一. 什么是Lambda
EPJ>@A>;D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gIrbOMQ7 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,
hV~M!vFxA sg=G<50i xxs
+=.2 %l8!p'a class filler
Pd+*syOM {
^oav-R& public :
D]_6OlIE#' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<cOjtq,0 } ;
R ?s;L
r D SX%SE) S!PG7hK2 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:
v@]SddP,? Z-lhJ<0/Pa Fm:Ys]( @U!&XZ]h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%~:\f#6 h[u@UGK% WyOav6/*K^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
qeFaY74S mn03KF=n] 7HVENj_b+M l@&-be 二. 战前分析
0S:&wb 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。
l 7uTk5 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
@k{q[6c2n 9n is8 $VQ;y|K+[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DTH}=r- /* --------------------------------------------- */
p>eYi \' vector < int *> vp( 10 );
R`]@.i4tt transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8x-19# /* --------------------------------------------- */
/ fUdb=!Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cWo>DuW& /* --------------------------------------------- */
Rd HCb k int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~S<aIk0l /* --------------------------------------------- */
hiibPc?I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z2{y<a9;? /* --------------------------------------------- */
mKu,7nMvF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&[{sA; )C"ixZ>2xQ $1 B?@~& %0 {_b68x 看了之后,我们可以思考一些问题:
x*:VE57,z 1._1, _2是什么?
U]}F A2 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
eH7x>[lH. 2._1 = 1是在做什么?
Io*H}$Gf 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。
m#_Rv 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。
i7-i!`< \]4EAKJE qpFxl 三. 动工
=8#.=J[/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
QxG^oxU} |pS]zD $)@D(m,ybd
rR":}LA^d template < typename T >
b>QdP$> class assignment
)NhC+=N {
N$Ad9W?T T value;
5.ab/uk;M public :
@:RoY vk$ assignment( const T & v) : value(v) {}
'm`}XGUBS template < typename T2 >
baD063P; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K"VcPDK } ;
5?HwM[` N@tKgx ~tWh6-:|{J 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
c_ncx|dUs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xDU\mfeGj a9;KS>~bq OQfFS+6 x#3*C|A class holder
u;
KM[FmK {
P<Bx1H-z- public :
qJT/48lf_ template < typename T >
(/<Nh7C1c assignment < T > operator = ( const T & t) const
6QA`u* {
^%zhj3# return assignment < T > (t);
~n@rX=Y)]0 }
a(6h`GHo } ;
'WhJ}Uo\ $365VTh" Q<u?BA/ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:8eI_X sM MtU@<x static holder _1;
x5MS#c!7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zMA;1Na e`b#,= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E"VFBKB 而不用手动写一个函数对象。
rxX4Cw]\"y p%meuWV%5 "G%</G8M OFtf)cGE 四. 问题分析
8Yk*$RR9 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。
U!-Nx9 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。
nS3Aadm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d/yF}%0QI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pD({"A.x9z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
MhCU;
! ,DE>:ARZ 五. 问题1:一致性
OWwqCPz. 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?|
l+ >eb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
JMt*GFd 8cOft ;|qB struct holder
oDu6W9 + {
JqMF9|{H //
hZHM5J~ template < typename T >
-_Z 4)"k T & operator ()( const T & r) const
DqQp47kp {
_rB,N#{2R= return (T & )r;
-GFZFi }
;<Z6Y3>I8 } ;
:p}8#rb /a^
R$RHl' 这样的话assignment也必须相应改动:
8 5ET$YV qJ`:$U template < typename Left, typename Right >
\X&8EW class assignment
Z[IM\# " {
?[Y(JO# Left l;
Y&yfm/R u Right r;
M\4`S& public :
@~$"&B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0c`zg7| template < typename T2 >
$4xSI"+M% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
RVV` } ;
i:aW
.QZ.
"&k(lQ4 同时,holder的operator=也需要改动:
#PD6LO lh'S_p8g template < typename T >
y8s!sO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-JgNujt#9 {
M]r?m@) return assignment < holder, T > ( * this , t);
=w+8q1!o }
ISNL='% wxvi)|) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
FiiDmhu 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I)'bf/6? o:Kw<z,$H return l(rhs) = r;
-&Xv,:'? 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。
IyHbl_P ^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
` 'Qb?F6 cw!,.o%cD template < typename Tp >
=J]WVA,GqA class constant_t
DBHy%i {
5_'lu const Tp t;
&;-zy%#l public :
4Wiy2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<v0`r2^S{- template < typename T >
RX>P-vp const Tp & operator ()( const T & r) const
9(TGkz(NA {
IANSpWea? return t;
o0 C&ol_ }
eo9/ } ;
~I5hV}ZT ~)ys,Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RN(I}]] a 下面就可以修改holder的operator=了
&kIeW;X 0mSP template < typename T >
.fl r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A!bG 2{r {
0h@FHw2d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
5&n{QE?Um }
OtqFI!ns {3`385 同时也要修改assignment的operator()
4=tR_s +>q#eUS) template < typename T2 >
:_R:>n9 p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Os"('@jd> 现在代码看起来就很一致了。
geR+v+B, Y}c/wF7o 六. 问题2:链式操作
Zigv;}# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[HQ)4xG 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。
*z0d~j*W; 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。
v3-'
GgM 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。
E7A!,A&> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m]2xOR_ GkJcd; template < typename T >
3^y(@XFt struct result_1
@zg}x0] {
)JS6W typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Tsg9,/vXM } ;
)SmnLvL ^OY]Y+S`Ox 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:
LQR2T5S/Q, 4qie&:4j template < typename T >
!y_{mE?V( struct ref
|Ghk8 WA {
:k/Xt$` typedef T & reference;
5Ml=<^ } ;
HK!ecQ^+ template < typename T >
6$r\p2pi0 struct ref < T &>
?mg@z q8 {
0\%g@j-aD typedef T & reference;
-G,}f\Cg } ;
{.:$F3T $6"(t= %{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/d3Jd.l! OT{"C"%5t template < typename T >
*1dDs^D#| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~ skp}g] {
P"vrYom return l(t) = r(t);
3xChik{ }
A;TP~xq\ 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。
Nwi|>'\C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
yn62NyK
lgOAc, 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
j<<d A[X _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
FO2e7p^Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vQEV,d1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1)(>'pY 最后的布局是:
-* ,CMw Add
$O%{l.-O / \
@[n#-!i Divide 5
rpT.n-H>%A / \
W'[V$* _1 3
'h*jL@%TT 似乎一切都解决了?不。
<gp?}Lk 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。
XNJ4T]>< 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。
t7+A!7b{ 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:
EA& 3rI>U) bHwEd%f template < typename Right >
m^_=^z+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
kU<t~+ Right & rt) const
l[}4
X/ {
c2npma]DZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z:,PwLU }
y}odTeq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Zzlf1#26\ 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。
~ nsb 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。
^ po@U" 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。
gF)9a_R%p 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。
[qYr~:` -[ 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?
5> x_G#W 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:
ffrIi',@ vQMBJ& template < class Action >
8`q7Yss6F class picker : public Action
}E
'r?N {
_Iy\,< public :
Aedf (L7\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
xVm-4gB // all the operator overloaded
I~GF%$-G } ;
iM+`7L' -JMn?] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-pu5O9
@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Wc3z7xK1@ HK@ij,px template < typename Right >
.Bm% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"j^i6RS {
j6rN t| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A6&*VD }
/DYyl/ X]0>0=^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<L&EH@T 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
yayhL
DL OK[J
h template < typename T > struct picker_maker
D|;O9iks# {
*%j$i_ typedef picker < constant_t < T > > result;
Y=Vbs x } ;
.G0 N+) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Luq4q95] {
7;'33Bm* typedef picker < T > result;
y~SVD@ } ;
Wlj&_~ .JhQxXj 下面总的结构就有了:
Zj`WRH4 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。
:D.0\.p 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。
z|l*5@p picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=6%oW2E\ 至此链式操作完美实现。
22\!Z2@T/ R@vcS=m7 kBu{ bxL 七. 问题3
FKa";f" 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。
X\|! {Cx5m template < typename T1, typename T2 >
,^(]zZh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k:@DK9
"^ {
+a1x; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#~ u0R>= }
LFp "Waiv o5 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:
F@w; .e! MY&Jdmga template < typename T1, typename T2 >
D Ez,u^ struct result_2
25^?|9o 7 {
<wH+\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p9(y b } ;
D &@] \/A.j|by,> 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?
Fnw:alWr 这个差事就留给了holder自己。
Ha'[uEDb yIMqQSt79z P]_d;\
!"v template < int Order >
2eT?qCxqc class holder;
dUI5,3* template <>
'D\Q$q class holder < 1 >
kB\{1; {
E~'mxx~i public :
x(_[D08/TT template < typename T >
K=g</@L6R struct result_1
p?@ %/!S {
@mp`C}x"0& typedef T & result;
je4l3Hl } ;
bDI%}k9# template < typename T1, typename T2 >
"q@m6fs struct result_2
c OYDN[k {
okNo-\Dh! typedef T1 & result;
?1e{\XW } ;
;JW_4;- template < typename T >
.])prp8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NFK`, {
y8Va>ul"U return (T & )r;
7R+(3NU1A }
6b|?@ template < typename T1, typename T2 >
I.2J-pu} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|{ jT+ {
Jd2.j?P= return (T1 & )r1;
s27IeF3 }
r~w.J+W } ;
39pG-otJ L*nK>
+ template <>
=bVPHrKNQ class holder < 2 >
>@ t {
C@rGa7 public :
R%E7 |NAG template < typename T >
bS.w<V
Ew struct result_1
DSGcxM+ {
"
qI99e typedef T & result;
p{FI_6db } ;
Bf_$BCyGW template < typename T1, typename T2 >
q}1ZuK`6 struct result_2
=W(*0"RM {
B5e9'X^
[ typedef T2 & result;
p6VD*PT$& } ;
Z 6jEj9?O template < typename T >
Mf}M/Fh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wBPo{ {
ITu19WG return (T & )r;
vDy&sgS$< }
K%(y<%Xp template < typename T1, typename T2 >
5~Y`ikwxL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"L~(%Nx3 {
6|TSH$w_ return (T2 & )r2;
jvT'N@ }
_KT!OYH } ;
boh?Xt-$ a"8[,A3 s6H'}[E< 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> >。
=;}W)V|X)S 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|(7}0]BP0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xQy,1f3s+ tAX*CMW return l(i, j) = r(i, j);
rS8a/d~;0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&)eg3P)7 (FuIOR return ( int & )i;
4<s.|W` return ( int & )j;
t6+m` Kq 最后执行i = j;
)?n'ZhsX 可见,参数被正确的选择了。
"Fz.#U "gM^o >rnVTK U"oNJ8&%| |WS)KR ! 八. 中期总结
n*4`Tduu^ 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:
q76POytV| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'CLZ7pV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qnm_#!&uHT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(8 nv&| ]@q%dsz en<mm#Ab :<%bAn t=_^$M,yr lQA5HzC\ 九. 简化
50UdY9E_v} 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。
#6sz@X fV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*zfgO pK 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:
:yay:3qv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h8rW"8Th +-*/&|^等
Fu7:4+ 2. 返回引用。
x)5}:b1B= =,各种复合赋值等
dZM^?rq 3. 返回固定类型。
oy+|:[v:Fk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+2uSMr 4. 原样返回。
qA*~B' operator,
jU,Xlgz(A 5. 返回解引用的类型。
=8^+M1I operator*(单目)
OLw]BJXYaE 6. 返回地址。
xm'9n? operator&(单目)
@sXFu[!U 7. 下表访问返回类型。
i1iP'`r operator[]
9hp&HL)BOa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*4,Q9K_ operator<<和operator>>
_ _O f0< =KRM`_QShg 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。
TS<d?: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/-=fWtA lFBdiIw template < typename Left >
Aq i:h]x struct value_return
m0HK1' {
.hTqZvDa template < typename T >
b0P3S!E struct result_1
"gJ?LojB < {
b
F=MQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nD
wh } ;
"CJVtO j50vPV8m template < typename T1, typename T2 >
MJn-] E struct result_2
_k84#E0 {
O&%'j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+ikSa8)*i } ;
9u=A:n\ } ;
4;`z6\u9- ~/OY1~c w$2q00R> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'g v0;L \ovs[& 下面我们来剥离functor中的operator()
f}otIf
首先operator里面的代码全是下面的形式:
a[{$4JpK mvn- QP~" return l(t) op r(t)
(f/(q-7VWt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-YoL.`s1 return op l(t)
w,{h9f return op l(t1, t2)
6jE.X return l(t) op
&OR(]Wt0 return l(t1, t2) op
;$p !dI\-Q return l(t)[r(t)]
IUMv{2C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Pwh}hG1sa 8NN+Z< 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:
*7mlH 单目: return f(l(t), r(t));
*yq65yZi5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{q>%Sr]9 双目: return f(l(t));
1\hLwG6Jj return f(l(t1, t2));
0Tj,TF 下面就是f的实现,以operator/为例
o|$D|E Q3@ zUjq_Q struct meta_divide
-FeXG#{) {
<z Gh}.6v template < typename T1, typename T2 >
Z0gtliJ@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;QI9 OcE@/ {
lu=a e<M return t1 / t2;
wMa8HeBE\ }
%ms%0% } ;
U-|]A\`)I ly0R'4j \ 这个工作可以让宏来做:
;hj lRQ\ F^UtZG+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
h5?^MRZS template < typename T1, typename T2 > \
VKa+[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*d._H1zT 以后可以直接用
'%$Vmf)= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vPkLG*d8 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
jIh1)*]054 (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。。。)
@]uqC~a^ g*k)ws [ATJ!
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
(s8b?Ol/ zJQh~) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;zCUx*{ class unary_op : public Rettype
VcjbRpTy& {
Q14zc0N Left l;
ay"jWL- public :
{C |R@S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v,4{:y]p +C~h( template < typename T >
>Kgw2,y+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q,v<:sS9T {
CKAd\L return FuncType::execute(l(t));
8/e-?2l }
EQ%o oAb8 <G})$f'x2 template < typename T1, typename T2 >
wAh]C;+{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zB.cOMx {
LV}R 9f return FuncType::execute(l(t1, t2));
OGZD$j }
+!lDAkW0 } ;
qS?o22 p
fc6;K:d W(q3m;n 同样还可以申明一个binary_op
'-wmY?ZFxy pcMzLMG< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!GOaBs class binary_op : public Rettype
0X)vr~` {
+\!.X_Ij Left l;
%=**cvVy Right r;
zlMh^+rMX public :
.n:Q~GEL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
sXVl4!=l6 \Vc[/Qp7Bb template < typename T >
rr#nBhh8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Eq-+g1a {
<':h/d return FuncType::execute(l(t), r(t));
}`R,C~-|^ }
uq5?t 4`O[U#? template < typename T1, typename T2 >
w>W #cTt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
20Zxv! {
<AgB"y@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZP";B^J }
<83Ky;ry } ;
~ l}f@@u !y_FbJ8KC 9xA4;)36 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
Hf4_zd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{Y~>&B5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W3:j Z: 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。
aoy Be|H~= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{4_s:+v0 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。。。
i6Z7O)V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B=A!hXNa 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)
w/@ZPBRo] 下面是修改过的unary_op
n#!c!EfG }s,NM%oI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8}n<3_ class unary_op
0zW*JJxV {
|5u~L#P Left l;
KL \>-
yD"]:ts3 public :
2 "&GH1 CL0lMZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-A#p22D,5 kcS7)"/ zC template < typename T >
i1evB9FZ1z struct result_1
$J1`.Q>)4 {
rHKO13WF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d(IJ-qJN } ;
il^;2`]& ("U<@~ template < typename T1, typename T2 >
b<FE
struct result_2
('x]@ {
s|%R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x3n9|Uud } ;
"B'c;0@q >0HH#JW template < typename T1, typename T2 >
WK|5:V8E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.\_):j* {
IiE6i43 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T)P)B6q }
Gz&} OO O)jD2X? template < typename T >
1Uup.( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*}2L4] {
X]y:uD{ return OpClass::execute(lt(t));
b8d0]YS }
q,Gymh; puPI^6y% } ;
97liSd dWz?`B{' [}szM^ 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
jPSVVOG 好啦,现在才真正完美了。
*)K\&h<{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
1L,L/sOwB& R-%6v2;ry template < typename Right >
$0$sM/ % picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
NP;W=A F {
0AHQ(+Ap return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L{1sYR%s\ }
}y6)d. 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。
@43psq1 <,CrE5Pl U:8[%a t7by OMC "$(+M t^ 十. bind
mx^Ga=:
? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\3hA_{ w 先来分析一下一段例子
}AS?q?4? {+9RJmZg )Qb,zS6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
i~h@}0WR" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z}E_wg bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\%<M[r= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[wQ48\^ 我们来写个简单的。
=}Tm8b0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
sD3ZZcy|= 对于函数对象类的版本:
X&9:^$m v+LJx template < typename Func >
(;#c[eKy struct functor_trait
8>YF}\D V {
?xR7Ii3 typedef typename Func::result_type result_type;
^m z9sV } ;
M
v6 ^(' 对于无参数函数的版本:
l.@1]4. %o8o~B|{.U template < typename Ret >
6x^$W ]R struct functor_trait < Ret ( * )() >
=TD`P et {
Z:9 Q~}x8 typedef Ret result_type;
{R_>KE1 } ;
gGMfy]]R 对于单参数函数的版本:
6+$2rS$1V -;9
}P template < typename Ret, typename V1 >
coAXYn struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5{'hsC {
HoPpUq5, typedef Ret result_type;
f3O6&1D } ;
oz&`3` 对于双参数函数的版本:
6:5K?Yo )R7Sh51P template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
zamMlmls^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h'"m,(a
{
Na91K4r# typedef Ret result_type;
`#$}P;W } ;
7IxeSxXH 等等。。。
"0HUaU,e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JY ~/G)z?+E template < typename Func >
f=^xU
P struct func_return
T >8P1p@A, {
I/7!5Z* template < typename T >
F'XQoZ* 1 struct result_1
M">v4f&K1! {
jz8u'y[n7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cUq]PC$| } ;
P3"R2- *
BM|luYL template < typename T1, typename T2 >
vX:}tir[ struct result_2
9[qOfIny {
d<-f:}^k0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v_XN).f; } ;
kk78*s {6 } ;
v +4v 2W+~{3[# ?L }>9$" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rDFrreQP ( eKgc template < typename Func, typename aPicker >
aMI;;iL^ class binder_1
LhO\a {
8~(xi<"e Func fn;
?TA7i b_ aPicker pk;
XmQ;Roe public :
t2,II\Kl xJ3C^b%H template < typename T >
FQ>$Ps*a[ struct result_1
]ogifnwv {
$5pCfW8> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZO/e!yju } ;
r(r(&NU 7 z template < typename T1, typename T2 >
]({-vG\m struct result_2
5qrD~D' {
b^HDN(v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\=0;EI-j } ;
GDLi?3q ^(JrOh' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`%Fp'`ZM$8 U =J5lo template < typename T >
z)T-<zWO; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P3Ql[2 {
cH&)Iz`f return fn(pk(t));
[ K? }
;^/ruf[t template < typename T1, typename T2 >
Rs=Fcvl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_&l8^MD {
2 `AdNt, return fn(pk(t1, t2));
+,spC`M6h }
=%|`gZ } ;
2_pF#M9 #czInXTTx jzf~n~ 一目了然不是么?
Vq3 NjN!+5 最后实现bind
,g?ny<#o M@TG7M7Os d~8U1}dP template < typename Func, typename aPicker >
=>'8<"M5z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`sm Cfh}j6 {
]\yB, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I<QUvs%e }
v:SHaUS cx:_5GF 2个以上参数的bind可以同理实现。
[h-6;.e 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。
wKpGJ&
{ i6paNHi* 十一. phoenix
[<=RsD_q~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:=Zd)i)3 tz]0F5 for_each(v.begin(), v.end(),
r $S9/ (
2xN7lfu1RB do_
"[ LUv5 [
<lB2Nv-, cout << _1 << " , "
%uo8z~+ ]
j#f/M3 .while_( -- _1),
OmuE l> cout << var( " \n " )
:Pq&l. )
c^= q(V );
8
o}5QOW k1D7=&i 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
U)kyq 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
mH,s!6j?Vp operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
4>(K~v5;N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Mg\588cI # m|el@) 9,fV template < typename Cond, typename Actor >
S+06pj4Ie class do_while
/eHf8l {
lSR\wz*Fk Cond cd;
L~ax`i1:" Actor act;
P{dR
pH| public :
=-!jm? st* template < typename T >
q5g_5^csM{ struct result_1
HZ<#H3_ix {
J.rS@Z`~7 typedef int result_type;
rX$-K\4W } ;
R}Zaz3( Hd ANPG3^w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:G#%+, Y#lAG@$ template < typename T >
X)SUFhP\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pW ~;B*hF {
87[o^) 8 do
%;4#?.W8 {
_3
[E$Lg act(t);
wSjy31 }
ZS:[ZehF while (cd(t));
S*}GW-)oA return 0 ;
=3,<(F5Y[ }
cY} jPDH } ;
t>]W+Lx#
K/(LF} =O8 YU)# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#~j $J 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
QqL?? p-S> 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
`*CoVx~fk 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
b5g^{bzwu 下面就是产生这个functor的类:
\nOV2(FAT Q\X_JZ blz#M # template < typename Actor >
&h[)nD class do_while_actor
G%gdI3h1Z
{
;\"Nekd| Actor act;
@uC-dXA" public :
3znhpHO) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M/V"Ke"N F-Z>WC{+ template < typename Cond >
Q9y|1Wg1W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
PvUY
Q>Kw } ;
Bptt" h<m>S,@g :%Z)u:~': 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9F,XjPK= 最后,是那个do_
yMNOjs'c { j+<!4 0# 1slt[&4N class do_while_invoker
Y\!:/h]E& {
"~C\Z} ; public :
|RpZr!3V template < typename Actor >
qyyLU@hd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i_6 wD {
8Pom^QopK return do_while_actor < Actor > (act);
(`n*d3 }
tSDp>0yZ3 } do_;
E3Z>R=s -NG9?sI\U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=L$RY2S" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"z.!h(Eq 最后来说说怎么处理break和continue
y^p%/p% 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。
@Ng q+uXm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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