一. 什么是Lambda
!\0F.* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
OB6J.dF[% 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,
d9Z&qdxTKq _(6`{PWY 90s;/y( T|@#w%c'' class filler
%5h^`lp {
-2\ZzK0tM public :
5r4gmy> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lRDxIuTK } ;
YZGS-+ 2L2 VVO $(gGoL< 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
fpvvV( Ad;S=h8: s=N#CE S<nP80C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:p<kQ4
X0WNpt&h PW%1xHLfk 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
b,s Gq WRD
A ` 2@ 9pr >?5xDbRj 二. 战前分析
fw' r. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
jJ
aV 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
lwOf)jK:J s>|Z7[* 9g
Bjxqm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3;a
R\:p@w /* --------------------------------------------- */
Xsd$*F@< vector < int *> vp( 10 );
\+k, :8s/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^/>Wr'w /* --------------------------------------------- */
l"J*)P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lq>pH5x /* --------------------------------------------- */
YwL`>? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pe()f/Jx( /* --------------------------------------------- */
TMJ9~"IO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)N(9pnyZH /* --------------------------------------------- */
(kIz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
pI7Ssvi^ y" ^yYO Di*]ab (0i'Nb" 看了之后,我们可以思考一些问题:
n%/i:Whs 1._1, _2是什么?
w[(n> 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.&}v 2._1 = 1是在做什么?
5YiZ-CQ> 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。
[p ii 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。
3Y
z]8`C .^i<xY :l+_ja&o 三. 动工
z% V* K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DVI7]+=nV ITyzs4"VV L[9OVD v&fGCD\R template < typename T >
H]s4% 9T class assignment
<uZPqi|| {
!@u&{"{` T value;
a3q\<"| public :
(ZV;$N-t assignment( const T & v) : value(v) {}
HZ
}6Q template < typename T2 >
%>Bko,ET T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@(-yrU } ;
+?;j&p pOMgEEhfS _J,xT 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4O!E|/`wO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F>N+<Z t5paYw-b nfX12y_SXL 2"@Ft()] class holder
.Gh%p`< {
lop uf/U0 public :
xf/m!b"p template < typename T >
Fn!SGX~kx$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
ibJl;sJ {
%e{(twp return assignment < T > (t);
f=o4I2Y[ }
<Nex8fiJ9 } ;
nq'M?c#E R:A'&;S I}+;ME|<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:
$jG4pPG :#{-RU@PS static holder _1;
(/K5! qh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hK(tPl$ x=-0 zV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:.$"kXm^
而不用手动写一个函数对象。
?;
[ T )lh8
k{ IaLMWoh h4(JUio 四. 问题分析
*69c-`o 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
XJSa]P^B1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
R}r~p?(M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"jR]MZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
HzvlF0f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d&jjWlHgEN `
W4dx& 五. 问题1:一致性
rjUBLY1( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
V^n0GJNo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
JrDHRIkgm QU/fT_ORw struct holder
Uk,g> LG {
QHzgy? //
z(me@P!D~ template < typename T >
DyfsTx T & operator ()( const T & r) const
Mra35 {
F;u_7OM return (T & )r;
O*G1 QX }
l~J*' m2 } ;
Hx
%$X !>n|c$=;qk 这样的话assignment也必须相应改动:
#Fs|f3-@ &[_ZXVva~ template < typename Left, typename Right >
YT=eVg53 class assignment
& Kmy}q
{
aMTFW_w Left l;
^Kqf~yS% Right r;
Au.:OeJm public :
eA=WGy@IcN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YEv
Lhh template < typename T2 >
#`ls)-`7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_KN/@(+F } ;
{.CMD9F[ [i7YVwG4 同时,holder的operator=也需要改动:
uWjU OJEe zizk7<?L. template < typename T >
lY'N4x7n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rk|@B{CA; {
}`o?/!X return assignment < holder, T > ( * this , t);
y=a V=qD }
;YyXT"6/p rh%m;i<b 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。
3o6RbW0[
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$`ztiVu3 ?6P.b6m}0 return l(rhs) = r;
jL>:>r 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8W+5)m.tp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2)
?q58 3yV'XxC template < typename Tp >
j~`\XX{> class constant_t
gU1 #`r>[) {
:243 H const Tp t;
~R]35Cp-# public :
gfy19c 9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Rc[ 0aj: template < typename T >
zY=jXa)K~ const Tp & operator ()( const T & r) const
OH6^GPF6 {
7:Ztuc] return t;
?=Db@97 }
O#eZ<hNV } ;
\we\0@v ?&X6:KJQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
HpW 42 下面就可以修改holder的operator=了
SVWIEH0? UiQEJXwnz template < typename T >
nJZ6?
V assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H(-4:BD? {
UMMB0(0D return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`bG7"o` }
@ -:]P8 E
D"!n-Hq 同时也要修改assignment的operator()
"Fnq>iR- }|wv]U~ template < typename T2 >
:c.JhE3D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y[
zZw~yx 现在代码看起来就很一致了。
r&3pM2Da} y\c"b-lQX 六. 问题2:链式操作
,Zf
9RM 现在让我们来看看如何处理链式操作。
o[\HOe~; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
p9qKLJ*.C 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
1(#;&:$`i 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。
d8o53a] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-db75= \3XqHf3|o template < typename T >
^%>kO, struct result_1
mD58T2Z {
jd-glE,Y/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F<&!b2)ML } ;
LnsD Ao9R:|9 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:
CE%_A[a %O[N}_XHEh template < typename T >
kv{}C)kt3 struct ref
?>
Dtw#} {
g);^NAA typedef T & reference;
hJ;$A*Y } ;
B 0ee?VC template < typename T >
'gMfN struct ref < T &>
]wVk+%e {
,)FdRRj typedef T & reference;
aA'TD:&p1 } ;
B4Y(?JTx #*%q'gyHT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tY|8s]{2 Nw_@A8-r template < typename T >
G}d-(X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nY%5cJ`" {
p#P~Q/; return l(t) = r(t);
/=?x{(B> }
q2aYEuu, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
N)2f7j4C& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z.PBu|Kx V$`Gwr]|n 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
IM@tN L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?~e3&ux _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cre;P5^E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J3RB]O_ 最后的布局是:
<O<LYN+( Add
(!L5-8O / \
4u;9J*r4 Divide 5
*/qtzt / \
4,Ic}CvM _1 3
(N-RIk73/O 似乎一切都解决了?不。
=uHnRY 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。
}yn0IWVa 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。
kRJ4-n^@>< 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:
'9p@vi{\ eV^d6T$ template < typename Right >
YY((#"o;l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D/y bFk Right & rt) const
hwYQGtjF {
H6*^Ga return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f|7\DeY9U }
#N(= 3Cj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9m2, qr| 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。
M9\#Aq&\i 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。
}|OaL*|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。
>SF Uy\3 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。
=ac_,]z 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?
en S}A*Io 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:
s8"8y`u hXIro template < class Action >
H9XvO class picker : public Action
~/pzxo$ {
Qd _6)M- public :
Kb#4ILA picker( const Action & act) : Action(act) {}
S^@S%Eg // all the operator overloaded
!^#jwRpeN } ;
C@ZK~Y_g 96cJ8I8 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。
{6;9b-a] 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:
`_I@i]i^ QfM zF template < typename Right >
OVzt\V*+%W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e~%
;K4 {
Pt:e!qX) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M-L2w" }
LsEXM- H={DB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\J. .*,' 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。
9_s6l ='ZRfb& template < typename T > struct picker_maker
)~4II.`%^ {
Mv544>: typedef picker < constant_t < T > > result;
,j;m!V } ;
<~ad:[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6oaazB^L {
o./.Q9e7 typedef picker < T > result;
y.5/?{GL } ;
ptatzp]c# 6=4wp? 下面总的结构就有了:
lt^\ 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。
Hgeg@RP
Q 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。
h^,8rd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+d+@u)6 至此链式操作完美实现。
v 8T$ &-HJ Nk=JBIsKv mpAR7AG6 七. 问题3
e0@6Pd 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。
'E/*d2CDM( h~&gIub template < typename T1, typename T2 >
IEKU-k7}Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I}e3zf> {
iHwLZ[O{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j?y LDLj }
*D o/+[Ae EXP%Mk/ 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:
Vd".u'r swA+f template < typename T1, typename T2 >
E$W{8?:{ struct result_2
Nx{$} {
A(?\>X
9g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Cm$.<CV } ;
4&8Gr0C ]k9)G* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6x"Q
这个差事就留给了holder自己。
\V9Z#> :4~g;2oag 9lB]~,z template < int Order >
hN['7:bQ class holder;
F+ E|r6'i template <>
y=In?QN{6* class holder < 1 >
pF
^#}L {
GN KF&M public :
MCU_Z[N#10 template < typename T >
nz9DLAt struct result_1
:2njp% {
jiF?fX@ typedef T & result;
-(O-% } ;
LL|7rS|o template < typename T1, typename T2 >
!"e5~7 struct result_2
ix#epuN {
Wrr cx( typedef T1 & result;
?<G]&EK~~] } ;
piU/& template < typename T >
h3T9"w[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o)OUWGjb/K {
7'
S @3 return (T & )r;
^F:k3,_[ }
O?<&+(uMTT template < typename T1, typename T2 >
jy]JiQB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*^([ ~[ {
)xb|3&+W return (T1 & )r1;
Q}S_%I}u: }
TYI7<-Mp:[ } ;
s?ko?qN( 7\ nf:. template <>
|+`c3*PV class holder < 2 >
4%1D}9hO6 {
z>w`ZD}XY public :
'ejvH;V3i template < typename T >
OgF+OS struct result_1
%Th>C2\ {
9b?SHzAa typedef T & result;
xQw7 :18wQ } ;
f]7M'sy | template < typename T1, typename T2 >
N{-]F|XX struct result_2
F @Te@n {
"zIFxDR# typedef T2 & result;
\6;=$f/?t } ;
h^j?01*Et template < typename T >
S$2b>#@UJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E9V5$ {
B75k^ohfj return (T & )r;
M)sZSH.<O }
3pmWDG6L template < typename T1, typename T2 >
KFa_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w&xDOyW] {
8p-=&cuo\@ return (T2 & )r2;
:_Eqf8T }
vP+@z-O } ;
rpw.]vnn @-OnHE "T H6o:x 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,Ee>cV]a 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v:+~9w+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!45.puL0 7bDHXn return l(i, j) = r(i, j);
wu"&|dt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b=3H c*UvYzDZL return ( int & )i;
qH['09/F6 return ( int & )j;
`Y?87f:SP 最后执行i = j;
<, 3ROo76 可见,参数被正确的选择了。
c^`]`xiX %7O?JI[ A{B/lX) XNgDf3T ""Q1| 八. 中期总结
v`1,4,;,qs 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:
|a{Q0: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)/t?!T.[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
C;(t/zh 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
42L
@w eSW{Cb fu$R7 M@W[Bz _w*}\~`=^ I5h[%T 九. 简化
[%&ZPJT%i 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:NJ(r(QG> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-[L!3jU 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
;l$ \6T 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ITy/eZ"&: +-*/&|^等
BPr^D0P 2. 返回引用。
xJ2*LM- =,各种复合赋值等
Ma|qHg 3. 返回固定类型。
I}2P>)K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P9T5L<5 4. 原样返回。
.Yw'oYnS operator,
F ]O$(7* 5. 返回解引用的类型。
Su 5>$ operator*(单目)
Pl-5ncb\ 6. 返回地址。
)J?{+3 operator&(单目)
0kDK~iT 7. 下表访问返回类型。
-7!&@wuQ operator[]
#Km:}= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{647|j;e operator<<和operator>>
y$<Vha t tXjn OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
L,;D@Xi 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N N|u _ yPw'] " template < typename Left >
KsrjdJx, ' struct value_return
^*~;k|;& {
n4lutnF template < typename T >
|j3'eW&= struct result_1
0j(M*
sl {
!`bio cA typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,7XtH>2s } ;
SR*wvQnOx ?|e'Gbb_ template < typename T1, typename T2 >
(Z5##dS3 struct result_2
@E.k/G!~Nb {
) _ I,KEe typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#.[AK_S5& } ;
8.bKb<y } ;
m?HZ; P,=+W(s9} q.2(OP>( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wM[~2C=vx bxK(9. 下面我们来剥离functor中的operator()
E+C5 h
;p& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i@NqC;~; _tr<}PnZ return l(t) op r(t)
U}SXJH&&E return l(t1, t2) op r(t1, t2)
a(]`F(L return op l(t)
L !4t[hhe= return op l(t1, t2)
Q!,<@b) return l(t) op
ob_I]~^I?| return l(t1, t2) op
VOsqJJ3 return l(t)[r(t)]
B^D(5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9z?oB&5 q %A?V_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)5fQ$<(Z 单目: return f(l(t), r(t));
HyiFy7j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.}')f;jH5< 双目: return f(l(t));
!se0F.K return f(l(t1, t2));
4x%(9_8{- 下面就是f的实现,以operator/为例
[#YE^[*qK H&b3{yOa struct meta_divide
)rLMIk {
.yENM[-bQ template < typename T1, typename T2 >
G#Ou[*O' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#GaxZ {
LflFe@2 return t1 / t2;
<\zCpkZ'B }
D}3XFuZs_ } ;
y$hp@m'@C midsnG+jnf 这个工作可以让宏来做:
TO,rxf QCPID: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>s3gqSDR template < typename T1, typename T2 > \
fQ+VT|jzx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[~D|peM3 以后可以直接用
:`)~-`_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*=Z26 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
PN+G:Qv (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
hl&-\ dc+ g/=K. t0:AScZY 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
7 1W5.! N?dvuB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{5*|C-WWtG class unary_op : public Rettype
XS~- vF {
C}IbxKl Left l;
n3MWs);5 public :
\bCX=E- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8
6QE/M
O?EB8RB template < typename T >
4\.V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bshGS8O {
weMww,: ^[ return FuncType::execute(l(t));
?j7vZ}iRi }
Rd+P,PO +a=
0\lpOy template < typename T1, typename T2 >
7:=5"ScV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O$`UCq {
x}$e}8|8YL return FuncType::execute(l(t1, t2));
*p ? e.%nd }
$3=:E36K } ;
Q Z8QQ`*S 6)]f6p&e gJ2
H=#M 同样还可以申明一个binary_op
(kTXP_ h!&sNzX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PU9`<3z5 class binary_op : public Rettype
<I;*[;AK {
U3vEdw<lV Left l;
YEjY8]t Right r;
5=?i;P public :
AV&yoag1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0@1:M
ZA#y)z8!E template < typename T >
cd;NpN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h$C@j~ {
DJhb return FuncType::execute(l(t), r(t));
u"$a>S_ }
0BkV/v1Uc PM$Ee #62R template < typename T1, typename T2 >
&ntBU]<q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\o3"~\|6C {
BX;5wKfA return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2^exL h }
&A!KJ. } ;
BH0!6Oq F>|9 52 {F*N=pSq 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
;Hm'6TR! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
rqCa 2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b`cYpcs 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。
|pZo2F!. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
gvli %9n 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。。。
d&:H&o)T! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>Pe:I 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)
P#GD?FUc 下面是修改过的unary_op
{7Cx#Ewd >e5zrgV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q 882B1H class unary_op
t\j!K2 {
d+z[\i Left l;
urY`^lX~ G2mNm'0 public :
FN"rZWM +?-qfp,:0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b5ie <s UPCQs", template < typename T >
coQ[@vu struct result_1
){Z {
&B-[oqC? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/rF8@l } ;
9+CFRYC zjbE 7^N template < typename T1, typename T2 >
PNF4>) struct result_2
AvRcS]@= {
Wb=Jj 9; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z<C[nR$N } ;
]H 2R =xEk7'W6k template < typename T1, typename T2 >
5S/>l_od$2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f==*"?6\ {
R $b,h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$"fo^?d/s }
@vH2Vydu 5ouQQ)vA template < typename T >
^/KfH&E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
';l fS {
|n P_<9[ return OpClass::execute(lt(t));
P!\hnm)%4 }
lC9S\s UC9{m252 } ;
!y vJpdsof p?myuNd[ 'tWAu I 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
o<4D=.g7D 好啦,现在才真正完美了。
y/4ny,s" 现在在picker里面就可以这么添加了:
WEa>)@ Md9l+[@ template < typename Right >
CV^0. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BF|*"#s {
{vfq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(L#%!bd }
1k>naf~O 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
gg8c7d:Q GJak.,0t .)ST[G]WK 1)U}i ^ F!CAitxd 十. bind
Dr'sIH^ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
[,7-w 先来分析一下一段例子
S[U/qO)m D9^7m
j?e Z\!rH"8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
*( *z|2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7Dl%UG] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Kfjryo9 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gB+
G'I 我们来写个简单的。
UvD-C?u' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
lwsbm D 对于函数对象类的版本:
b7'F|h^ h*'d;_(, template < typename Func >
}J;~P
9Y struct functor_trait
iBHw[X,b {
F50JJZ typedef typename Func::result_type result_type;
eUs-5
L } ;
;f(n.i 对于无参数函数的版本:
=jUnM>23 56ZrCr template < typename Ret >
jM\ %$_/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
V Cf|`V~ G {
0#`)Prop6 typedef Ret result_type;
YKq0f=Ij } ;
L1MrrC 对于单参数函数的版本:
lM&UFEl-\ ;Vo mFp L template < typename Ret, typename V1 >
=, TS MV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
U?EG6t {
(fd[P|G_] typedef Ret result_type;
QT_^M1% } ;
?360SQ< 对于双参数函数的版本:
w -dI<s [|z'"Gk{
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W gZ@N struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\P@S"QO {
pE(sV{PD typedef Ret result_type;
lbofF==( } ;
z`@z 等等。。。
!OQuEJR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
EOQaY w06gY template < typename Func >
#W^_]Q=5R' struct func_return
\d5}5J]a&n {
Fva]*5 template < typename T >
&[)D]UL struct result_1
9F)W19i. {
uH]
m]t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XC}1_VWs } ;
:3gFHBFDj (k#t}B[ template < typename T1, typename T2 >
* 2%oZXF struct result_2
[U']kt {
UhBz<>i;! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'v+96b/; } ;
/=-h:0{M } ;
8'%+G 'rh\CA/}D m>O2t- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ZZwBOGVU
T"B8;| template < typename Func, typename aPicker >
g6`.qyVfz' class binder_1
bx]14}6 {
\aB&{`iG Func fn;
VHj*aBHB aPicker pk;
kw;wlFU; public :
(Otur v<`$bvv? template < typename T >
Pd,!& struct result_1
$4:~*IQ {
R1~7F{FW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BMF3XcH~G } ;
',%5mF3j pdy+h{]3 template < typename T1, typename T2 >
eoJFh struct result_2
G*=H;Upi {
4(;20(q] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CCy. } ;
wV?[3bEhM E8
\\X binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vo.EM1x hOV_Oqe4? template < typename T >
1k`|[l^
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*eMLbU7 {
/T{mS7EpYc return fn(pk(t));
sbpu
qOL }
,qYf#fU#7 template < typename T1, typename T2 >
={OCa1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z^"?sd {
$/os{tzjd return fn(pk(t1, t2));
&9k"9 }
i /C'0 } ;
l; */M.B B piEAwh S[ i$e 一目了然不是么?
3!1&DII4 最后实现bind
xvHOY: ;\1b{-' l 5,Qy/t}K template < typename Func, typename aPicker >
p~ mN2x ] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>&g2 IvDS {
0;'j!`l9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
))$ CEh"X }
*?s/Ho &' *-+C<2" 2个以上参数的bind可以同理实现。
j`Tm\!q 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。
#dL5x{gV= r';Hxa ' 十一. phoenix
I<IC-k"Y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
McO@p=M 9j9YQ2 for_each(v.begin(), v.end(),
O#A8t<f|M (
0,+EV, do_
g52 1Wdtnn [
1fmSk$ y.9 cout << _1 << " , "
.Ydr[ ]
@<0h"i
x .while_( -- _1),
$HP/cKu cout << var( " \n " )
5^bh.uF )
<d3PDO@w/ );
4,o
%e,z `e4o 1* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
!>?4[|?n< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
dVij <! Lu operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N;e}dwh& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/vMQF+ jo]m12ps )j$b9ZBk template < typename Cond, typename Actor >
&IIJKn|_ class do_while
D:+)uX}MOf {
>B @i
E Cond cd;
CD*f4I#d Actor act;
f6@^Mg public :
+qE,<c}} template < typename T >
))8Emk^Q{ struct result_1
)zo#1$C- {
= E##},N" typedef int result_type;
L.R"~3 } ;
mYzsTUq oUnq"] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-Y5YCY!` d<e+__2 template < typename T >
$K5ni {M; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7[(Lrx.pM {
* [iity do
`two|gX0K {
<>ZBW9 act(t);
o6`Y7,] }
3RBpbTNWp while (cd(t));
N[- %0 return 0 ;
$w 5#2Za }
0[_O+u } ;
9/@FADh m9\@kA z36brv<_'p 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PmuEL@'^ U 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。
N`
@W% 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。
7-g]A2N 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。
$%N;d>[U, 下面就是产生这个functor的类:
3sd{AkD^ P2A]qX JNU"5sB template < typename Actor >
?GaI6?lbn class do_while_actor
}[XB]Xf {
n23%[#,r Actor act;
&"@HWF public :
3:l: ~Vn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5?#OR!N xMO[3D&D template < typename Cond >
g] 7{5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/y+;g{ } ;
__oY:d(~ 9b"}CEw "t3uW6& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tal>b]B; 最后,是那个do_
$9LGdKZ_D p 02nd.R6 f}evw K[S class do_while_invoker
F:[Nw#gj/ {
%RfY`n public :
o>/uW8 template < typename Actor >
s=
-WB0E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i}
NkHEK {
E< io^ return do_while_actor < Actor > (act);
*o:BoP=S }
Qd&d\w/ } do_;
yhw:xg_;Kz \UkNE5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k'WS"<- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6Y92& 最后来说说怎么处理break和continue
|ec(z 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。
qY*%p 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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