一. 什么是Lambda
U2\g
Kg[-Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Z)<ljW 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,
%Ui&SZ\ 'e_^s+l)a GKu@8Ol-wu Z@>hN%{d+g class filler
wASgdGoy {
kzny4v[y public :
?wt%e; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@(Wx(3JR?} } ;
@G+Hrd6 <f%JZ4p* xPWzm
hF 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:
!*HH5qh6 TUHC[#Vb? f]L`^WU
W(Z_ac^e[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j$'L-kK+ zPEx;lO$ jku_0Q0*? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vQ>x5\r5O_ 0+jR,5| X|^E+
`M4 ,+-l1GpL 二. 战前分析
8u
Tq0d6( 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。
X1?7}VO 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
=kH7 DygMavA. Q*&>Ui[& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e`
Z;}&
, /* --------------------------------------------- */
rCR?]1*Z
vector < int *> vp( 10 );
(Gr8JpV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O]>9\!0{ /* --------------------------------------------- */
4|YCBXWh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r1b{G%;mJ /* --------------------------------------------- */
h[b5"Uqj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@]P#]%^D2 /* --------------------------------------------- */
3}e-qFlV8, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CG*eo!Nw /* --------------------------------------------- */
3B!lE(r%J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Cx2s5vJX4p wi^zXcVj $"1Unu&P Aw9se"d 看了之后,我们可以思考一些问题:
z )s{>^D 1._1, _2是什么?
W+36"?*k3 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Q ]]}8l2 2._1 = 1是在做什么?
<@6K( 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3>YG Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
SxMmy
*yKw@@d+p F^.w:ad9< 三. 动工
@{ *z1{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
o7 ^t-
L "| cNY_$&s d
4w+5H"u CB_ww= template < typename T >
ts%XjCN[ class assignment
7s@%LS {
WP[h@#7< T value;
4>eY/~odq] public :
!)gTS5Rh: assignment( const T & v) : value(v) {}
B64L>7\>` template < typename T2 >
,<R/jHZP9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2Z K:S+c } ;
Y5?*=eM *"Yz"PK ,rj_P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Qz)1wf'y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xj`ni G .|W0B+Z8 &x6Z=|Ers E0; }e
class holder
Br^4N9 {
tmT/4Ia public :
C#{s[l \] template < typename T >
nAIV]9RAZ% assignment < T > operator = ( const T & t) const
29 {Ep {
0,$eiY)u$ return assignment < T > (t);
~2u~}v5m7 }
1AMxZ (e } ;
K"4m)B~@Y QJiU"1 Y3@\uM`2# 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:
Xi"+{6
S. my" j static holder _1;
y"zgpqJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K;kaWV Bh3N6j+$d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$>Md]/I8 而不用手动写一个函数对象。
#-vuY#gs XgRrJ. Wmri% V&nTf 100 四. 问题分析
.m%/JquMFM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
E57:ap)/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
6r 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
);EW(7KeL
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}]O*
yFR{j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
OXu*wl(z pT3p!/pl3 五. 问题1:一致性
tuH8!. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Itq248+Ci 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7>
~70 <[iw1> struct holder
*Iy5 V7`KU {
5?6U@??] //
D<=x<. template < typename T >
R>Q&Ax T & operator ()( const T & r) const
Ja1[vO"YgP {
8 KDF*%7' return (T & )r;
'dJ#NT25 }
{Yq"%n'0 } ;
EJC{!06L'/ c%|K
x 这样的话assignment也必须相应改动:
Jv_KZDOdk 'Mp8!9=& template < typename Left, typename Right >
st~
1[in class assignment
8{DZew / {
;rwjqUDBz Left l;
<X>lA Right r;
dL{zU4iUR public :
7b>FqW)% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aC$-riP,?' template < typename T2 >
Y]>!uwn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'+?L/|' } ;
6<aZr\Ufg 4#<r}j12z 同时,holder的operator=也需要改动:
hd+(M[C<9 `N;}Gf-' template < typename T >
( X(61[Lu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
YY{0WWua {
>i&"{GZ return assignment < holder, T > ( * this , t);
[/Q .MmnL }
^(}D `Wc"Ix0 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。
ZiR },F/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z=\y)'b etnq{tE5 return l(rhs) = r;
)y~FeKh 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。
%@C(H%obWd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
V2Iqk]V%y FKYPkFB template < typename Tp >
+Cs[]~ class constant_t
KMs[/|HX\ {
#kGgzO const Tp t;
U`)\|\NY public :
C:r@)Mhq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?+3vK=Rf} template < typename T >
+#* F"k( const Tp & operator ()( const T & r) const
qKt*<KGeY {
*?? !~RE return t;
1co;U }
R7'6#2y } ;
x}^:Bs+j
IBP3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
JAt$WW{ 下面就可以修改holder的operator=了
6YErF| 8|]r>L$Wk template < typename T >
o7:~C] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
RN,5>.w {
8>R 75dw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gKPqWh }
uUhqj.::<Y 6[.#B!;9 同时也要修改assignment的operator()
f$7Xh~ #|92+ template < typename T2 >
k4n4BL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
CBkI!
In2 现在代码看起来就很一致了。
cj[a^ ZH 4n9".UHh 六. 问题2:链式操作
!O*'mX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iX&eQ{LB 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
g4eEkG`XTS 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5{z muv: 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
\C{Dui)F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7dm:L'0 _DDknQP template < typename T >
c[IT?6J4 struct result_1
`s )-
lI {
|2L|Zp& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o"kVA;5<G } ;
`j#zwgUs :D|5E>o( 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
W?>C$_p C [TW?sW^0 template < typename T >
v[7iWBqJ struct ref
s'7PHP)LOJ {
xM+_rU
M|h typedef T & reference;
{/)q= } ;
,H)v+lI template < typename T >
v3*y43 struct ref < T &>
ZXJ]== {
|>Ld'\i8 typedef T & reference;
B5A/Iv)2 } ;
~vb yX *XU2%"Sc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N1',`L5 X_3*DqY template < typename T >
-n:~m
p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
AT:L&~O. {
i?3~Gog return l(t) = r(t);
" jBc5* }
u?Uu>9@Z 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。
)X2/_3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
jW8,}Xs ?lPn{oB9" 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
`MLOf _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]Pp}=hcD _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p{vGc-zP. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_Xqa_6+/ 最后的布局是:
w=QlQ\ Add
m{w'&\T / \
sk%Xf, Divide 5
69"4/n7B? / \
u\y$< _1 3
GXnrVI 似乎一切都解决了?不。
;],Js1m 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
3|0wD:Dy 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
` ;}w!U OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
^\f1zg9I hNRN`\5Z template < typename Right >
mXPA1#qo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-u$U~?|` Right & rt) const
{aVRvZH4 {
Nd h return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6/3oW}Oo }
W]W[oTJ5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
si,)!%b 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。
?onEqH> 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。
5$?)f&M 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
rJM/.;Ag 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
b|DiU} 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
v,L@nlD] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
T!jMh-8 W; zzc1v template < class Action >
?u4t; class picker : public Action
'lMDlTU O {
P!yOA_)as public :
R*`=Bk0+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
W9G1wU // all the operator overloaded
jX;$g>P } ;
4c]=kb GW (
}RJW: 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。
3+/^ 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:
u- }@^Y$M Bfu/w template < typename Right >
_B?Hw[cc
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
re xMS {
A7I{Le return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;U&~tpd }
B;^1W{%J vNQ|tmn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.O&[9`"' 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。
xdgbs-a) '!"rE1e template < typename T > struct picker_maker
2w;Cw~<=d {
H1d2WNr[ typedef picker < constant_t < T > > result;
*AG01# ZF } ;
J(Fk@{!F.* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
FvXpqlp {
n#S?fsQN typedef picker < T > result;
:I2spBx } ;
) E*- Kw =RqF 下面总的结构就有了:
FM"[:&> 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。
1l s 8 h 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。
~hb;kc3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8
+mW 至此链式操作完美实现。
+62}//_? (,R\6 A\})H 七. 问题3
7?ILmYBw 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。
0C4Os p AbL(F#{ template < typename T1, typename T2 >
}p>l,HD ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s[;1?+EI {
"9IR| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X2mZ~RB(p }
pD]2.O )S9}uOG# 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:
AHzm9U @ mYFc53B template < typename T1, typename T2 >
$wcTUl struct result_2
;o?o92d {
ui80}% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
JYnyo$m/ } ;
wAo6:) qGi\*sc>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?
d~KTUgH'< 这个差事就留给了holder自己。
GA"vJFQ
0v|qP `-g$
0lm7 template < int Order >
XPLm`Q|1#t class holder;
qu0q
LM template <>
i(4.7{* class holder < 1 >
gNC'kCx0c {
z+c'-!e/ public :
n5Mhp:zc, template < typename T >
I9h{fB struct result_1
qOAhBZ~ {
#V.u[:mO typedef T & result;
XEUS)X) } ;
qga\icQr template < typename T1, typename T2 >
rAk;8)O$ struct result_2
~i0>[S3' {
O&Y22mu typedef T1 & result;
b_)SMAsO7 } ;
#n+sbx5~7 template < typename T >
Of#"nu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b?/Su<q {
p.5 *`, ) return (T & )r;
1
J[z ![Tf }
@9lGU# template < typename T1, typename T2 >
*,
R ~[g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]YY4{E(9d {
r-Oz k$ return (T1 & )r1;
w+{{4<+cd }
bYYjP.rcF } ;
s>=$E~qq f[q_eY template <>
gX(8V*os^ class holder < 2 >
x[R?hS,0t {
X;v{,P=J public :
4M;S&LA template < typename T >
Pr,C)uch struct result_1
}Qh%Z) {
knzQ)iv&& typedef T & result;
]''tuo2g8 } ;
bd3>IWihp template < typename T1, typename T2 >
#fFD|q struct result_2
qnzNJ_ `R {
~Fo`Pr_ typedef T2 & result;
@"iNjqxh } ;
z'zC template < typename T >
r#d]"3tH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xy9'JVV6 {
iig&O(, return (T & )r;
!v*#E{r"g= }
[-\DC*6 template < typename T1, typename T2 >
jRp @-S#V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]0pI6" {
<#~n+, return (T2 & )r2;
R%JEx3)0m }
USXPa[ } ;
BT(G9Pj; hP/uS%X <JZa 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
P.~sNd oJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{h;i x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`KE(R8y (JiEV3GH return l(i, j) = r(i, j);
Koz0Xy 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
tAb3ejCo? O>ZJOKe return ( int & )i;
&<hk&B return ( int & )j;
!)c0 最后执行i = j;
|\]pTA$2 可见,参数被正确的选择了。
/sl#M TSsx^h8/ "?YpF2pD 'IER9%V$ wDs#1`uTq 八. 中期总结
~'):1}KN] 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@1_HHW\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P2)g%$ME 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UL" <V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
T{T> S%17~ 1'5!")r * =O@D2g0 gKb5W094@ *oIKddZh OmP(&t7 九. 简化
B^hK 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。
7p18;Z+6>X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
EKT"pL-EY 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:
b;I!CyD 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Bc#6mO- +-*/&|^等
+Jc-9Ko\c; 2. 返回引用。
'`p0T%w =,各种复合赋值等
vaZ?>94 3. 返回固定类型。
H{;8i7% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y)Lyo'` 4. 原样返回。
,]?l(H $x' operator,
tWdP5vfp 5. 返回解引用的类型。
QpifO operator*(单目)
2K'}Vm+ 6. 返回地址。
^[zF IO operator&(单目)
Pq(
)2B 7. 下表访问返回类型。
`RE1q)o}8M operator[]
dGc>EZSdj 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5xG/>fn operator<<和operator>>
!Jo.Un7 *Xd_=@L&B OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
O0"&wvR+5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i)e)FhEY6 O11.wLNH template < typename Left >
q}5&B=2pM struct value_return
PiIILX{DuH {
4>@-1nt} template < typename T >
KL*UU,qU struct result_1
s[@@INU {
*-9b!>5eD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n1c Q#u } ;
M,UYDZ', O4 Y; template < typename T1, typename T2 >
Va'K~$d_ struct result_2
or]s {
on1mu't_; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
K#p&XIY, } ;
FdJC@Y-#uA } ;
?|Mmz@ B6vmBmN ';7|H|,F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8 _[f#s`) Qod2m$>wp} 下面我们来剥离functor中的operator()
>Y/1%Hp9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FJ&zU<E /7zy5 return l(t) op r(t)
%25_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
) uyh return op l(t)
y/2U:H return op l(t1, t2)
'lNl><e- return l(t) op
7f
td2lv return l(t1, t2) op
X]*W + return l(t)[r(t)]
B[MZPv) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)+9D$m=P; Lp*T=]C] 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:
E]Hl&t/} 单目: return f(l(t), r(t));
zR3Z(^]v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_mL 9G5~r 双目: return f(l(t));
PX'I:B]x* return f(l(t1, t2));
(jYs_8; 下面就是f的实现,以operator/为例
^ihXM]1{G c#;LH5KI struct meta_divide
"Hjw {
cw <DM%p template < typename T1, typename T2 >
HwSPOII|8K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
n*6',BY {
_?_Svx2 return t1 / t2;
<FK7Rz:4T }
jIc;jjAF } ;
zFuUv_t [%nG_np 这个工作可以让宏来做:
z(orA} [ Bv@m)$9\+3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k*c:%vC! template < typename T1, typename T2 > \
[I4FU7mpH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
MgMLfgt"V 以后可以直接用
7<^D7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
KwQO,($,] 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
)SUN+YV^ (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$<n2! /9w}[y*E |H_)u 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
PewPl0 X7c*T / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Yhw* `"X class unary_op : public Rettype
{Rj' =%h {
_@prv7e Left l;
o>`/,-! public :
Sc~kO4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sqZHk+<% A# M template < typename T >
q=1SP@;\6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'/
&" {
:M[E-j; return FuncType::execute(l(t));
0RSa{iS*A }
4!}fCP ty >6DY3\ template < typename T1, typename T2 >
hy )RV=X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xf]4!zE {
\+AH>I;vO return FuncType::execute(l(t1, t2));
5PL,~Y }
n
~3c<{coZ } ;
t+(CAP|, I3x}F$^ dw4)4_ 同样还可以申明一个binary_op
+tN-X'u## uATBt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*-Yw0Y[E class binary_op : public Rettype
.yP
3}Nl {
e #OU {2X Left l;
[1UqMkXtf Right r;
z0W+4meoH public :
4 z`5W, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XbOL/6V ^[ Mk9kGP% template < typename T >
x/S% NySG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L
wu;y@[ {
Fszk?0T return FuncType::execute(l(t), r(t));
B&$89]gs| }
~3YNHm6V LGMFv template < typename T1, typename T2 >
68!fcK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vxt^rBA {
,RHHNTB(" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
A{o{o++ }
mHMej@ } ;
vPsX!m[# KE3v3g< o <'gM]$ 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
]/']{*T1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
D_)vGvv3;. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T:&+#0< 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。
4>E2G: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t;1NzI$^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
~GeYB6F 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,'673PR 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
FS}z_G|4] 下面是修改过的unary_op
)-{Qa\6(% ]O\W<'+V template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
4dK@UN\ class unary_op
ZD{srEa/a {
>?'FH +2K Left l;
;~bn@T- >D;hT*3 public :
e`rY]X RVsN r
rZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M Sj0D2H _YS+{0
Vq% template < typename T >
dW`D?$(@, struct result_1
\}=b/FL=U {
|<*(`\'w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!%X`c94 } ;
D+3Y.r9 aVYUk7_ < template < typename T1, typename T2 >
,H?p9L; qp struct result_2
jb2:O,+! {
{\&"I|dpe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q=8
cBRe } ;
u3:Q t2^S ,')bO*Ng template < typename T1, typename T2 >
-!cAr
< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b9N4Gr {
o%%fO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^!qmlx* }
bZXNo /<$"c"UQ template < typename T >
d"UW38K{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,no:6 {
WLLv a<{ return OpClass::execute(lt(t));
J":9 }
@;}H<&" }$1;< } ;
Ag6
( }6>J z)>{O3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
af(JoX*U 好啦,现在才真正完美了。
e;5Lv9?C8 现在在picker里面就可以这么添加了:
rk |(BA b2e a0 template < typename Right >
=.hDf<U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
He!!oKK> {
v`BG1&/| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Bed jw =B }
]P$DAi 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。
<\g&%c, ~,68S^nP)H @t8kN6. ~bTae =FP -<!17jy 十. bind
1>VS/H` 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。
p8d n-4 先来分析一下一段例子
X);Zm7 ON0+:`3\ Q;/F0JDH int foo( int x, int y) { return x - y;}
Ch9!AUiR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+~Ay h[V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O)uM&B= 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。
|S:!+[ 我们来写个简单的。
xPup?oP > 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!<zzP LC 对于函数对象类的版本:
.p(l+ 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:
@:9fS
t} i97 ; template < typename Ret >
7&1~O# struct functor_trait < Ret ( * )() >
m2CWQ[u {
chmJ| typedef Ret result_type;
j&
iL5J; } ;
Q@wq
}vc! 对于单参数函数的版本:
P`dHR;Y0 @) ZO$h template < typename Ret, typename V1 >
`F\:XuY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mv*T=N8fC {
S<!_
u q typedef Ret result_type;
|zq!CLjD@ } ;
G+ v, Hi1 对于双参数函数的版本:
Rgfhs[Z }K80G~O2< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^Lmc%y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C'czXZtn {
nQ17E{^pR typedef Ret result_type;
<yI,cM<c } ;
C%_ 等等。。。
(}1v^~FXj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NTXL>Q*e nH>V Da template < typename Func >
uy _i{Y| struct func_return
&s^>S?L- {
O| J`~Lk template < typename T >
u] U)d$| struct result_1
9jR[:[
{
8$v zpu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/;NE]{K } ;
~8xh0TSi )d(0Y<e@ template < typename T1, typename T2 >
XyM(@6,' struct result_2
d&T6p&V$ {
=Xy`"i{`( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z1$];Q\cX } ;
XMEK5Z9Dd } ;
fb"J Bc}X 6~F#F)C' c Z6p^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}u-S j/K lIVxW+ template < typename Func, typename aPicker >
w"a 9'r class binder_1
L;S*.Ol> {
HIX=MprL< Func fn;
*$Lz2 ] aPicker pk;
Z-t}6c'Kg public :
:-u-hO5*8 G?-`>N-u template < typename T >
Vv]$\`d# struct result_1
Q5y
q"/=[a {
e-iYJ? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,V33v<|wc } ;
#K#Mv/ -|Yh/ template < typename T1, typename T2 >
+t>*l>[ struct result_2
UOu6LD/|h {
6c2ThtL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n4WSV } ;
O+o ;aa6 4aN+}TkH@G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P#[IUXtT 9eGCBVW:* template < typename T >
~TG39*m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?..i 4 {
]PlY}VOY return fn(pk(t));
K=tx5{V }
8Da(tS template < typename T1, typename T2 >
18.Y/nZAgQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f^!11/Wv {
Yz2{LW[K return fn(pk(t1, t2));
..jq[(;N }
8B *E+f0 } ;
x/%7%_+' rkfQr9Vc 9V=<| 2 一目了然不是么?
8>Du 最后实现bind
d<^_w!4X} [_
M6/ -_2Dy1 template < typename Func, typename aPicker >
dd\bI_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'!wPnYT@D {
^V<J69ny|9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6%ZHP? }
H_?;h-Y] 1UW s_|X! 2个以上参数的bind可以同理实现。
e(}oq"'z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
k;;nE o~6 N<aB)</ 十一. phoenix
d&aBs++T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#D`S S)"##-~`T for_each(v.begin(), v.end(),
YKP=0 j3, (
|?x^8e<* do_
vIVw'Z(g} [
#
#k #q=4 cout << _1 << " , "
@A
[)hk&(R ]
M5']sdR(l .while_( -- _1),
/rIm7FW) cout << var( " \n " )
yy1>r }L )
<G\
<QV8W );
3TU'*w
& 7o;x (9 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
>"cr-LB 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
s.^c..e75C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*nYB o\@g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K4j@j}zK9I +jq
2pFQ *he7BUO template < typename Cond, typename Actor >
_&W0e} 4 class do_while
kU#:I9PO {
f\h%; X Cond cd;
,dHP`j ? Actor act;
[#7y[<.P public :
lq1[r~ template < typename T >
tgO+*q5B struct result_1
PSW#^o {
R'G'&H{N typedef int result_type;
0fnZR$PB } ;
} c{Fa& =a?a@+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
':,>eL#+uV 5Xwk*@t2a template < typename T >
/GsSrP_?] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o*%3[HmV {
*Jb_=j*) do
|.j^G2x {
b\1+kB/8 act(t);
OYBotk]{1 }
d4ic9u*D while (cd(t));
(JevHdI*V return 0 ;
+->\79<#V( }
jZrY=f } ;
]|,vCKju iH[E=
6* +yth_9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
BwJNi6, 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。
PPN q:, 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。
(.PmDBW 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。
dF$KrwDK
下面就是产生这个functor的类:
+d =~LQ}* 2[.5o z` -<O JqB template < typename Actor >
)j\r,9<K+5 class do_while_actor
?^U c= {
BApa^j\? Actor act;
]X*YAPv public :
9^oo-,Su_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/[0F6 gC0;2 template < typename Cond >
=Wj{]&` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O-Dc[t% } ;
gyC^K3} HH7[tGF -eUV`&[4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
NzAQ@E2d: 最后,是那个do_
Hr8\QgD<4 QS\Uq(Ja\ ^,Xa IP+[ class do_while_invoker
SAP;9*f1\ {
8AryIgy>@ public :
D^nxtuT* template < typename Actor >
>Z}@7$(7!~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
B-$+UE>% {
.XIr?>G return do_while_actor < Actor > (act);
EVG"._I@ }
`%uK0qw" } do_;
S:#e8H_7m] (JWv *p 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q2q|*EL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Eevw*;$x 最后来说说怎么处理break和continue
1XCmMZ 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。
L+73aN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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