一. 什么是Lambda
< Wfx+F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;XF:\<+ 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,
>"|B9Woc C<NLE- oC<.=2] g<l1zo`_ class filler
JSkLEa~< {
K~c=M",mW public :
T=iJGRctB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Id_2PkIN$~ } ;
r"C SQ44 ^Y=\#-Dd 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
k3u"A_"c G0/4JSH [<2<Y 5]NqRI^0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Kf>A\l^X7 C>-aIz!y fmQ_P.c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BcL{se9< ~<O7$~ :yRo3c KV]X@7`@ 二. 战前分析
&,}j#3< 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。
JW{rA6? 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
q)Lu_6 mg q"%_tS 5>CEl2mSl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zDw5]*R /* --------------------------------------------- */
24E}<N,g vector < int *> vp( 10 );
/JFUU[W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+
,%&e /* --------------------------------------------- */
B|R@5mjm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZjgsR|i /* --------------------------------------------- */
I%r{]-Obr- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
JG" R\2 /* --------------------------------------------- */
ey2S#%DF] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[h^2Y&Au5 /* --------------------------------------------- */
mR&H9NG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*C5R}9O5 ;1:Js0=;H <D:.(AUeO =7w\
7-.m 看了之后,我们可以思考一些问题:
9Xj7~, 1._1, _2是什么?
19HM])Zw\ 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。
f({Ei`| 2._1 = 1是在做什么?
{{B%f. 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。
ix([mQg 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。
q#T/
Hc>m;[M)l gG]Eeu+z
三. 动工
H| 8Qp* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>d,jKlh^.% v16JgycM n2]/v{E;/ hM;lp1l template < typename T >
->l%TCHP class assignment
X#*JWQO= {
jE}33" T value;
N.\-
8?> public :
{>R:vH8 assignment( const T & v) : value(v) {}
&X|#R1\ template < typename T2 >
e7m*rh%5> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JTr vnA } ;
SSPHhAeH8 A Y*e@nk\ UaWl6 Y&Vu 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XiL~TCkx4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|2RC# ]/-Y ,eTUhK I(V!Mv8j t; 4]cg:_ class holder
?)kG A$m# {
_I)U%?V+ public :
{4G%:09~J template < typename T >
=h0,?]z assignment < T > operator = ( const T & t) const
<~6h|F8 {
cl]Mi
"3_ return assignment < T > (t);
5_- (<B }
v*r7Zz6l } ;
ToJ$A`_!` z.kvX+7' b6U2GDm\s 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:
r[BVvX/,F l8I /0`_ static holder _1;
swK-/$# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F({HP)9b Fh`~`eog for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/W>iJfx 而不用手动写一个函数对象。
$oj:e?8N PmKeF} %>~sJ0 4kBaB 四. 问题分析
2 lj'"nm 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
MRb-H1+Xf 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
OR%'K2C6S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
U%<koD[, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d/[;
`ZD+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@6wFst\t ~\Hc,5G 五. 问题1:一致性
EdlTdn@A 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
<kGU,@6PF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3QG7C{ %kS(LlL+6 struct holder
)(ImLbM) {
Hea;?4Vg //
N+Y]st+ template < typename T >
t5y;CxL T & operator ()( const T & r) const
NWMFtT {
[R=yF ~- return (T & )r;
3~uW I%I` }
GT0Of~?f } ;
ldiD2
Q Fs9I7~L3 这样的话assignment也必须相应改动:
"uaMk}[ <! lfqiyYFm template < typename Left, typename Right >
t
m7^yn: class assignment
f"%{%M$K {
+y&Tf#.V/A Left l;
y%%}k Right r;
bgK'{_o- public :
_#r+ !e assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E`?3PA8 template < typename T2 >
[co% :xJu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gP0LCK> } ;
Bj1?x {]%0lf: 同时,holder的operator=也需要改动:
\l9qt5rS @cFJeOC| template < typename T >
czS+<
w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
S7/eS)SQR {
uTKD 4yig return assignment < holder, T > ( * this , t);
2QJ{a46} }
,N!o 2E}*v5b, 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。
P_*" dza 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_V7r1fY: umt.Um.m2 return l(rhs) = r;
#,":vr 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。
j$?{\iXZ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
C-\S/yd ;<j0f~G` template < typename Tp >
yCVI\y\B class constant_t
@~YYD#'vNY {
\$*7 >`k const Tp t;
]x(e&fyHB public :
|8My42yf constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p<,*3huj template < typename T >
BqD'8zLD const Tp & operator ()( const T & r) const
Rb%8)t
x {
auK?](U return t;
'VzP}; }
q|!-0B@ } ;
e=B|==E10M 6L"%e!be6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z0Vl+ 下面就可以修改holder的operator=了
|mGFts}0o' $}>+kHoT{ template < typename T >
}bdmomV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
W-?()dX{ {
E5I"%9X0H return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7"20hAd }
-*
WXMzr DAcQz4T` 同时也要修改assignment的operator()
4QvsBpz@ eU".3`CtY template < typename T2 >
4KIRHnaj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'>cKH$nVC} 现在代码看起来就很一致了。
95A1:A^t Xq_5Qv 六. 问题2:链式操作
YjxF}VI~< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3%E }JU?MM 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。
+a^nlW9g 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。
bN]+_ mF 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。
'8!YD?n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g#Sl %Y %s|}Fz-> template < typename T >
5=v}W:^v. struct result_1
RS)tO0 {
'98VYCL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kEOS{C%6R } ;
"B3N*R([" JBE!j-F 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:
M>~Drul `$,GzS ( template < typename T >
y9q8i(E0 struct ref
LBM ^9W {
nbm&wa[ typedef T & reference;
1FlX'[vh } ;
U+:m4a template < typename T >
_+K_5IO4 struct ref < T &>
>7I15U {
1*'HL# typedef T & reference;
*>|gxM8 } ;
@D{KdyW YH vLGc% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^p[rc@+ ?OcJ)5C4 template < typename T >
UTH*bL5/J2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kCR_tn
4 {
o4m\~as)Y return l(t) = r(t);
k5:G-BQ: }
H*ow\
Ct 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。
Nl^;A><u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$ M`hh{ - M?Dfu
.t 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
DI:]GED"= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NdMb)l)m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nuk*.Su +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=Xi07_8Ic< 最后的布局是:
3Dng1} Add
:~2vJzp@? / \
gp>3I!bo[K Divide 5
g)#W>.Asd / \
(7*%K&x _1 3
, w{e 似乎一切都解决了?不。
>,F bX8Zz 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。
&dM.
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。
0AZ")<^~7 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:
ZCmgs4W! LAB=Vp1y3[ template < typename Right >
,?>s>bHV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X:HacYqtC Right & rt) const
T ]t'39 {
i,>khc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hIy ~B[' }
B"h#C!E 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@
[:ZS+1 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。
jrr EAp 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。
W>) M5t4i 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。
K^1o DP 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。
5gYRwuf 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?
&e E=<x 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:
0z1ifg& U'H$`$Ov template < class Action >
(}Z@R#njH class picker : public Action
BXtCSfY$ {
4Jp:x"w public :
K"|l@Q[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
A)bWcB}U // all the operator overloaded
Y<N5#
);f } ;
01wX `"I mk.9OhYY 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。
uatm/o^~, 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:
l4F%VR4KT 2BQ
j template < typename Right >
q]T1dz? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g;pcZ9o {
iW$_zgN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d' !]ZWe }
RIlwdt
]~9tYn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZGexdc% 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
wxKX{Bs ?qPo=~y01 template < typename T > struct picker_maker
SheM|I~de {
.B7,j%1r typedef picker < constant_t < T > > result;
\H1(PA } ;
u_@f$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!hJ+Lp_ {
5eLtCsHz typedef picker < T > result;
q
?|,O;? } ;
|cK*~ vx>b^tJKC 下面总的结构就有了:
`7c~mypx 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。
%Qmn-uZ 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。
;D3C>7y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
e|)hG8FlF 至此链式操作完美实现。
CyJEY- 95ZyP! ni.cTOSx 七. 问题3
nCUg,;_= 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。
h}[-'>{ e%svrJ2 template < typename T1, typename T2 >
eWCb73 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`#rL*;\uV {
joFm]3$; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,f~J`3(& }
qB5j;@r 1Ir21un 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
k
Z?=AXu F^WP <0C template < typename T1, typename T2 >
B^1>PE struct result_2
Vx$ \hcG {
WJQvB=D& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
K18}W*$
d } ;
bWH&P/> `ZU($!( 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
/Gd=n 这个差事就留给了holder自己。
d(\%Os sZjQ3*<-r G? ])o5 template < int Order >
t>L;kRujVJ class holder;
o)h_H; template <>
QX!-B class holder < 1 >
m,VOx7%n {
=i$Fl{vH public :
X$HIVxyq2 template < typename T >
MX$0Op struct result_1
!=pn77`g> {
$|L
Sx typedef T & result;
ynq}76 H0k } ;
)Q=_0;#;k template < typename T1, typename T2 >
>tYm+coS struct result_2
ohRjvJ'v| {
q3mJ782p] typedef T1 & result;
v_BcTzQ0S } ;
@:j}Jmg template < typename T >
R_ B7EP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B~6&{7xc% {
PY_u/<u return (T & )r;
0@[$lv;OS }
8*W#DH! template < typename T1, typename T2 >
.I7pA5V{# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*T-<|zQ {
{o)L c6T8s return (T1 & )r1;
qz+dmef }
H['N } ;
Vy6qbC-Kt wrc,b{{[iM template <>
^&B@Uw5{ class holder < 2 >
"7
4-4 {
dz:E? public :
{Bk[rCl template < typename T >
)SaGH3~*C struct result_1
F0pir(n- {
+O"!qAiK typedef T & result;
s6H]J{1F } ;
RM]\+BK template < typename T1, typename T2 >
fFMlDg[]; struct result_2
?~l6K(*2 {
a+[RS]le typedef T2 & result;
HU1h8E$- } ;
&4 {KV. template < typename T >
:nh_k4S@v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?}Z1bH {
q]\:P.x!> return (T & )r;
fX(3H1$" }
{'NZ. template < typename T1, typename T2 >
p2Z?T}fa}& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"An,Q82oHf {
z#zI1Am(O return (T2 & )r2;
^?-:'<4q$ }
Ye\rB\- } ;
S{Kiy#ltWc 61Bwb]\f/| }d[ kxo 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> >。
bbtGXfI+SB 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)YYf1o[+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)#EGTRdo g%ndvdb m return l(i, j) = r(i, j);
yd^{tQi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+@A Rvkedb return ( int & )i;
^T( .k= return ( int & )j;
T%x}Y#U'` 最后执行i = j;
[8P:?nDDL 可见,参数被正确的选择了。
}v@dL3{f bo,_&4? szb_*)k vV'EZ? ob+b<HFv 八. 中期总结
aB*Bz]5;E 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:
5<iV2Hx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Bz_^~b7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
gD0eFTN 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
OtY`@\hy a Fc1|.Nm .4_o>D A|CmlAW~^ Yw22z #K }wWKFX 九. 简化
jG6]A"pr 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。
H ;7(}:. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@D)al^]x6 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}OY4~ Y4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~9?cn +-*/&|^等
00<cYy 2. 返回引用。
HpR]q05d =,各种复合赋值等
d4m=0G` 3. 返回固定类型。
.0p0_f= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]O Z5fd 4. 原样返回。
*w$W2I>b7 operator,
w:??h4lt 5. 返回解引用的类型。
IW)()*8;/ operator*(单目)
cec9l65d 6. 返回地址。
n?oW < & operator&(单目)
]fm'ZY& 7. 下表访问返回类型。
h&|[eZt?F operator[]
HvUxsdT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YSs)HV.8 operator<<和operator>>
062,L~&E "MxnFeLM# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Okgv!Nt8)A 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
w _u\p a osciZ'~ template < typename Left >
[N FFB96 struct value_return
iF*:d {
Om \o#{D template < typename T >
ylUb9KusOx struct result_1
d]`CxI]
{
\/E>4)MD y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A_n7w } ;
pEw"8U O7u(}$D
L template < typename T1, typename T2 >
]~844Jp struct result_2
ioaU*% {
iz5CAxm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'#!
gh? } ;
{Z{75} } ;
TH)"wNa hrmut*<| d; [C6d 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zh4#A
<e 1pQn8[sc@ 下面我们来剥离functor中的operator()
Ulhk$CPA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}L
&^xe X#d~zk[r2 return l(t) op r(t)
J2d.f}- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(As#^q\>B return op l(t)
k[0-CB return op l(t1, t2)
(VS5V31" return l(t) op
?xK8# return l(t1, t2) op
1m+p;T$ return l(t)[r(t)]
X"MB|Ny return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fz;iOjr>
vVj 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:
BW-`t-,E; 单目: return f(l(t), r(t));
M]<?k]_p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U2$d%8G 双目: return f(l(t));
|\w=u6jX return f(l(t1, t2));
^*S ,xP 下面就是f的实现,以operator/为例
wU8Mt#D! ADZ};:] struct meta_divide
tM2)k+fg {
JROM_>mC template < typename T1, typename T2 >
?:Mr=]sD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Qg^cf<X{i {
"rTQG6` return t1 / t2;
Q)"C&)`l }
0YaA ` } ;
k $M]3}$U _AYXc] 4% 这个工作可以让宏来做:
Fd#?\r. mt9.x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>oea{u template < typename T1, typename T2 > \
)S`jFQ1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ktI/3Mb@ 以后可以直接用
sLh==V;9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t
c[n&X 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
c?P?yIz6p (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。。。)
:iFIQpk !
N|0x` syk!7zfK 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
nv)2!mAh\ ;V^ 112|C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1D16 class unary_op : public Rettype
]e>RK' {
zs%Hb48V Left l;
vesJEaw7 public :
L{:9Cx!F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Tskq)NU u83J@nDQ template < typename T >
P-`M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q=BZ N]g2 {
~i@Y|38C return FuncType::execute(l(t));
-DxL 0:E }
-<Hu!V`+ C(S'#cm template < typename T1, typename T2 >
1<+2kBuY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kR]!Vr*yh {
?!wgH9?8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
'jmTXWq* }
"dsU>3u } ;
}
$uxJB Mb"J@5P[4 aqYa{hXio 同样还可以申明一个binary_op
fKp#\tCc y *o-.6OxZ$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gWrgnlq class binary_op : public Rettype
;`l'2
z@N {
{x:ZF_wbb Left l;
1h>yu3O Right r;
1?)Xp|O public :
bB
}$' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>:zK?(qu,N DvPlV q~ template < typename T >
h8 'v d3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x&^_c0fn {
tBNoI return FuncType::execute(l(t), r(t));
2LNRtW* }
a,3j,(3 cHcmgW\4 template < typename T1, typename T2 >
T_X6Ulp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!h(|\"
} {
\(VTt|}By$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bfA=3S"0 }
_FXZm50\g{ } ;
p`nPhk,:b l_EM8pL,f )>b.; 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
%ThyOl@O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fq5_G~c= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C|d\3S\( 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。
|X,|QC*7? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
wUiys/OVM 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。。。
3l[McZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?notxE7 ] 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)
:[\v 下面是修改过的unary_op
baJxU:Y=p W3D c r@Dy template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
so)"4
SEu class unary_op
jx.[#6e {
MS>t_C( Left l;
rSxxH]- {g2@6ct public :
#?*WPq pAb.c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NM]s8cK_ _$wmI/_JM template < typename T >
WuPH'4b 5 struct result_1
/EibEd\ {
smdZxFl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N B\{' } ;
!:|TdYrmj y;t6sM@ template < typename T1, typename T2 >
@[#$J0qq struct result_2
s
<
{
zUkN 0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JoRT&rkd } ;
1BAgtd$3 1rKlZsZ#* template < typename T1, typename T2 >
ymegr(9&K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AZzuI* {
]?Fi$3Lm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Vw#_68EybM }
6'kS_Zu{<
c1$ngH0 template < typename T >
u5 {JQO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S-7'it!1 {
D?C)BcN return OpClass::execute(lt(t));
K=C!b? }
: p{+G @g2cC } ;
[,K.*ZQi CT KG9 T VOc8q-hK 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
<&&SX; 好啦,现在才真正完美了。
W%.v.0 现在在picker里面就可以这么添加了:
L KCb_9 U\veOQ;mW template < typename Right >
PqyA1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
UA4J>1 i {
B3H|+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Xcrk;!IB? }
pM{nh00[ 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。
Z.W66\8~}^ s[K^9wz yz-,)GB6 b
B x? 4Sm]>%F': 十. bind
%r-V2) 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。
p.
R2gl1m 先来分析一下一段例子
3' ~gviI B|C/
Rk6? +$$$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
#'-Sh7ycW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UK$ms~H bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`6[I^qG". 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。
^ K7ic,{ 我们来写个简单的。
2u"7T_"2D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=/u%c! 对于函数对象类的版本:
pG34Qw V7Z4T6j4 template < typename Func >
>_c5r?]S G struct functor_trait
P+!"wX0*N {
i]=&
typedef typename Func::result_type result_type;
EyI}{6~F } ;
4-kZJ\] 对于无参数函数的版本:
!IC-)C,q bae\Zk%`^ template < typename Ret >
I.Y['%8,5~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
{ekCQeDo {
nI/kw%< typedef Ret result_type;
3#vinz } ;
"F3]X)} 对于单参数函数的版本:
s-Aw<Q)d 28hHabd| template < typename Ret, typename V1 >
!" JfOu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yMZHUd {
YXU|h typedef Ret result_type;
$B#6tk~u } ;
Bd^"=+c4 对于双参数函数的版本:
Fhv2V,nZ< T1`|~Z?g- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C@Nv;;AlU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
65oWD- {
zOHypazOTq typedef Ret result_type;
kWlAY% } ;
/Y&02L%\3s 等等。。。
*d(SI<j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Z2Zq'3* 2[B4f7 template < typename Func >
SR^_cpZoi struct func_return
kF{*(r=.o {
`:wvh( template < typename T >
f`8OM}un& struct result_1
Q\Gq|e* {
9Ew7A(BG_3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B-*E:O0y } ;
SVa6V}"Iv FZ|CqD"# template < typename T1, typename T2 >
yoRU_%xA struct result_2
N7%TYs {
v!42DA) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?
b[n|^wS } ;
C{Asp } ;
MlJVeod (>=7ng^ DY{cQb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nRb^<cZf c=[q(|+O! template < typename Func, typename aPicker >
[ U8$HQ+x class binder_1
1z*kc)=JF8 {
b?Pj< tA Func fn;
-h-oMqgu( aPicker pk;
,&7Wa-vf public :
G\/"}B:( mmEp'E template < typename T >
Q}*y$se! struct result_1
B/J&l {
b@t5`Y-+K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IN7<@OS7 } ;
xU
S]P)R (X +s-4% template < typename T1, typename T2 >
m,> struct result_2
p<`+sf}A: {
[4+q+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3+xy4G@L } ;
+'#oz+ b[@VYa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|<`.fOxJP Aaw(Ed template < typename T >
6QZ5|T ] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)9=(|Lp {
tZ2K$!/B return fn(pk(t));
2 ?|gnbE: }
0_ yP\m template < typename T1, typename T2 >
XM|%^ry typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i3mAfDF {
2UP,Tgn.. return fn(pk(t1, t2));
V%CUMH =U }
^1jk$$f } ;
:XV}
c(+d DlyMJ#a K3mAXC,d 一目了然不是么?
]Z4zF"@ 最后实现bind
R^MiP|?ZH C+K=[ .G>t72DpU template < typename Func, typename aPicker >
=y%rG :! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
] c}91 {
JmOW~W return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N;HIsOT}t }
9.M{M06; O\OE0 [[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
},+~F8B 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。
#T~&]|{, F9XT
lA 十一. phoenix
!:fv>FEI9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
NvtM3 Wv K(G3 for_each(v.begin(), v.end(),
Zv qn%K], (
S<6k0b(,_3 do_
S{p}ux[}= [
.dq
"k cout << _1 << " , "
N<JHjq ]
TSo:7&| .while_( -- _1),
(E($3t8 cout << var( " \n " )
:WXf.+IA )
:#="% );
L>Jd7;= rOl6lQW 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/AT-er; 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
|V`S>m%N operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Sl~x$9` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X QbNH~
L2-^!' mog9 jw template < typename Cond, typename Actor >
b>cafu class do_while
/N^~U&7 {
'pP-rdx Cond cd;
`1p 8C% Actor act;
tfiqr|z public :
$V8vrT#:
template < typename T >
-!*p*3|03| struct result_1
Q
e1oT) {
#Ws53mT typedef int result_type;
6E9N(kFYs } ;
5M?mYNQR/H A['uD<4b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y7zkAXhJ IG.f=+<0 template < typename T >
6 ,N6jaW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V,QwN& {
p/|(,)'+jx do
RfbdBsL {
z] @W[MHY act(t);
G%w_CMfH }
Qp:6=o0: while (cd(t));
/jrY%C return 0 ;
Etmo78e }
UR>_)* } ;
sp8[cO= 0B3 QVbp' C;#"td 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9[>Lp9l' 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。
Xt(!
a 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。
ySruAkw% 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。
I}:L]H{E 下面就是产生这个functor的类:
%{ ~>n" INLf# N
\ sf! template < typename Actor >
e`DsP8-&v class do_while_actor
^!@*P,'I {
]Ti $ztJ Actor act;
cS~!8`Fwy public :
_Y
YP4lEL do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mrnxI#6 +Hy4s[_| template < typename Cond >
xw%)rm<t picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GAJ~$AiwHH } ;
{a4xF2 (Nt[v;BnO D=w9cKa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5 LMj!)3 最后,是那个do_
!V(`ZH oYq,u@oM sQ(1/"gb class do_while_invoker
lS{4dvr?w {
lV7IHX1P public :
4 ?2g&B\ template < typename Actor >
n2na9dX)w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[a D:A {
xT+
;w[s return do_while_actor < Actor > (act);
Z}f^qc+ }
XIN5a~[z* } do_;
LD@7(?mlU 7ti< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
;l`X!3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lQr6;D}+ 最后来说说怎么处理break和continue
1E^{B8cm 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。
m3%ef 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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