一. 什么是Lambda
lnUy?0( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Bf'(JJ7&N 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,
4|UIyDt8 48VsHqG OYkd?LN MvA_tRO class filler
}W J`q`g {
K(Nk|gQ public :
~Hf,MLMdTf void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ah.Kb(d: } ;
nNr3'6lz dEnhNPeRl 'aJ?Syn 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:
BN67o]*]< l;fH5z 9v A`\\9 TnrMR1Zx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E7,\s
Phczf \$I
)} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t +VPX2 hV%l}6yS& 6r`g+Js/ U7N<!6 二. 战前分析
spf}{o 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。
:>5]A6Wi 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
w@4+&v>O YZ}gZQ.A0 ^/,s$dj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,^(T^ - /* --------------------------------------------- */
7g$t$cZby, vector < int *> vp( 10 );
{XAKf_Cg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
DRnXo-Aaj /* --------------------------------------------- */
K{c^.&6D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h(fh |R< /* --------------------------------------------- */
t%%I.zIV7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a;(:iMCi /* --------------------------------------------- */
)c*~Y=f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9D
bp`%j /* --------------------------------------------- */
la-+` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(8{Z@ l/]P6 @N )\e_I\- $]vR ,E 看了之后,我们可以思考一些问题:
_^B+Xo@E- 1._1, _2是什么?
5]{YERa' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3+Q6<MS
q 2._1 = 1是在做什么?
E-/]UH3u H 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
P>H'od Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
w NPZ[V: E,;nx^`!l 9'tM65K 三. 动工
I%ez_VG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,UP6.C14 ?;$g, 2n Ai/#C$MY$ c/s'&gG33z template < typename T >
2`z+_DA class assignment
6@d( <Z {
3RD Q{&J: T value;
zIL.R#|D= public :
6V8"[0U assignment( const T & v) : value(v) {}
wxoBq{r; template < typename T2 >
NEN br$,G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Lpn`HAw& } ;
(<f[$ |% r1[0#5kJ;J `pKQ|zGw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
i^n&K:6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F8pLA@7[ ur'A ;B :!R+/5a hGpaHY>My class holder
]@'YlPU {
]6%| L public :
M]&9Kg3 template < typename T >
]-O:| q>] assignment < T > operator = ( const T & t) const
#bGt%*Re p {
eX=W+&lj return assignment < T > (t);
2nwP-i }
K(_nfE{ } ;
9@!`,Co V8c&2rNa Q4UaqiL 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:
Oh|Hy/&6W P'g$F<~V static holder _1;
En[cg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?gTY!;$P \s,ZE6dQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7VR+EV 而不用手动写一个函数对象。
pN?
HQ]g{JVld\ b,I$.&BD ]A'E61t<n 四. 问题分析
xvb5-tK
- 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Og^b'Kx/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
>R
:Bkf- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Uc6P@O*, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>d_O0a*W- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
edA.Va|0 6VIi
nuOW 五. 问题1:一致性
d?'q(6&H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
U"/":w ~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hv8V=Z'Q 3PPN_Z struct holder
]x?`&f8i {
`N$<]i]s5 //
SxH b76 ; template < typename T >
OTSbhI'v T & operator ()( const T & r) const
tK0?9M.) {
z^@98:x return (T & )r;
Eqnc("m) }
Q/L:0ovR } ;
k\I+T~~xD !bRoNP 这样的话assignment也必须相应改动:
i#=s_v8 qE!.C}L+ template < typename Left, typename Right >
+O2T% class assignment
Ar,B7-F! {
.gzNdSE Left l;
:OQx;>' Right r;
cl/}PmYIZ public :
wgp{P>oBX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y?ouB template < typename T2 >
AQ7w5}g+V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t&*X~(Yb! } ;
EPkmBru
^ *#\da]"{ 同时,holder的operator=也需要改动:
D% v{[KY %L, mj template < typename T >
3+ JkV\AF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
=^%#F~o: {
* `1W}) return assignment < holder, T > ( * this , t);
K*NCIIDh }
Rw-!P>S$ AXFQd@# 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。
`v)
:|Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qy|[V DPqk~ KCM return l(rhs) = r;
<#HQU< 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。
#2{H!jr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,}?x!3 |soDt<y+L template < typename Tp >
aGSix}b1P class constant_t
0&wbGbg(W {
~?E.U,R const Tp t;
qD!qSM public :
_3YZz$07 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&&SA/;F template < typename T >
fXD9w1 const Tp & operator ()( const T & r) const
5\S
s`#g {
!79eF) return t;
ZMa@/\pf1 }
$DS|jnpV } ;
dA03,s |YEq<wbQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!:BmDX[<n 下面就可以修改holder的operator=了
f(SK[+aqW VkW N1A template < typename T >
f
N_8HP6& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2;2FyKF ( {
!pTi.3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
XSOSy2: }
:[\M|iAo +PAb+E|, 同时也要修改assignment的operator()
^GL>xlZ( Nl$b;~u template < typename T2 >
:d)y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@y1:=["b 现在代码看起来就很一致了。
RwyX,| GUDz>( 六. 问题2:链式操作
IEmjWw4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
omu)s
'8 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。
y
<] x 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。
~CX1WPMI: 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。
{J~VB~(' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BZP{{ jCp^CNbA template < typename T >
2]:Z7Ji struct result_1
pOq9J7BS {
1[:tiTG|C typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Bcl6n@{2f } ;
*N65B# EBMZ7b-7 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:
bDtb"V8e )dh_eqnX template < typename T >
Q ym=L(X struct ref
uz;zmK {
]5a,%*f+ typedef T & reference;
|SX31T9rG } ;
p N+1/m, template < typename T >
Mwtd<7<!A struct ref < T &>
hMnJH_siY {
9v3%a3 typedef T & reference;
Qv
B%X)J } ;
irooFR[L9 {Rtl<W0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{?uG] G7 #`qP7E w template < typename T >
6~ +/cY-V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M0K+Vz= {
hZtJ LY return l(t) = r(t);
2)T.Ci cx }
qr'P0+|~5 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。
|Ye%HpTTv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
WUK{st.z krecUpo 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
PzH#tG&.j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
u.ub: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^GC 8^f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tdi^e;:? 最后的布局是:
}%Vx2Q Add
&O\$=&, h / \
#xNXCBl]O Divide 5
&BE'~G / \
l'FNp _1 3
bR}=bp4K 似乎一切都解决了?不。
)uazB!X 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。
U( (F< 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。
"2>_eZ#b 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:
:FWo,fq?:{ 3-U@==:T template < typename Right >
-=VGXd assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
RJ~I?{yR0[ Right & rt) const
gFAtIx4 {
[O\[,E"K return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u
ioBId }
D>m!R[!o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|^T?5=&Kt 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。
/p7-D; 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。
9MR,3/&N 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。
~ -zch=+u 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。
Gb_y"rx?0 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?
Ai 5|N 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:
jyFXAs2 '.1_anE] template < class Action >
!R"iV^?V class picker : public Action
D/Hob {
q}MPl 2 public :
.wJv_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
OM 4,Sevk // all the operator overloaded
!/wR[`s9w } ;
JsyLWv@6xa (|_N2R! 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。
#25%17 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:
LS{t7P9K a[A9(Ftn template < typename Right >
e
QGhX( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9~6)u=4sS" {
V]qv,> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w;4FN'
}
*9I/h~I ^L +@oS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)ND%MYJSq 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。
jk-e/C /R!/)sg template < typename T > struct picker_maker
~.L\f%< {
OD`?BM typedef picker < constant_t < T > > result;
Ed +"F{!eQ } ;
w0!4@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xv:VW< {
j&
~`wGM typedef picker < T > result;
QGpAG#M9? } ;
RJO40&Z<Z QM'Db`B 下面总的结构就有了:
qmWn$,ax functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Mpu8/i
gX, picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
I|oS`iLl$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LCf)b>C* 至此链式操作完美实现。
%?WR9}KU0 $bd2TVNV: `R+I(Cb 七. 问题3
qTD^Vz
V 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。
D`C#O
7.N {
i2QLS template < typename T1, typename T2 >
q|_t=YM@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cTQ]0<9:e {
y+g01z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M)v4>Rw+ }
DpZO$5.Ec+ fu]mxGPc 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:
%pk'YA{M)q +'f+0T\) template < typename T1, typename T2 >
X:1&Pdi struct result_2
^^C@W?.z {
gvLzE&V} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g!*5@k|C } ;
yv2N5IQ>{V E)}& p\{E 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?
/-v6jiM 这个差事就留给了holder自己。
2V6kCy@V 2MQ
XtK Tb@r@j:V template < int Order >
8nSEAr~ class holder;
vz1yH%~E template <>
9z0G0QW[ class holder < 1 >
bh&Wy<Y {
bB->7.GXu public :
ZD(VH6<g% template < typename T >
b2<((H struct result_1
, A@uSfC( {
$2gX!) typedef T & result;
6J""gyK. } ;
7}r6mr0vpm template < typename T1, typename T2 >
iS]4F_|vd struct result_2
.4&pi {
7kDqgod^A typedef T1 & result;
f2f2&|7 } ;
b$W~w*O template < typename T >
#PJHwvr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R|u2ga~ {
SE7mn6,%\ return (T & )r;
F).7%YfY }
}gR!]Cs)^ template < typename T1, typename T2 >
M8{J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L%Mj{fJ>Wm {
mQka?_if) return (T1 & )r1;
gmW-#. }
1&.q#,EMn( } ;
W_bp~Wu
hC
D6 template <>
"pInb5F class holder < 2 >
m<liPl
uv {
>.o<}!FW public :
2K
VX template < typename T >
s$D" struct result_1
? l>Ra0 {
ya'Ma<4 typedef T & result;
lK%)a +2 } ;
bHK[Z5 template < typename T1, typename T2 >
h2P&<gg qX struct result_2
zb,YYE1 {
nIEIb.- typedef T2 & result;
&WJ;s* } ;
C-sFTf7 template < typename T >
m88(f2Ch typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9
M90X8 {
,~G:>q$ad return (T & )r;
O[j$n }
,:6.Gi)| template < typename T1, typename T2 >
@QfbIP9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-_^#7] {
u-u:7VtH0= return (T2 & )r2;
1deK}5' }
W_bA.zT{ } ;
Aj{G=AT qS/
'Kyp_ eHc.#OA& 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
v`\ CzT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3U9leY'2N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?6V U4nK/* PnJA'@x return l(i, j) = r(i, j);
S76xEL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Bp/k{7 @@5JuI-! return ( int & )i;
W2]%QN=m$ return ( int & )j;
ekCt1^5Y 最后执行i = j;
wpf 可见,参数被正确的选择了。
$AF,4Ir-b+ )(h<vo)-zX ,!bcm yHnN7& EASN#VG 八. 中期总结
q9B5>Ye) 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Q(BM0n)f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
kPYQcOK8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]D@y""{--s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.#_g.0< h{CMPJjD v03^ oRHWb_$" Wl{wY,u bj=YFV+ 九. 简化
*]e9/f 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。
*?!A 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g.x]x#BC 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:
;|.IUXEgcF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
eXQzCm +-*/&|^等
Jm3iYR+, 2. 返回引用。
3M[5_OK =,各种复合赋值等
p2j=73$ 3. 返回固定类型。
o%l|16DR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
YA@OA$`E 4. 原样返回。
cB4p.iO
operator,
5uD'Kd$H 5. 返回解引用的类型。
ZZU"Q7`^ operator*(单目)
g({dD; 6. 返回地址。
htHnQ4Q operator&(单目)
Hv .C5mo 7. 下表访问返回类型。
*_tJ ; operator[]
bS*oFm@u 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vDVE#Nm_ operator<<和operator>>
X-J<gI(Y z=a{;1A 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。
av}pT)]\
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X]v.Yk=wu ['_G1_p template < typename Left >
Q~G>=J9 struct value_return
Pt8 U0)i) {
S`&YY89{& template < typename T >
H8?Kgaj~vf struct result_1
5mF"nY&lI {
i>L>3]SRr{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EFS2 zU } ;
(f?&zQ!+ ee{8C~ template < typename T1, typename T2 >
l/@t>% struct result_2
PH3#\
v.
{
jwZBWt )5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
psZ #^@>mJ } ;
xbhU:,o } ;
cQldBc _T[m YY xk$U+8K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E0a &1j pt+[BF 6P 下面我们来剥离functor中的operator()
#jNN?,ZK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q(I`g;MF h$~\to$C return l(t) op r(t)
uGMmS9v$ J return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ESt@%7.F return op l(t)
enJgk( return op l(t1, t2)
7;;HP`vY return l(t) op
dy^ zOqc return l(t1, t2) op
I,d5Y3mC return l(t)[r(t)]
=vZF/r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'lD"{^ wio}<Y6Xz 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:
*eonXJYD
单目: return f(l(t), r(t));
oWo/QNw9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\ tx4bV# 双目: return f(l(t));
oyeJ"E2 return f(l(t1, t2));
j"c30AY 下面就是f的实现,以operator/为例
7r4|>F j6_tFJT struct meta_divide
-@EAL:kY {
e=m=IVY#W template < typename T1, typename T2 >
mjtmN0^SR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
GnzKDDH
' {
,_(AiQK return t1 / t2;
o6[aP[~F }
;9rS[$^$O } ;
)IH|S5mG? O.% $oV 这个工作可以让宏来做:
9Oe~e NP#:} ) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/:OSql5K*< template < typename T1, typename T2 > \
P@wu k1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
OmR)W' 以后可以直接用
yxx'g+D* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R]! [h 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
e
1$<,.> (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。。。)
W1T%
Q88 -FGQn
|h4 |r%NMw #y 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
34gC[G= BHZCM^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>{HQ"{Q class unary_op : public Rettype
%qYiE!%& {
-0>gq$/N=^ Left l;
(rfR:[JkC2 public :
15X.gx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UqwU3 s9)U", template < typename T >
dz>2/' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<Cbi5DtR {
Sr#\5UDS return FuncType::execute(l(t));
<(c_[o/ }
MoX~ZewWR .;$Ub[ template < typename T1, typename T2 >
Z.l4< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N r,Qu8 {
``?79 MJ5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
g]Jt (aYK }
"!w#E6gU } ;
{TL.2 $&~moAl pv[Gg^ 同样还可以申明一个binary_op
je`Ysbe n Db`SNk= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|8q:sr_ class binary_op : public Rettype
!y\r.fm!A {
4'wbtE| Left l;
{)jTq?? Right r;
$-MVsa9>I public :
YWFq&II|Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-^aJ}[uaI K2> CR$L template < typename T >
T T@U_^o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1PB"1.wnd {
#PkZi(k
hv return FuncType::execute(l(t), r(t));
FMi:2.E }
\47djmG- D){my_
/ template < typename T1, typename T2 >
IE|? &O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dfP4SJqq
{
awv$ }EFo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZfMs6`Wv
1 }
b}
0G~oLP } ;
Uv m:`e~? \(A A|; Kr5(fU 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
*
'_(.Z: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xG(xG%J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,g pZz$Ef( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
v YJ9G"E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
r3B}d*v 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
1Q/=s,{u 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
bp!Jjct 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
U`aB&[=$ 下面是修改过的unary_op
"<"m}rE?Q /%mT2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C-@[= class unary_op
fX.1=BjXi {
)bWopc Left l;
Y4C<4L? !:PiQ19
'u public :
!Ii[`H ^Z-oO#)h# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o1vK2V [l3ys template < typename T >
QC?~$>h!? struct result_1
]rv4O@||w {
1ysQvz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P6&%`$ } ;
Z}TLk^_[ dU#-;/}o template < typename T1, typename T2 >
9QaE)wt struct result_2
au04F]-|j8 {
9O- 2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lYTQg~aPm } ;
Q~tXT_ zXM,cV/s template < typename T1, typename T2 >
>.6|\{*sG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R8cOb*D {
[}YUi>NGA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6Cz
O
ztn }
)S
7+y6f&* >MGWN template < typename T >
fd4C8>*7G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n m<?oI*\ {
0'Si
^>bW return OpClass::execute(lt(t));
8Z0x*Ssk }
V
^+p:nP veHe
} ;
NNF"si\FE 'w27Lt'V %uN<^`JZ 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
mUbm3JIjJ 好啦,现在才真正完美了。
kzjuW 现在在picker里面就可以这么添加了:
Jup)A`64 K
J\kR template < typename Right >
b?l>vUgAg picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qx'0(q2Ii( {
1vxRhS&FY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$8)XN-%( }
QJ3#~GYNr 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
cf88Fd6l/ gLB(A\yG X58U>4a `R$i|,9) G;3%k.{ 十. bind
_"ciHYHBQ 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。
O|V0WiY< 先来分析一下一段例子
l cie6'< N#K)Z5J)b ?1D!%jfi int foo( int x, int y) { return x - y;}
>[AmIYg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4AS%^&ah bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
E ?Mgbd3 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。
B;r_[^ 我们来写个简单的。
>jX" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E.h 对于函数对象类的版本:
(N}-]%# byxlC?q7 template < typename Func >
{^z73Gxt, struct functor_trait
DjM*U52Yfj {
u]Ku96! typedef typename Func::result_type result_type;
s/tLY/U/ } ;
Z*m^K%qJ 对于无参数函数的版本:
y:RW:D& ]SCHni_ template < typename Ret >
+})QT FV struct functor_trait < Ret ( * )() >
)Ka-vX)D@ {
6G2~'zqPc~ typedef Ret result_type;
dd } ;
wa8jr5/k" 对于单参数函数的版本:
"E\vdhk ]q1w@)]n} template < typename Ret, typename V1 >
ij$NTY=u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,)1C"' {
!T,<p
typedef Ret result_type;
.dU91> ~Ov } ;
|M;Nq@bRv 对于双参数函数的版本:
?>;aD G'\[dwD,u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^
8 }P_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5-X$"Z|@ {
3Y)&[aj typedef Ret result_type;
uppa`addK } ;
V
*@q< rQ 等等。。。
:^]Po$fl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G<?RH"RZr ;\7`G!q template < typename Func >
&V?+Y2 struct func_return
A;;#]]48 {
h>`[p,o template < typename T >
RnkV)ed( struct result_1
LA6XTgcu {
^aB;Oo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~ EBaVl ({ } ;
!
v![K Z;uKnJh template < typename T1, typename T2 >
?ES{t4" struct result_2
>GIQT?O6 {
? X8`+`nh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1'hpg>U } ;
D+!T5)>( } ;
(csk
%`bs<ZWT %g7j7$c 最后一个单参数binder就很容易写出来了
I%4eX0QY=z %1{S{FB template < typename Func, typename aPicker >
vu.ug$T class binder_1
9BakxmAc {
/uWUQ#9 Func fn;
YHN6/k7H aPicker pk;
\l=A2i7TQ public :
<IZr..|O 4M"'B A< template < typename T >
CZzt=9 struct result_1
\ ERBb. {
.B^tEBGVD typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2_Lu0Yrg } ;
F42^Uoaz d*u3]&?x&f template < typename T1, typename T2 >
9+(b7L struct result_2
[p4([ef
' {
|$tF{\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t,Tq3zB } ;
AIP0PJI3 lGet)/w;c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=n.&N
&x (D%+ template < typename T >
"vYjL&4h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K
z^.v` {
C| return fn(pk(t));
>]B_+r0m^ }
Ozqh Jb template < typename T1, typename T2 >
B|syb!g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9a:(ab' {
ht\_YiDg3 return fn(pk(t1, t2));
<}^p5| }
P{RGW.Ci@ } ;
Y;\@
5TgQ, >8NUji2I ;Zf7|i`R3 一目了然不是么?
G~zfPBN0D 最后实现bind
,*[N_[ . Z`xNp &/Gf@[ template < typename Func, typename aPicker >
f. h3:_r picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"MPS&OK {
a/CY@V- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MTR+|I3V }
[:izej(\ sCf)#6mI 2个以上参数的bind可以同理实现。
B&(/,. 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。
cr18`xU >YdLB@ 十一. phoenix
t@2MEo Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uxX 3wY;M -g"Wi@Qr for_each(v.begin(), v.end(),
7OPRf9+o (
ZKS]BbMZa do_
tI0D{Xrc [
Dz$dJF1
8 cout << _1 << " , "
OSJL,F, ]
$|@-u0sv .while_( -- _1),
H.Z<T{y;
cout << var( " \n " )
i:&$I= )
Yi`DRkp]3 );
nWd;XR6| Tj2pEOu 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:
&`g^b^i 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
r.]IGE| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;e2D} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4?_^7(%p i_y%HG j3R}]F'C* template < typename Cond, typename Actor >
d|sf2 class do_while
&jrc] {
[.;I} Cond cd;
|lIgvHgg Actor act;
a 4?c~bs public :
u`*1OqU template < typename T >
B}I9+/|{ struct result_1
w,1*dn {
0Y!~xyg/ typedef int result_type;
OP``+z> } ;
AgOti]`aR E,/nK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rLp0)Go ] `;Fc8$ template < typename T >
S;u2B_/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wk2Ff*& {
bW GMgC do
#,SPV& {
.sZ"|j9m act(t);
yi<H }& }
0J.]`kR while (cd(t));
!3ji]q;uF return 0 ;
.aC/ g?U }
6"2IV } ;
&8JK^zQq -{p~sRc& w*7wSP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wYd{X 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。
&3 x
[0DV 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。
fHgvh&FU 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。
\
Ju7.3. 下面就是产生这个functor的类:
5~RR
_G <SSkCw gAK"ShOhG= template < typename Actor >
g7v(g? class do_while_actor
N LSJ
D {
S3y('
PeF Actor act;
,a":/ /[ public :
oUL4l=dj. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3
5p)e c z7HM/<WY template < typename Cond >
}k@SmO8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ufocj1IU } ;
$nNCBC= (~?p`g+I.P lB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(JT
273 最后,是那个do_
O_v*,L! -o@L"C> WIw*//nw class do_while_invoker
,#j'~-5 {
{vp*m:K public :
2~%^y6lR template < typename Actor >
sL#MYW5E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yKC1h`2 {
h*\u0yD) return do_while_actor < Actor > (act);
c'wU$xt.w }
D=}\]Krmay } do_;
mTL JajE/ wQ81wfr1: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YRU95K[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JgBC:t^\pV 最后来说说怎么处理break和continue
+9B .}t# 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。
-0P9|;h5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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