话assignment也必须相应改动:
(=#[om(A u\-WArntc template < typename Left, typename Right >
ueI1O/Mi class assignment
Su"9` {
T%0vifoQ_$ Left l;
o[Ojl.r< Right r;
I
ACpUB public :
.quui\I3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U`YPzZp_ template < typename T2 >
99W-sV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7G6XK } ;
)@lZ~01~d 2?vjj:P+h 同时,holder的operator=也需要改动:
#?=?<"*j yTt,/+I%gJ template < typename T >
\l)Jb*t assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j"G1D-S: {
2cv!85 return assignment < holder, T > ( * this , t);
g-G;8x'n }
R(YhVW_l ":=\ci]e% 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。
RNa59b 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hF m_`J&" GD*rTtDWn return l(rhs) = r;
]M^k~Xa 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。
G@$Y6To[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/~sNx !~sgFR8W template < typename Tp >
k55s-%Ayr class constant_t
OYnxEdo7 {
VN3"$@-POK const Tp t;
cD^`dn%$ public :
O5rHN;\_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
BhAWIH8@C template < typename T >
M$Sq3m`{! const Tp & operator ()( const T & r) const
k OYF]^uJ {
%63zQFk return t;
h"C7l#u }
U&F1}P$fb } ;
2pr#qh8 7Iz%Jty 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
d7,ZpHt 下面就可以修改holder的operator=了
Hlh`d N (RXOv"''= template < typename T >
n8h1SlK08 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\!-IY {
_LVwjZX[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
5hxG\f#}? }
V]E#N MH wjJ 同时也要修改assignment的operator()
4o/}KUu(* g5",jTn# template < typename T2 >
vR`#kxSdJ@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Go^a~Sf$ 现在代码看起来就很一致了。
8x)&4o@ =w&bS,a"y 六. 问题2:链式操作
4lM)ZDg 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,\){-H/n 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。
1w`]2 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。
"+0Yhr ? 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。
2OA0rH"v 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
cWp5' e]A #'5C*RO template < typename T >
9+i rf^D`O struct result_1
OBnf5*eJ {
0f_+h %%= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]n \Qa } ;
9N+3S2sBx& 7dm:L'0 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:
QD8.C=2R -RLY.@'d-M template < typename T >
ol[sX=5 * struct ref
UO1WtQyu,H {
o"kVA;5<G typedef T & reference;
v|K, } ;
:D|5E>o( template < typename T >
W?>C$_p C struct ref < T &>
[TW?sW^0 {
v[7iWBqJ typedef T & reference;
s'7PHP)LOJ } ;
xM+_rU
M|h "_f~8f`y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\X*Es.;|x ZXJ]== template < typename T >
|>Ld'\i8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Mzg zOM {
KD<smwXjG return l(t) = r(t);
4 ZUTF3 }
2\4ammwT 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
04j]W]8# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=8o$ ]\JLlQ}#H 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
hR4\:s+[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.S_7R/2(? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
VxP cC+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t6,bA1*5y 最后的布局是:
8mm]>u$ Add
=K\xE" / \
Yy 8?X9r. Divide 5
n%S%a>IQj / \
o){\qhLp _1 3
xCQLfXK7 似乎一切都解决了?不。
*2T"lpl 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。
2FVO@D 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。
"y9]>9:$- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X7~^D[X hEh` cBO template < typename Right >
4@mK:v% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=#Z+WD-E Right & rt) const
o*t4zF&n {
V+$^4Ht return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
im&Nkk4n@ }
)ep1`n- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ymW? <\AD, 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。
u*S-Pji,x 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。
/'l"Us},^! 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]P7u"1 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。
yg^ 4<A 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?
]3\%i2NM 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:O&2 gTQc=,3l3 template < class Action >
FKH_o class picker : public Action
KY'x;\0
g {
&v/>P1Z
G public :
`9Rj;^NJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
\zT{zO&! // all the operator overloaded
KaIkO8Dq0 } ;
~( ;HkT aN;c.1TY 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。
-`A+Qp) 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:
8yC/:_ML hDf!l$e. template < typename Right >
*}'3|e4w} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S]Qf
p, {
}Pm;xHnf& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S8,e`F }
pSl4^$2XR u_=^Bd Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_u9bZ' 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rU
|% 3^,p$D<T:, template < typename T > struct picker_maker
X@Bg_9\i {
[OYSNAs*y typedef picker < constant_t < T > > result;
[$D%]]/, } ;
|%g)H,6c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]p@q.P {
DP.Y<V)B typedef picker < T > result;
^
A J_
} ;
+7mUX M#.dF{%% 下面总的结构就有了:
Ms=N+e$n 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。
$YiG0GK<" 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。
)agrx76]3w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v:gdG|n" 至此链式操作完美实现。
(XNd]G +[`
)t/ m^o?{
(K 七. 问题3
9yK\<6}}QH 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。
7P:/ (P 'x,6t66*"l template < typename T1, typename T2 >
hiEosI
C ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{yFMY?6rf {
^8=e8O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*pYawT }
i3vg7V. yS.)l 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:
C'6c, `Ip``I#A template < typename T1, typename T2 >
20w4
'@sq
struct result_2
p:ubj'(U05 {
w$0*5n>) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
re fAgS!=q } ;
juA}7 p+;;01Z+_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5Y>fVq{U?; 这个差事就留给了holder自己。
b( ~#CHg -HvJ&O.V$ o]B2^Yq;x template < int Order >
DFQ`<r&! class holder;
TMD*-wYr template <>
rrSFmhQUk class holder < 1 >
^[VEr"X {
t9r
R>Y9 public :
K_fJ{Vc>O template < typename T >
Flaqgi/j struct result_1
\rY\wa {
e>Dux typedef T & result;
E %?>
%h } ;
Xdh@ ^` template < typename T1, typename T2 >
;;N#'.xD struct result_2
jfYM*% {
_^D -nk? typedef T1 & result;
rX22%~1 } ;
y]g5S-G template < typename T >
`('NH]^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l%qfaU2 {
} x
KvN return (T & )r;
em2Tet }
JyePI:B&)j template < typename T1, typename T2 >
M hjIE<OI= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+I@2,T(eG {
75iudki return (T1 & )r1;
{<zE}7/2- }
wj8\eK)]L } ;
BkB9u&s^ OKA6S* template <>
I5E5,{ class holder < 2 >
:4)lmIu {
Li+|%a public :
i "aQm template < typename T >
.uB[zJc struct result_1
C't%e {
}tJMnq/m($ typedef T & result;
nv3TxG } ;
?4t~z 1.f template < typename T1, typename T2 >
MfraTUxIo/ struct result_2
212 =+k {
]UrlFiR typedef T2 & result;
GS*_m4.Ry6 } ;
b/4gs62{k template < typename T >
N6v*X+4JH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y2PxC. - {
&zPM#Q return (T & )r;
u1|v3/Q- }
qc3?Aplj template < typename T1, typename T2 >
W+.?J
60 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PPh1y;D {
!q8A!P4|' return (T2 & )r2;
0Qg%48u }
;1k_J~Qei } ;
xM>dv5<E _he~Y2zFz xEB4oQ5 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> >。
iHWt;] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
mG%cE(j*D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1(kd3qX ?[
D6|gp return l(i, j) = r(i, j);
R=W$3Ue~, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w$749jGx _X)]/A%@ return ( int & )i;
!9^GkFR6n return ( int & )j;
+EZr@ 最后执行i = j;
we?t/YB= 可见,参数被正确的选择了。
QzYaxNGv JV!}"[ U}{\qs-z t !zxq9IhWR /sl#M 八. 中期总结
7VJf~\%1j 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6,]2;' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wDs#1`uTq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w$Mb+b$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l> >BeZ & aF'IJC dTVM
!= jw]IpGTt ,aa
%{ i{PX= 九. 简化
]o_E]5"jO 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。
p-/}@r3Z+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2aQ}|
` 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:
U7G|4( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<pUc(
tPoz +-*/&|^等
j MA%`*r 2. 返回引用。
_[
`"E' =,各种复合赋值等
98WJ"f_ # 3. 返回固定类型。
!v 3wl0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4 W+ nSv 4. 原样返回。
gwYTOs^ operator,
g:"Hg-s 5. 返回解引用的类型。
wD[qE operator*(单目)
wSs78c= 6. 返回地址。
fVBRP[, operator&(单目)
I3?:KVa 7. 下表访问返回类型。
l1RFn,Tzr operator[]
{K2F(kz?T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
" 2@Ys*e operator<<和operator>>
n]btazM{ Q1'D*F4 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。
<lLk(fC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p|w;StLy +'I8COoiv% template < typename Left >
.LNqU#a struct value_return
D%.<}vG {
5{6ebq55" template < typename T >
nzu
3BVv struct result_1
H
%PIE1_ {
Q_a%$a.rV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y'%_-- } ;
^F1zkIE :Ee5:S template < typename T1, typename T2 >
fKT(.VNq5 struct result_2
d>7bwG+k {
g:c
@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Th*mm3D6 } ;
%n#^#: } ;
RrqZ5Gonj qsL6*(S(r ?)5M3lV3k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8|,-P=%t G,i%:my7 下面我们来剥离functor中的operator()
gM3gc; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
LvS3c9|Aj =;xlmndT, return l(t) op r(t)
;
bDFrG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/7zy5 return op l(t)
%25_ return op l(t1, t2)
) uyh return l(t) op
Ljxn}):[ return l(t1, t2) op
Sq==)$G return l(t)[r(t)]
HM1y$ej return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h Tn^:%( PZl(S}VY 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9uREbip 单目: return f(l(t), r(t));
u]cnbm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2jx+q 双目: return f(l(t));
W.,J' return f(l(t1, t2));
efP2 C\ 下面就是f的实现,以operator/为例
OiY2l;68 ArU>./)Q struct meta_divide
BmUzsfD {
Xc5[d`] template < typename T1, typename T2 >
:<IW' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ikRIL2Y {
|,&!Q$<un return t1 / t2;
RN:#+S(8 }
*id|za|:k } ;
{UZli[W1 h?YjG^'9 这个工作可以让宏来做:
TJ5{Ee GV A?|cJ"N #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:7>Si% template < typename T1, typename T2 > \
1y"37;x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cuk2\> Xl 以后可以直接用
Nd!2 @?V4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"x$S%:p 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
.Na>BR\F
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
NV-9C$<n2! /9w}[y*E |H_)u 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
_zmx d8RpL{9\7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p
go\(K0 class unary_op : public Rettype
8rp-XiW {
= xX^ Left l;
BK d( public :
\
bT]?.si unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n"K7@[d Z ''P5B; template < typename T >
YJ16vb9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e<^4F%jSK {
kyo ,yD return FuncType::execute(l(t));
V!U[N.&$ }
lIFU7g A^p $~e\) template < typename T1, typename T2 >
hy )RV=X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xf]4!zE {
ia_8$>xW+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
VYAe!{[ }
4COf H7Al9 } ;
YKc{P"'/| \!V6` @0KC xBG1up<z 同样还可以申明一个binary_op
"\=_- ` >aWJ+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,6buo~?W: class binary_op : public Rettype
gq@."wHU {
N8{>M, Left l;
\4p<;$' Right r;
G\NCEE'A public :
+Ae.>%} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>SGSn/AJi er#=xqUY template < typename T >
X0$_KPn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Go67VqJr {
TnaIRJ\B return FuncType::execute(l(t), r(t));
aBC[(}Pb] }
YaT07X.(b ha),N<' template < typename T1, typename T2 >
>PJ-Z~O'
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LGMFv {
fIcv}Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;hZ@C!S: }
5nn*)vK { } ;
Bm7GU`j" -?'CUm*Od "}EbA3 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
f\^QV 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
WE7l[<b DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
an2Tc*=~l( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ZF/KV\Ag) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.e AC!R 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
I(CI')Q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,i,=LGn 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
nJya1AH; 下面是修改过的unary_op
Z7/dRc
{L eEnh- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k
WtUj class unary_op
>dl!Ep {
N9ufTlq
s Left l;
ybG)=0 !T{g& f public :
Z%R%D*f@y <<1oc{i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=KZ4:d5 l!=WqIZ template < typename T >
*^uj(8U struct result_1
&F}+U#H {
Chup %F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|@ HdTGD } ;
]>L]?Rm K5lp-F template < typename T1, typename T2 >
F%d"gF0qu struct result_2
;^*!<F%t9R {
`Vi:r9|P typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NHF?73: } ;
@7=D ]yu YM|S< template < typename T1, typename T2 >
J4g;~#_19 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"/fs%F {
h;KK6*Z*$E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
S\ZAcz4 }
NLl~/smMS G~L?q~b template < typename T >
`RcNqPY#S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RX1{?*r]Z {
4g9b[y~U return OpClass::execute(lt(t));
srLr~^$j[ }
&^_(xgJL (O2HB-<rY } ;
eeZysCy+DY N0[I2'^. Ol9fwd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
36a~! 好啦,现在才真正完美了。
PuJ{!S\T7 现在在picker里面就可以这么添加了:
Vcq?>mH&T { NJ>[mKg template < typename Right >
9VE;I:NO3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
H@ms43v\ {
QP%Fz#u` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ek)(pJ(+# }
)<F\IM 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
L"I] mQvd ?ljod6 Ne7{{1 n;-r
W;ZO _%vqBr* 十. bind
+[/r^C 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
NCFV 先来分析一下一段例子
>}{-! Td1ba ^J *v ^"4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Sp,Q,Q4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O + &
xb bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!(K{*7|h 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
xPup?oP > 我们来写个简单的。
-0da"AB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'5/}MMT 对于函数对象类的版本:
MK" Zw][c7% template < typename Func >
x,gE$dNzy struct functor_trait
u^zitW!X$ {
4E\ntufo typedef typename Func::result_type result_type;
V55J[s*6! } ;
=awO63j> 对于无参数函数的版本:
!muYn-4M rDX'oP: template < typename Ret >
{IHK<aW struct functor_trait < Ret ( * )() >
aSkx#mV {
cC^C7AAq^ typedef Ret result_type;
;kW}'&Ug } ;
F ssEs!# 对于单参数函数的版本:
UX`DZb+^ #6sC&w3 template < typename Ret, typename V1 >
*P R_Y=v% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.l=*R7~EU {
Z/= %J3f typedef Ret result_type;
LDEW00zL } ;
`uZv9I" 对于双参数函数的版本:
BDkBYhz;7 }K80G~O2< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^Lmc%y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C'czXZtn {
nQ17E{^pR typedef Ret result_type;
<yI,cM<c } ;
C%_ 等等。。。
(}1v^~FXj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`m3QT3B +^ DRto= template < typename Func >
R:OU>HsdX struct func_return
} .3]
{
QrckTO template < typename T >
RC{Z)M{~ struct result_1
pl x/}ah8 {
~8xh0TSi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)d(0Y<e@ } ;
kq%gY d&T6p&V$ template < typename T1, typename T2 >
=Xy`"i{`( struct result_2
Z1$];Q\cX {
XMEK5Z9Dd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fb"J Bc}X } ;
6~F#F)C' } ;
c Z6p^ P%+or * Wda\a.bXT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
P"9@8aLB mKq<'t]^k template < typename Func, typename aPicker >
]\RSHz class binder_1
*$Lz2 ] {
Z-t}6c'Kg Func fn;
:-u-hO5*8 aPicker pk;
G?-`>N-u public :
Vv]$\`d# Q5y
q"/=[a template < typename T >
e-iYJ? struct result_1
,V33v<|wc {
J7ktfyQ0W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`xX4!^0Hm } ;
Xvu) P
0Efh?oZ template < typename T1, typename T2 >
Y$x"4=~ struct result_2
R] Disljq {
"VDk1YX_&l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G&@-R{i } ;
I[=Wmxa?r nGx ~)T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9eGCBVW:* ?UZ$bz template < typename T >
:_^0'ULP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E#<7\p> {
oE!hF }O return fn(pk(t));
}0BL0N`_ }
NqT1buU# template < typename T1, typename T2 >
ApG'jN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gHvW
e {
#juGD9e return fn(pk(t1, t2));
7sud/*+F }
Sf'i{xye } ;
$-$5ta{s v~V;+S=gz X:G&5 一目了然不是么?
QJ a4R 最后实现bind
hGed/Yr B:O+*3j '!wPnYT@D template < typename Func, typename aPicker >
^V<J69ny|9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6%ZHP? {
H_?;h-Y] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1UW s_|X! }
e(}oq"'z k;;nE o~6 2个以上参数的bind可以同理实现。
WYwzo V- 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。
d&aBs++T #D`S 十一. phoenix
*CeQY M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;Ze"<U 5jn$7iE` for_each(v.begin(), v.end(),
,VKQRmd (
{A]k%74-a do_
0rk u4T [
.Lojzx cout << _1 << " , "
20rN,@2< ]
GFdZ`i .while_( -- _1),
ZR/R'prW cout << var( " \n " )
ATMc`z:5T )
>"cr-LB );
<\, &:< UvPp~N7, 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:
gf0PMc3l 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
x1Nme%%& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
v[R_S 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$Hp.{jw 5R,la\!bQ h`?y2?O template < typename Cond, typename Actor >
Hs[}l_gYn class do_while
tCZpfZ@+= {
`GvA241 Cond cd;
'rS'B.D Actor act;
WYSck&9 public :
T?H\&2CLT template < typename T >
KU+( YF$1 struct result_1
d@-wi%,^ {
YO)')& typedef int result_type;
i[^k.W3gf } ;
1KW3l<v-6 HR[Q
?rg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5{')GTdX> "w*@R8v template < typename T >
ob0~VEH- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B^Xy0fq {
R `;o!B}[ do
H \r `7 {
*I=_*LoG2 act(t);
-"F0eV+y }
|xq}'.C while (cd(t));
M|U';2hZN: return 0 ;
%v]7BV^%6 }
ER{yuw } ;
BwJNi6, PPN q:, \C|;F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
w3<Z?lj: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
EtGH\?d~] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?Rlgv5P! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Y.E?;iS 下面就是产生这个functor的类:
wOjv[@d DWuRJ ?#4+r_dP template < typename Actor >
bKYY{V55 class do_while_actor
AvZXRN1:' {
,MRvuw0P Actor act;
* !X4P public :
Z%Vr+)!4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?hKm&B;d 6%>/og\% template < typename Cond >
_~ v-:w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w-lrnjs } ;
^Ss<X}es- !@( M_Z' 77``8, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6!Qknk$ 最后,是那个do_
YQ52~M0L o1U}/y+R\ w.tW=z5 class do_while_invoker
>
9o{(j {
j?( c}!} public :
?J<T template < typename Actor >
:H{Bb{B% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i9KTX%s5^ {
Ga.0Io&}C return do_while_actor < Actor > (act);
<p09oZ{6 }
[qiOd! } do_;
INOH{`}Ew N9pwWg&<+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&1=g A.ZR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t{~@I 最后来说说怎么处理break和continue
Hv3W{| 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。
(e(Rr4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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