一. 什么是Lambda
9F-ViDI. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hqwz~Ky} 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,
3ZT/>a>@ rPrEEWS0) iT)2 ?I6! WW,r9D:/ class filler
Q#d+IIR0gK {
!nZI? z ; public :
a3DoLq"/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W]C_oh } ;
LRfFn^FPM /It.>1~2@ FE^?U%:u@ 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:
D0,oml }bj,&c
kM6
EZ`mj SF78s:_!_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:BC<+T= z22|Kv;w 2-
|j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zEA{%)W Ply2DQr RBHqLg( YGZAtSf3z 二. 战前分析
XACEt~y 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。
bUZ&}(/ 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
z[<pi: : .UX[!^ k;AV;KWI' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U)T/.L{0i /* --------------------------------------------- */
&~D.")Dz vector < int *> vp( 10 );
:IOn`mRYu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x1 R! /* --------------------------------------------- */
:&\E\9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`tUeT[ /* --------------------------------------------- */
).O\O)K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#Fb0;H9` /* --------------------------------------------- */
[|P]St- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%te'J G< /* --------------------------------------------- */
,<Do ^HB/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2t
Z\{= 7J)Hwl %\s#e tjc5>T[Es8 看了之后,我们可以思考一些问题:
0B!mEg 1._1, _2是什么?
;Wp`th!F 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。
e[|p0 ,Q 2._1 = 1是在做什么?
s$3eJ| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
AyI}LQm]u Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
S^sW.(I (p#;6Xhf Td=]tVM 三. 动工
6A{s%v H 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R4K eUn" _4x[}e7KF nd*!`P 3GuMiht5 template < typename T >
~[bMfkc3 class assignment
G~mB=] {
El8.D3 T value;
P^d., public :
83O^e&Bt assignment( const T & v) : value(v) {}
hPCSLJ template < typename T2 >
z|4@nqqX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>GF(.:7 } ;
tz \:r>3vI ^FpiQF tMs|UC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
WZy6K(18"' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e]L3=R; ]jT[dX|? L-oPb) |^&2zyUj/ class holder
XP
Iu]F {
%lq7; emtp public :
Fw8X$SE" template < typename T >
kgI.kT(= assignment < T > operator = ( const T & t) const
1(\I9L&J
{
MCO$>QL return assignment < T > (t);
:_b
=Km< }
'E6gEJ } ;
Am}PXj6 7n3x19T oXZ@* 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
&rtz&}ZB; A`ertSlbhe static holder _1;
N*4IxY'vX/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
uq1(yyWp( }A&Xxh!Fwo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J&0wl]w|O% 而不用手动写一个函数对象。
#I@[^^Vw g he=mQ- ,-NLUS
"w YH'.Yj2 四. 问题分析
:!*;0~# 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
E9+O\"e9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~.y4
,- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ph!NYi, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
CIs1*:Q9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t2%bHIG} Nv$gKC6 ,G 五. 问题1:一致性
mjr{L{H=?+ 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?|
,EJ [I^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Y_iF$m/R e+[J[<8 struct holder
A.cZa {
z_iyuLRdb //
/iJhCB[QZ template < typename T >
vkauX:M T & operator ()( const T & r) const
7-0twq
{
o9SfWErZ return (T & )r;
b}{9
:n/SC }
>|&OcU } ;
ba:du
|Ec RgzSaP;; 这样的话assignment也必须相应改动:
T!eh?^E 8X~vJ^X9@y template < typename Left, typename Right >
5r}(|86O/ class assignment
VlXy&oZ {
~$&r(9P Left l;
VH1c)FI Right r;
s/'h LkxI public :
Qmh(+-Mp( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LCm}v&~%A template < typename T2 >
QMfy^t+I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*gMP_I } ;
j`-y"6) 5T@'2)BI= 同时,holder的operator=也需要改动:
f#-T%jqnK we).8%)' template < typename T >
]R.Vq\A%S assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K{|dt W& {
`Q_ R/9~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
HC, 0"W }
@^jLYu|W 4]Nr$FY 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
3ncvM>~g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xM"XNT6b qk{UO
< return l(rhs) = r;
[#h!3d|?B 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YY>Uf1}*9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
) x O_ G6ES] template < typename Tp >
p:n^c5 class constant_t
&ZFAUE,[ {
/M
c"K const Tp t;
~G^doj3|+ public :
>" 8j{s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}K]VlFR template < typename T >
i'LTKj const Tp & operator ()( const T & r) const
*bC^X' {
}^bL' return t;
*LQY6=H }
L6}x3 } ;
[5d][1= 5'[X&r%# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>~8Df61o` 下面就可以修改holder的operator=了
xb_:9 a^1c _ template < typename T >
I*ni )Px assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rKO*A7vE {
%QZ!Tb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<"P
'"SC }
S;<?nz3 e-av@a3 同时也要修改assignment的operator()
]ZATER)jq JF=ABJ= template < typename T2 >
b-/x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
PP`n>v=n 现在代码看起来就很一致了。
j %0_!*#3 h\ek2K 六. 问题2:链式操作
,H1~_|)< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dNt|"9~& 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
uzA'D ~)P 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
uk/+
i`= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
DfFPGFv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]>i0;RME />7/S^ template < typename T >
=KD*+.'\/ struct result_1
6b)UoJxj {
1g.9R@Kc$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\gXx{rLW } ;
1qN9bwRO $q+`GXc- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
^*W<$A_ U.0/r!po template < typename T >
v%Q7 \X( struct ref
}}Uv0g8D {
><7`$ 2Or typedef T & reference;
zSXC } ;
~jTnjx template < typename T >
Qeog$g.HI struct ref < T &>
*G=AhH$t {
c'qM$KN9G typedef T & reference;
mf'1.{ } ;
Jjq%cA I]$d,N!. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
jYZWf `X~ vw; template < typename T >
9Q1GV>j>B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
YTit=4| {
wpI4P: return l(t) = r(t);
jG :R\D}0 }
FI5C&d5d 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。
?R} oXSVT 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s~w+bwr L,/i%-J3c 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
#|i{#~gxM _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4BtdN-T}b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]~ M
-KT +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L?(rv.lb 最后的布局是:
l[| e3<H Add
8[ OiG9b / \
2ow\d b Divide 5
k~dr;j / \
4Pdk?vHK; _1 3
(Mh\!rMg 似乎一切都解决了?不。
[40 YoVlfM 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。
FCPRg^=<!~ 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。
'b,D;'v 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:
c y$$} r&DK> H template < typename Right >
!:e
qPpz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Qd?P[xm Right & rt) const
0^z$COCv {
uy{KV"%"^g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1hG O*cq! }
BI]t}7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
WG{/I/bJ_ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
mio'm 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
cf'Z#NfQ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
?Gfe? 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
V:J6eks_ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
U s5JnP 5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
sSK$ 8msDJ{,X template < class Action >
t79MBgZ class picker : public Action
Oa
.%n9ec {
|VL,\&7rk public :
)Cl&"bX picker( const Action & act) : Action(act) {}
Vba}RF[b // all the operator overloaded
rl=_ "sd= } ;
@~ L.m}GF Y."[k&P- 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。
ja2]VbB 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:
W=m_G]"L ;|y,bo@sJJ template < typename Right >
=qvU9p2o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z wW9>Y {
Z}wAh|N- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VJaL$Wv)H }
\zwb> ^ L\[jafb_` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~^*tIIOX 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。
th)jEK;Z 0*/~9n-Vl template < typename T > struct picker_maker
;}qCIyuO] {
`39U I7 typedef picker < constant_t < T > > result;
O.dNhd$ } ;
/'(P{O>{j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o<4LL7$A! {
.R,8<4 typedef picker < T > result;
^l,Jbt } ;
n6}1{\ Zn//u<D 下面总的结构就有了:
t}nRW o functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
;Z*RCuwg picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
d\f5\Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{Hv=iVmt 至此链式操作完美实现。
!l|Qyk[ /[L:ol6;! .8m)^ET 七. 问题3
:\Z0^{ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
"e"`Or S}/CzQ template < typename T1, typename T2 >
S}E@*t2h ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+}Pa/8ybJ {
2~)]E#9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
))N^)HR }
lI 8"o>-~ mx yT==E 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
/Kvb$]F+! Fk43sqU6~ template < typename T1, typename T2 >
1jyWP#M# struct result_2
r4s R5p]| {
8z-Td- R6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
83a
Rq&(R } ;
9maw+ c!~ gyK"#-/_d 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?
K*<n<;W 这个差事就留给了holder自己。
9=SZL~#CE [xC
(t]S- L{-w9(S`i template < int Order >
<5q }j-Q class holder;
PD?H5W3@ template <>
lV?SvXe class holder < 1 >
lFcCWy {
KlPH.R3MPO public :
jc<3\ 7 template < typename T >
weOMYJO;8 struct result_1
cg~FW2Q {
U
uysG\ typedef T & result;
;,1i,? } ;
k|V{jBG"@ template < typename T1, typename T2 >
580t@? struct result_2
=h)H` {
Fmu R(f= typedef T1 & result;
<O WPG, } ;
R Mm`<:H_ template < typename T >
T^'i+>F!w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|z~?"F6 Y< {
:97`IV% return (T & )r;
T2dpn%I }
O6pjuhMx template < typename T1, typename T2 >
H{BjxZ~) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%lPP1
R {
DM&"oa50 return (T1 & )r1;
#FcYJH }
CeQcnJU } ;
!>tXib]: .^uu*S_ template <>
(<CLftQKg class holder < 2 >
~(8A&!#,! {
r?Vob}'Pt] public :
dM') <lF template < typename T >
N%-nxbI\ struct result_1
[Y*UCFhI0 {
ubLLhf typedef T & result;
s{/nO) } ;
{^qc`oF template < typename T1, typename T2 >
Eq?o/'e struct result_2
fTeo,N {
)Mok$ typedef T2 & result;
EW`3h9v~ } ;
j\a?n4g - template < typename T >
ZjcJYtD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S("bN{7nE {
& mWq'h return (T & )r;
YS]RG/' }
Gd"*mLd template < typename T1, typename T2 >
k5($b{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*<@ {
`/U:u9H9v return (T2 & )r2;
Gc'HF"w }
5Z:HCp-aG } ;
ZoUfQ!2* l|K8+5L |J\/U,nh 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
B}(YD;7vJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
FD*y[A
? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W1OGN4`C (|x-> a return l(i, j) = r(i, j);
DW-LkgfA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
, QQ:o'I! *<hpq) return ( int & )i;
\!PC:+uJ return ( int & )j;
wqyAEVea'8 最后执行i = j;
~t}:vGD j 可见,参数被正确的选择了。
BYY>;>V 23=;v@ YmwVa
s _EY:vv H(AYtnvB 八. 中期总结
f|`{PP`\ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
YGHWO#!Gp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2PC4EjkC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=nsY[ s< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<7p2OPD \yy!?UlaI 1w5nBVC*$V Ip4~qGJ +)Ty^;+[1 YT_kMy> 九. 简化
&F:7U! 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。
f`c z@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gR6:J 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:
AT%0i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Nwc(< +-*/&|^等
KDhHp^IXQ 2. 返回引用。
=19]a =,各种复合赋值等
"P|G^*"~2 3. 返回固定类型。
d0xV<{,- 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M}c_KFMV 4. 原样返回。
$xl*P# operator,
" JRlj 5. 返回解引用的类型。
;A C] * operator*(单目)
Ue%0.G|<W 6. 返回地址。
lA1R$ operator&(单目)
7HF\)cz2 7. 下表访问返回类型。
KGJB.<Be operator[]
lz( 9pz 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;?cUF78# operator<<和operator>>
nQ+{1 C MT*b+&1e 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。
48DsRy 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k X-AC5] k >MgrtJI template < typename Left >
H!A^ MI struct value_return
Oe#k| {
pQ>V]M template < typename T >
m/ukH{H1% struct result_1
c{<3\ {
|joGrWv4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ZDb`]c4( } ;
wHCsEp( 8
jT"HZB6 template < typename T1, typename T2 >
LgaJp_d>9* struct result_2
Q-0[l/A}a {
)dV.A IQ+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?ix,Cu@M } ;
8]c`n!u=` } ;
!6KEW, }[Y):Yy X4TUi8ht!] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/j^zHrLN GZ e
)QH 下面我们来剥离functor中的operator()
?=vwr,ir 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KIS.4nt#d" ]uZH 0 return l(t) op r(t)
zqeU>V~<F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>5j/4Ly return op l(t)
F,W(H@ ~x return op l(t1, t2)
!F8
!]"* return l(t) op
ygPZkvZ return l(t1, t2) op
VMHY.Rf return l(t)[r(t)]
{/Cd ^CK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~)Z`Q g %Am[fb 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:
M}vPWWcl 单目: return f(l(t), r(t));
4 A<c@g2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CuGk?i 双目: return f(l(t));
zknD(%a return f(l(t1, t2));
Grqs*V &|g 下面就是f的实现,以operator/为例
w"e2}iE7 +!<`$+W struct meta_divide
W)_B(;$] {
k9,"`dk@ template < typename T1, typename T2 >
Y}6)jzBV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UvI!e4_ {
NX;&V7 return t1 / t2;
Mc8^{br61 }
k (R4-"@ } ;
`MD/CFl4 Fzu{,b 这个工作可以让宏来做:
,&9|Ac?$ 5(W9J j] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3k/MigT template < typename T1, typename T2 > \
}8SHw|- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4EK[gM8 以后可以直接用
qL#R
XUTP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IF}r%%'Y$ 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
I,[EL{fz (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。。。)
n >Ei1 fP|\1Y?CS 26**tB< 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
&td#m"wI 5J;c;PF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'UyL%h;nJ class unary_op : public Rettype
n*1UNQp@]O {
4D13K.h`O Left l;
Px8E~X<@ public :
BCbW;w8aI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/[s$A? u"%fz8v template < typename T >
)\(pDn$W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G$j8I~E@ {
twn@~$ return FuncType::execute(l(t));
tFwlx3 }
*}J_STM e=_hfOUC template < typename T1, typename T2 >
%9lxE[/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l0_V-|x {
SS`C0&I@p return FuncType::execute(l(t1, t2));
nAzr!$qbNv }
liTr3T`,V } ;
I?"5i8E 9V&LJhDQ N9Ml&*%oX{ 同样还可以申明一个binary_op
4Bn+L,}. *.RVH<W=8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UXP;' class binary_op : public Rettype
2KEww3.{ {
- \QtE}|4 Left l;
OK 6}9Eu9 Right r;
pr"flRQr# public :
0TpA3K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8`2K=`]ES+ ;W].j%]Le template < typename T >
k-U/x"Pl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&u8c!;y$b {
"DpQnhvbB return FuncType::execute(l(t), r(t));
JF
gN }
ry0 =N^ 2}b bdX x template < typename T1, typename T2 >
if'4MDl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H/$q]i*#K {
*"ShE=\p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0u_'(Z-^2 }
gUp0RPs } ;
T!PX? msylb~ ^ J^:~#`8 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
O^#u%/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5glGlD6R DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0YL0Oa+7 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。
#7=LI\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
St`m52V(5X 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。。。
E` |qFG< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
gISs+g 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)
${wE5^ky 下面是修改过的unary_op
^=G+]$ 8 _HsvF[\[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
sYpogFfV class unary_op
[w f12P {
,whNh Left l;
mxGN[%ve V*}zwms6 public :
m##=iB|; 9:o3JGHSc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%Qq)=J<H; Xdt+\}\ template < typename T >
K}BX6dA struct result_1
w C"%b#(} {
S41>VbtEp typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F S:WbFmc } ;
vEGK{rMA "=.|QKC1` template < typename T1, typename T2 >
ZsZ1 struct result_2
Z.pw!mu" {
qgNK!(kWpr typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=6&D4~R } ;
[2V/v I.!/R` template < typename T1, typename T2 >
b`zf&Mn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}c%y0)fL {
?C35 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T*yveo&j }
sA}R! 03@|dN template < typename T >
t;Om9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z >=Y {
,6"n5Ks} return OpClass::execute(lt(t));
98^6{p }
7`HUwu /&7Yi_]r } ;
#LJ-IDuF! Ck?: 8YlF W?-BT >#s 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
,~(}lvqVH 好啦,现在才真正完美了。
G`"Cqs< 现在在picker里面就可以这么添加了:
<>_WdAOuD QE2^.|d{ template < typename Right >
PBtU4) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E e>j7k.G. {
uW=NH;u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"~C#DZwt{ }
C&kl*nO 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。
y>|XpImZ *(B[J <t% A)L% VY@hhr1s~ T0%TeFY 十. bind
J|S^K kC 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。
mcr#Ze
先来分析一下一段例子
"%*lE0Tx *J5RueUG |wQZ~Ux: int foo( int x, int y) { return x - y;}
ue<<Y"NR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P1 stL, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F
t/
x5 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。
j9'XZq} 我们来写个简单的。
yMl'1W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)O C[;>F7 对于函数对象类的版本:
3z92Gy5cr Eu.qA9,@U template < typename Func >
@H0%N53nE struct functor_trait
#l# [\6 {
MmH_gR typedef typename Func::result_type result_type;
KxmPL } ;
fMPq 对于无参数函数的版本:
Q0Qm0B5eY k<zGrq=8J template < typename Ret >
2Q|*xd4B^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
%C0O?q {
pm@Z[g typedef Ret result_type;
x*8f3^ wE } ;
E(kpK5h{ 对于单参数函数的版本:
SoU'r]k1x Pl&`&N; template < typename Ret, typename V1 >
oV>AFs6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zy6(S_j {
a<jE25t typedef Ret result_type;
|#:dC # } ;
(Zg'pSs) 对于双参数函数的版本:
y6jmn1K gzCMJ<3!D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I S8nvx\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u;ooDIq@ {
m_02"' typedef Ret result_type;
Bi:wP/>v } ;
oEoJa:h 等等。。。
}9udo,RWu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?J@qg20z wU)5Evp[ template < typename Func >
S{i@=: struct func_return
bSR+yr'? {
2vdQ&H4 template < typename T >
*a,.E6C* struct result_1
|4> r" {
8G l5)=2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZQ' z } ;
C=aj& NwlRPyt template < typename T1, typename T2 >
*R\/#Y| struct result_2
- b\V(@5 {
3p
1EScH typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6(^Upk=59 } ;
)):22}I# } ;
GHC?Tp k-cIb@+" f@Rpb}zg+C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
KR+BuL+L 4B8S e template < typename Func, typename aPicker >
Y:!/4GF class binder_1
hf+/kc!>i {
_O)2 Func fn;
Ms'TC;&PS aPicker pk;
)
~)SCN>- public :
j)tCr Py JlDDM
% template < typename T >
>+jbMAYSq struct result_1
acYoOW1G {
+V);'"L typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U]! .~ji3
} ;
AK
s39U' )Z8"uRTb0 template < typename T1, typename T2 >
R(?<97 struct result_2
DPS1GO* {
:O'C:n<g typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3pTS@ } ;
kV:FJx0xP ;Ma/b= Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8LQ59K_WX ZA_zKJ[[7 template < typename T >
|IX` ( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|
2.e0Z]k {
j`|^s}8t return fn(pk(t));
Ld}(*-1i }
Fi?Q
4b template < typename T1, typename T2 >
j*H;a ?Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\5_P5q:` {
h%1~v$W` return fn(pk(t1, t2));
&ap`}^8pM }
k99gjL` } ;
b1+hr(kMRM 9oje`Ay #7~tL23}] 一目了然不是么?
I*:qGr+ WJ 最后实现bind
J|"nwY}a9 x ?f0Hk+ o[6vxTH template < typename Func, typename aPicker >
z>mZT. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>FY&-4+v {
Z(LxB$^l[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8yE%X!E }
iFnOl*TC YV1a3 2个以上参数的bind可以同理实现。
gY>;|), 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。
65waq~# uP(B<NfL:' 十一. phoenix
zr3q>]oma Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VA=#0w M2;%1^ for_each(v.begin(), v.end(),
Esz1uty (
|B%BwE do_
zM_DE [
x5fgF; cout << _1 << " , "
~tg1N^]kV ]
rw5#e.~V .while_( -- _1),
JtYYT/PB cout << var( " \n " )
1!>bhH}{D )
-}_cO|kk );
'NT#(m% @)OnIQN~ 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:
~@-QbkC 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
}>{ L#JW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`jb0+{08 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H5AK n*'7 Avs7(-L+s 8S.')<-f template < typename Cond, typename Actor >
P1)* q0 class do_while
x1m8~F {
u}-d7-= Cond cd;
FylWbQU9 Actor act;
hF7V !*5 public :
G}=`VYK template < typename T >
CdBthOPX) struct result_1
*Nvy+V {
k_*XJ <S!Y typedef int result_type;
CF3E]dt } ;
~@[(N]=q '?{0z!! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/,1SE( hi ;WFyJTu template < typename T >
<CNE>@-f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4NpHX+=P {
'^Pq(b~ do
(j8GiJ]{L, {
u;+%Qh act(t);
pG,<_N@P }
",~ b2]ym while (cd(t));
]PR|d\O return 0 ;
o5N]((9 }
0M#N=%31 } ;
dr|| !{\ CDQJ bvx I;Al?&uw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-@%t"8 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。
U9<_6Bsd 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。
/Y;+PAy 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。
(oLpnjJ(, 下面就是产生这个functor的类:
9"WRI Ht'c y0scL7/ I$aXnd6) template < typename Actor >
/J1S@- class do_while_actor
9M1a*frxZ {
((-aC` Actor act;
<)_:NRjBF& public :
X!U]`Qh do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6PiEa( -/M9 vS template < typename Cond >
9Tzc(yCY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"NxOOLL } ;
J*}VV9H i'Y-V]-> "%:7j!#X|I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E=;BI">. 最后,是那个do_
Xy[}G p Z -pyFK\ jmRhAJV class do_while_invoker
kjx> {
@AvM public :
.>k=A|3G template < typename Actor >
AU0$A403 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ow-+>Y[qZ {
Ezi' 2Sc return do_while_actor < Actor > (act);
"I5uDFZR& }
|*%/ovg+ } do_;
jZa25Z00 >oe4mW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
B1y<.1k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&@=u+)^-{ 最后来说说怎么处理break和continue
`ajx hp 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。
h^['rmd 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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