一. 什么是Lambda
lx_jy>$}r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{U@&hE
- 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
JAJo^}}{b 9eO!_a^ *`$Y!uzG:\ 2L"$p? class filler
J&Ig%&/ {
1bjhEOW public :
.<&o, D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g(Q)fw } ;
5-'jYp/ hM$K?t 0'8_:|5 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:
[ u7p:?WDW c1 aCN E_sKD ybj Mh
[TZfV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>%Rb}Ki4 s
zBlyT U8TH} 9Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
XG_h\NIL ;#-yyU ]^aOYtKX 3sr>?/>: 二. 战前分析
u\-WArntc 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。
-Pds7}F8 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
ZqT8G I
ACpUB Rdb[{Ruxb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/$a>f>EJ /* --------------------------------------------- */
)@lZ~01~d vector < int *> vp( 10 );
uWm,mGd9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W)F<<B, /* --------------------------------------------- */
%#5\^4$z|N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\3nu &8d /* --------------------------------------------- */
+5:Dy,F= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>4I,9TO /* --------------------------------------------- */
]M^k~Xa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`N;}Gf-' /* --------------------------------------------- */
KmF"Ccc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
tc-pVw:TV {WokH;a/ O5rHN;\_ d_t> 看了之后,我们可以思考一些问题:
x?10^~R 1._1, _2是什么?
<4lR 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。
Ih Yso7g 2._1 = 1是在做什么?
hA?Flq2QV 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。
LWH(bs9U 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。
C:r@)Mhq j ?c"BF. r'|V z*/h 三. 动工
1co;U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4KbOyTQ uGXN ciEp` Go^a~Sf$ g=ehAg template < typename T >
tW^oa class assignment
xi+bBqg<.K {
+qPpPjG; T value;
seQSDCsvw* public :
c<k=8P assignment( const T & v) : value(v) {}
Np2I*l6W template < typename T2 >
2SjH7
' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vJ
+sdG } ;
egXHp<bqw ^l,(~03_ _cRCG1CJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
OM>,1;UH] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
H[WsHq;T+9 Tasmbo^mAF Etj0k}
A `j#zwgUs class holder
3p+V~n.+ {
@p$Nw.{' public :
(&Kv]-- template < typename T >
I ~U1vtgp assignment < T > operator = ( const T & t) const
Vx
Vpl@ {
mRurGaR return assignment < T > (t);
6D\$K }
c 5%uiv] } ;
*XU2%"Sc ?DGe}?pX 5n0B`A 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:
"^froQ{"T $q|-9B static holder _1;
xS'Kr.S
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ro n-v"! n%S%a>IQj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f,} (=
u 而不用手动写一个函数对象。
Xf YbWR BNw};.lO cb3Q{.-.# mG*ER^Y@D 四. 问题分析
ke)}JU^" 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。
QomihQnc 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。
G`e!Wv C 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Oxp!G7qfo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Dq~\U&U\$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6/3oW}Oo `x:O&2 五. 问题1:一致性
}> ]`#s 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?|
RxYC]R^78 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|muZv!,E )z_5I (?& struct holder
dFl8 'D {
-`A+Qp) //
H[Q3M~_E template < typename T >
E)iX`Xq|0{ T & operator ()( const T & r) const
ujf]@L? {
\v_R]0m\ return (T & )r;
Bfu/w }
RI3GAd
} ;
VZ]}9k m7|S'{+! 这样的话assignment也必须相应改动:
[y&uc ET[>kn^# template < typename Left, typename Right >
iOB*K)U1 class assignment
5D < {
O9P4r*prA Left l;
5|A"YzY# Right r;
$YiG0GK<" public :
n#S?fsQN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(XNd]G template < typename T2 >
H-qbgd6&>R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Od+nBJ
} ;
#OwxxUeZ = G>Y9Sc 同时,holder的operator=也需要改动:
)tx2lyY: 0O?\0k;o template < typename T >
AbL(F#{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
N *,[(q {
"9IR| return assignment < holder, T > ( * this , t);
nH}V:C }
)S9}uOG# .umN>/o[ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
s_P[lbHt. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)Vo%}g?6! zHD8\* return l(rhs) = r;
Jow{7@FG 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
lXRB"z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e\._M$l v.53fx template < typename Tp >
\rY\wa class constant_t
W/.n
R[! {
Xdh@ ^` const Tp t;
m A('MS2 public :
3uL$+F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,U~in)\
U template < typename T >
\j4!dOGZ const Tp & operator ()( const T & r) const
Rl'xEtaN {
JyePI:B&)j return t;
#n+sbx5~7 }
lNMJcl3 } ;
p.5 *`, ) Ym#io] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
AMN`bgxW 下面就可以修改holder的operator=了
uT
Y G/O CoV@{Pi template < typename T >
Yc5<Y-W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}tJMnq/m($ {
-|P7e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KVHK~Y-G }
]UrlFiR $#_^uWN-M 同时也要修改assignment的operator()
/U>8vV+C `FK qVd template < typename T2 >
)>]SJQ!k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N@"e^i 现在代码看起来就很一致了。
r#d]"3tH kdMB.~(K= 六. 问题2:链式操作
JEfhr 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~]BR(n 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
sA
}X)aP 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
NJKk\RM@7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
1?r$Rx<R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=|d5V% mK R=W$3Ue~, template < typename T >
.yb8<q s struct result_1
4-\4G"4 {
Koz0Xy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M+4S >Sjw } ;
r<*Y1;7H' 72y!cK6 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
G+iJS!= "?YpF2pD template < typename T >
vf`] struct ref
}J=z O8OL {
l> >BeZ typedef T & reference;
NmN:x&/ } ;
XB%`5wwd template < typename T >
,aa
%{ struct ref < T &>
=PoPp {
s'@@q typedef T & reference;
@T-}\AU } ;
b;I!CyD &J=x[{R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.gI9jRdKw ,-BZsZ0~ template < typename T >
q5w)i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Iq47^ {
taOsC!Bp return l(t) = r(t);
N?Ss/by8Sg }
;}k_2mr~ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3K_!:[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
..^,* c>Ljv('bj 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
B Zw#ACU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
upH%-)%' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@aGS~^Uh +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,<-a 6 最后的布局是:
z~a]dMs"(P Add
ZZ6F0FLXJ / \
fI0L\^b% Divide 5
YJwz*@l / \
FkT% -I _1 3
Xq%!(YD| 似乎一切都解决了?不。
?|Mmz@ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
RbNRBK!{ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
cl-i6[F OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
wwmODw<tT %x7l`.)N template < typename Right >
x]U (EX`t$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#$%gs] Right & rt) const
Sq==)$G {
-/&6}lD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k
.l,>s`! }
|wj/lX7y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rQ$A|GJ L 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。
W.,J' 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。
g^En6n) 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。
(jYs_8; 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。
Dl/_jM 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?
\9k{"4jX\ 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:
tg5jS]O $Y0bjS2J template < class Action >
@;,O V&XYn class picker : public Action
(A&@
< {
h?YjG^'9 public :
C 127he picker( const Action & act) : Action(act) {}
HNuwq\w // all the operator overloaded
MgMLfgt"V } ;
v981nJ>w, |2 wff? 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。
n8G#TQrAE 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:
1I^Sv X7c*T / template < typename Right >
16Gv?
I
h picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
FVQWz[N {
\
bT]?.si return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'7*=m^pc }
Em"X5>;4 F5<{-{Ky Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dju&Ku
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。
A^p $~e\)
=;/h{
t template < typename T > struct picker_maker
\+AH>I;vO {
My`%gP~%g typedef picker < constant_t < T > > result;
.RWBn~b#I } ;
xBG1up<z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
: }IS=A {
L2h+[f typedef picker < T > result;
\4p<;$' } ;
BVNh>^W5B v/haUPWF\ 下面总的结构就有了:
XbOL/6V ^[ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
BmJ?VJ}Y picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
5#F+-9r picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?3Fo:Z`@F 至此链式操作完美实现。
N+V-V-PVk 68!fcK ;hZ@C!S: 七. 问题3
sq^"bLw 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
(os7Q? ;i#gk%-
2 template < typename T1, typename T2 >
]/']{*T1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C/Z"W@7#; {
<FK><aA_i* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fytx({I
.a }
^>p [b )AoFd> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
k
WtUj .2P?1HpK template < typename T1, typename T2 >
X m3t
xp# struct result_2
F1=+<]! {
<<1oc{i typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1m)/_y~1
k } ;
/fq6-;co+ !tdfTf$ 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?
1W
g8jr's 这个差事就留给了holder自己。
lBdF9F< K0g:Q*J- ,H?p9L; qp template < int Order >
>cNXB7]E> class holder;
4Dia#1$:J template <>
v^pP&
<G class holder < 1 >
dL`
+^E> {
#0D.37R+k public :
`[&2K@u template < typename T >
pQ Y> struct result_1
wVOL7vh {
.[fz x` typedef T & result;
eNFUjDm } ;
DV\ei") template < typename T1, typename T2 >
'5U$`Xe1 struct result_2
0?xiG SZV {
C#&6p0U typedef T1 & result;
)''wu\7A)' } ;
o
z{j2% template < typename T >
u&XkbPZ%4c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H@ms43v\ {
%},G(> return (T & )r;
WtfOE@h }
rb'Gve W[ template < typename T1, typename T2 >
P{!:pxu[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}GDG$QI]K& {
+[/r^C return (T1 & )r1;
8M9\<k6 }
t1{}-JlA } ;
#cG479X" |S:!+[ template <>
FT>~ES]cQd class holder < 2 >
FraW6T}_ {
)K>@$6H+2 public :
78CJ template < typename T >
Lu 39eO6 struct result_1
6QXQ<ah" {
q)ql]iH typedef T & result;
kO_XyC4( } ;
H#6^-6;/ template < typename T1, typename T2 >
;nKHm struct result_2
?_>^<1I1 {
kdh9ftm*\ typedef T2 & result;
-5v.1y=!L } ;
7b,,%rUd template < typename T >
!5%5]9'n@* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]Y&)98 {
+c8AbEewg return (T & )r;
KzX
,n_`an }
$7&l6~sMQ template < typename T1, typename T2 >
r`R~{;oT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`m3QT3B {
V9j1j}
r return (T2 & )r2;
^I<T+X+< }
`XSc > } ;
mzE$aFu8 TDFO9%2c M2E87w 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> >。
gMBQtPNM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ivt} o_b* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aaz"`,7_ vdT+,x` return l(i, j) = r(i, j);
^jha:d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x`+
l# uOl(-Zq@ return ( int & )i;
hK39_A- return ( int & )j;
qE`:b0FT 最后执行i = j;
=Esbeb7P 可见,参数被正确的选择了。
ri<'-w i qTTn51 JC&6q>$ #K#Mv/ !jAWNK6 八. 中期总结
<,@H;|mZ 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:
n4WSV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6mBDd>`0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qb?y@>-[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9eGCBVW:* ]D{c4)\7C| gj[ >p=Wn AJ\VY;m7F 3V/_I<y gp$EXJ= 九. 简化
a:yB%:2 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。
?-8y4
Ex 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rT f lk 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:
v~V;+S=gz 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
tg7C;rJ +-*/&|^等
n5egKAgA 2. 返回引用。
[xtK"E# =,各种复合赋值等
ZI58XS+ 3. 返回固定类型。
5;FP.{+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
uX<+hG.n} 4. 原样返回。
wTTTrk operator,
ezcS[r 5. 返回解引用的类型。
\|eJJC operator*(单目)
Mx/h?}u; 6. 返回地址。
|?x^8e<* operator&(单目)
v#<\:|XAg 7. 下表访问返回类型。
[as-3&5S operator[]
.Lojzx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Job/@> ; operator<<和operator>>
N@cMM1 nU}~I)@V 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。
@Pxw hlxa 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*he7BUO 2;~KL-h0TK template < typename Left >
cy1\u2x_` struct value_return
z@!^ow)`J {
T(Y}V[0+ template < typename T >
WYSck&9 struct result_1
R'G'&H{N {
@<vF]\Ce typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Sdgb#?MR| } ;
X,>(Y8 5{')GTdX> template < typename T1, typename T2 >
&bB6}H( struct result_2
$!a?i@ {
M'^(3#ZU typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k?^%hO>[ } ;
cICHRp&& } ;
iH[E=
6* 9n_ eCb)H ZR1+
O8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\C|;F 4w@v#H@ 下面我们来剥离functor中的operator()
NeY"6!;k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rW[SU: 0[lS(K return l(t) op r(t)
u/} xE7G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N].4"0Jv-D return op l(t)
y0;,dv] return op l(t1, t2)
fb/qoZ return l(t) op
B9wp*:. return l(t1, t2) op
Q5g,7ac8L return l(t)[r(t)]
pNuqT* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9KXym } =Qyqfy*@D? 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:
-=}b;Kf- 单目: return f(l(t), r(t));
H;qJH1EdD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
C+`xx('N9 双目: return f(l(t));
?k"0w)8 return f(l(t1, t2));
9-b 8`|s 下面就是f的实现,以operator/为例
Ex6o=D2 dnix:'D1 struct meta_divide
NJ<N %hcjK {
6Hda]y template < typename T1, typename T2 >
2@fa
rx: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AhR0zg {
pOKeEW<q return t1 / t2;
)qmFK
.;% }
N^lAG"Jao[ } ;
{b2 aL7 :v_w!+,/ 这个工作可以让宏来做:
w m19T7*L 0:. 6rp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#J\s%60pt template < typename T1, typename T2 > \
V#NtBreN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rfX=*mjt 以后可以直接用
TQ?#PRB DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"(<%Ua 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
)&Mq,@ (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。。。)
/,X7.t_- y=#j`MH{> g**5z'7 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
0TmZ*?3!4 YIO.yN"0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/w0w*nH class unary_op : public Rettype
Si]X
rub {
dkpQZXi9% Left l;
3
&Sp@, public :
1 )'Iu`k/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!O 8.#+ 9ZhDZ~)p, template < typename T >
i+I0k~wY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$C$ub&D
~" {
jccOsG9;_ return FuncType::execute(l(t));
3[.3dy7,Z }
[8TS"ph> .'&V#D0 template < typename T1, typename T2 >
2
ZK%)vq0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bLco:-G1E1 {
L ?Cjo4xS return FuncType::execute(l(t1, t2));
pjdo| }
(Igu:= } ;
KJX>DL 9\ zQ_z7FJCB a MsJO*;> 同样还可以申明一个binary_op
2qjyFTT %0zS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
` .$&T7 class binary_op : public Rettype
']h
IfOD"r {
!?b/-~o7S Left l;
'B,KFA< Right r;
},s_nJR:8 public :
E<k^S{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7gr^z)${J W"t"X ~T3 template < typename T >
w&5/Zh[~~L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q~M2:SN@X {
+|0 t return FuncType::execute(l(t), r(t));
O+b6lg)q }
!=y Q)l2 kP?_kMOx template < typename T1, typename T2 >
TL'0T,Jo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cWM: {
O"iak return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~
aA;<# }
+99Bi2H}o } ;
h1-Gp3# [8z&-'J= #a'r_K=ch) 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
U!Mf]3
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~of,,& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T%~SM5 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。
6]ZO'Nwo 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G
B&:G V 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。。。
x_W3sS]ej 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#j.FJFGX 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)
%6HX*_Mr& 下面是修改过的unary_op
5*1#jiq _D
JCsK| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`;/XK,m- class unary_op
gwq`_/d} {
dm& /K
4c Left l;
7_%2xewV| Fv@tD4I> public :
,Z5Fea 3.FR C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7UDq/:}Fo )cKj iXn template < typename T >
e96#2A5f struct result_1
}Aw47;5q; {
])UwC-l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+4HlRGH } ;
2rmNdvvrk x{?sn template < typename T1, typename T2 >
M}KZG'7 struct result_2
8JP6M!F# {
QoWR@u6a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'e85s%ru } ;
;AJ<
LC om>VQ3 template < typename T1, typename T2 >
r,"7%1I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x G ^f {
Vmtzig3w[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o$t
&MST?i }
IX.sy >j:|3atb template < typename T >
qCQu^S' iD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.jaZ|nN8` {
%",ULtZ+ return OpClass::execute(lt(t));
>>j+LRf* }
#fN/LO |@ *3^' } ;
sS|<&3 aP_3C_ mYzcVhV 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
E[ 0Sst x 好啦,现在才真正完美了。
|eF.ZC)QWh 现在在picker里面就可以这么添加了:
RQ|?Ce", #w;;D7{@m template < typename Right >
CWBbSGk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M/l95fp {
=EWD
|< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
d=F)y~&' }
GZS{&w! 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
jzQ I>u ]` K[W & 8;0^'Qr8 xY+A]Up|w GBW 7Y 十. bind
soDfi-2o3 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
{o {#]fbO% 先来分析一下一段例子
QU,?}w'?d C`pan /t PK8V2Ttv int foo( int x, int y) { return x - y;}
.jCk#@+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y/H8+0sEk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Rn8#0%/Q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%![4d;Z%x 我们来写个简单的。
pRmE ryR(U 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F;
0Dp
对于函数对象类的版本:
9a-]T=5Ee w2'
3S#nZ template < typename Func >
~O8]3+U struct functor_trait
^,>}%1\ {
^T=5zqRD typedef typename Func::result_type result_type;
I ;l`VtD } ;
r^e-.,+ 对于无参数函数的版本:
RBPYGu'6B JLt{f=`%F template < typename Ret >
^g\h]RD} struct functor_trait < Ret ( * )() >
V`U/'N-ay {
Xp.|.)Od typedef Ret result_type;
V.+DP } ;
i;gw=Be 对于单参数函数的版本:
{XyG1 *%;6P5n% template < typename Ret, typename V1 >
5QNBB|X@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
l8eT{!4 {
+ESX.Vel typedef Ret result_type;
*'s&/vEy } ;
Z5 w`-# 对于双参数函数的版本:
^o,y5, ;I[. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
jD$;q7fB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_ak.G= {
Uzy;#q typedef Ret result_type;
}x>}:"P;W } ;
&?&'"c{;m 等等。。。
XT\Td}> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)WzGy~p8K x A@|I# template < typename Func >
i+kFL$N struct func_return
O(b"F?
w {
3(>(lk template < typename T >
g9RzzE! struct result_1
N^)<)? {
UXXqE4x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e<&_tx } ;
3uB=L7. Nn~tb2\vk template < typename T1, typename T2 >
My`josJ`Pb struct result_2
XY&]T'A {
ZdJVs/33Vn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[J[ysW})W } ;
NXC~#oG } ;
"H/2r]?GT E1mI Xd;. xF\}.OfWG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b6rzHnl{ 3}.mp}K5 template < typename Func, typename aPicker >
][T9IAn class binder_1
)j)y5_m {
*)}Ap4[ Func fn;
R(n0!h4 aPicker pk;
o}j_eHl{
public :
+3~Gc<OO $A5B{2 template < typename T >
.j+2x[`l struct result_1
mYsuNTx!. {
=l?"=HF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\6nQ-S_ } ;
8H$@Xts oK(W)[u template < typename T1, typename T2 >
VygXhh^7\ struct result_2
GT1 X {
O #uaGziFf typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l72ie } ;
_z_3%N
ZQJw2LA gO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qU
/Wg |n-a\ template < typename T >
eF gb6dSh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>k&lGF<nl {
D;
35@gtj return fn(pk(t));
*6\`A!C }
zN729wK template < typename T1, typename T2 >
F~uA-g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p1`'1`.3 {
~n]2)>6 return fn(pk(t1, t2));
!A ydhe
}
#/
gme } ;
*Tlws %lqG* dRx0 BR0p0% 一目了然不是么?
\VhpB
最后实现bind
Ms$7E _c7 s'fcAh,c6 template < typename Func, typename aPicker >
'=G<)z@k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uBL~AC3>O {
/v5g;x_T return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Q/9vDv }
~?8x0 ]qP}\+: 2个以上参数的bind可以同理实现。
5F_:[H =
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
gCBZA;/ !?>p]0*< 十一. phoenix
hcqmjqJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zv7$epDUz 0_xcrM for_each(v.begin(), v.end(),
3E2.v5* (
2*",{m do_
PFn[[~5V [
cd%g]T)#1 cout << _1 << " , "
x`|tT%q@l ]
:aFpz6< .while_( -- _1),
=rtA{g$)+ cout << var( " \n " )
Vgb>3]SU )
7J_f/st );
x[uXD l?<z1Acd& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(/P&;?j 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
YV!V9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I z=w2\r 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DO,&Foh\ ,ce^"yG />I8nS}T template < typename Cond, typename Actor >
YbBH6RZr class do_while
&-)Y[#\J
{
o 0
#]EMr Cond cd;
O)Dw<j) Actor act;
~ai'
M# public :
< 3+&DV-<N template < typename T >
]mT}
\b struct result_1
:Ty*i {
=]mx"0i[ typedef int result_type;
e(% Solkm? } ;
cQ ;Ry!$ +rO<'H:umJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(eE}W~Z ,ST.pu8N. template < typename T >
05LQh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g*imswj7 {
7Cp_41._ do
cW^)$>A {
G6bg ~V5Q: act(t);
To?
bp4 }
G")EE#W$} while (cd(t));
X[Gk!dr# return 0 ;
0\^2HjsJ }
;@s~t:u } ;
/\I%)B47^9 V
*y B;je|M!d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
80>!qG 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。
Y.
tFqzo3 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。
2/N*Uk 0 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。
)Dpt<}}\ 下面就是产生这个functor的类:
-s "$I:v ]arskmB] &J M;jSz template < typename Actor >
oF^hq-xcP class do_while_actor
MCG~{#` {
>g2.z> Actor act;
6^u(PzlA|~ public :
[ i#Gqx>'w do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N\&;R$[9: Y\\nJuJo template < typename Cond >
Ls*=mh~IY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
X;>} ;LiK } ;
mj|9x1U) qEz'l'%( U8z"{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
y@JYkp>I 最后,是那个do_
ZfikNQU9r r!iuwE@ S`KCVQ>V class do_while_invoker
k<qH<<r* {
Z+7S,M public :
:h~!#;w_ template < typename Actor >
"r+<=JU>OV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
u;}B4Rx {
J< M;vB) return do_while_actor < Actor > (act);
V1;-5L75 }
;d40:q< } do_;
L9)&9
/f 4iW2hV@m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
iKY&gnu" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&r%3)Z8Et 最后来说说怎么处理break和continue
V|7CYkB8 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。
v%[mt`I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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