一. 什么是Lambda
a"^rOiXR{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h}Lrp r2r 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,
=3EjD;2 'oF
XNO f/t`B^}@ )j. .)o class filler
\|CuTb;0 {
h)Ol1[y` public :
ydMSL25<+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
U04&z 91" } ;
W0<2*7s vURgR 8khIy-9-' 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:
6eb~Z6n&? 5]K2to)>` !\!j?z=O8 EAlLxXDDh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
XrI$@e* ~~q>]4> 38GZ_z}r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
s7,D}Zz 1rON8=E 0cq<!{d z
fu)X!t^ 二. 战前分析
U:bnX51D4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
)FN$Jlo
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
E6zPN?\ < =yWdtBng +G)a+r'0Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Hz1z_[X@ /* --------------------------------------------- */
Q 3/J@MC vector < int *> vp( 10 );
Y|buQQ| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A=wG};%_ /* --------------------------------------------- */
+[}<u- - sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
k; >Vh'=X /* --------------------------------------------- */
D4sp+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HSVl$66 /* --------------------------------------------- */
QOY{j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*MQ`&;Qa, /* --------------------------------------------- */
`1uGU[{x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k"6&& Pbt7T
Q IyAD>Q^ A9MTAm{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
:*s@L2D6 1._1, _2是什么?
J~C=o(r 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
U$;UW3- 2._1 = 1是在做什么?
-b|"%e<' 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。
)iFXa<5h 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。
O=6[/oc
' "28zLo3 w~yC^` 三. 动工
3,n" d- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
k n/xt f~7V< v k8r1)B4ab Z\cD98B# template < typename T >
]r'D class assignment
!(gSXe)* {
O{0it6 T value;
e^;%w#tEqI public :
Cj$:TWYIh[ assignment( const T & v) : value(v) {}
dsH*9t:z template < typename T2 >
<W+9h0c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AH_qZTv0{Q } ;
Wb[k2V 3O;"{E=
< }Rw6+; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
).AMfBQ=; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"Q{l])N | AiMx2
EWr7eH 0T^0)c class holder
nLCaik_,m {
)j\_*SoH public :
R:j
mn template < typename T >
)sNPWn8<Uy assignment < T > operator = ( const T & t) const
=3!o_ {
".2d{B return assignment < T > (t);
*f_A:`: }
N,l"9>CF } ;
M8/:PmR< xP/q[7>#Q K)5j 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
i<):%[Q)> `5!AHQ/ static holder _1;
)@P*F)g~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kdp^{zW} t=9f:,I$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aO S,%J^? 而不用手动写一个函数对象。
crN*eFeW klH?!r& K?r E@yo/S 四. 问题分析
]^T-X/v9 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。
`oH4"9&]k3 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。
SN]g4}K- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ln t 1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
lRNm
&3:- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
-e_op'` Js vdC]+ 五. 问题1:一致性
`(
w"{8laB 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?|
_ Yc"{d3S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j9l32<h7] 3
^K#\*P struct holder
Ga-cto1Y {
,II3b(l //
LrT EF
j template < typename T >
/|<SD.: T & operator ()( const T & r) const
=,h'}(z_ {
[`s0 L# return (T & )r;
L`X5\D'X }
a(=lQ(v/? } ;
841 y"@*BY -
jCj_@n 这样的话assignment也必须相应改动:
e([>sAx!1 B\e*-:pq> template < typename Left, typename Right >
9[;da class assignment
}WaZ+Mdg\ {
"qd|!:bE Left l;
9x|`XAB Right r;
C#^y{q public :
m C`*#[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y;%LwDC template < typename T2 >
8>Cf}TvErx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y j#*H } ;
t$wbwP r-TrA$k 同时,holder的operator=也需要改动:
=&,T@5&-= 9}m?E<6& template < typename T >
GBT|1c'i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!|UX4 {
I:G8B5{J return assignment < holder, T > ( * this , t);
{-8Nq`w }
'Grii, goA=U 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。
elQjPvb 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C\~}ySQc.e yCav;ZS_ return l(rhs) = r;
T^(W _S 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"LLj*,0" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Sk/@w[ tx~,7TMS/ template < typename Tp >
~!qnKM>[ class constant_t
BQ)>}YHk {
u[Kz^ga< const Tp t;
vdC0tax public :
[l3\0e6-/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
B^r?N-Z A template < typename T >
;?tH8jf> const Tp & operator ()( const T & r) const
X% j`rQk` {
{H)hoAenA return t;
{+=hYB|& }
Z,e|L4& } ;
R54ae:8 ]& ckq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l nHY?y7{ 下面就可以修改holder的operator=了
peBHZJ``RX >Zs! template < typename T >
;Vs2e assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pu]U_Ll@ {
`bfUP s return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
wjwCs` }
hTzj{}w R[j? \# 同时也要修改assignment的operator()
Z4Dx:m- &K[sb% template < typename T2 >
*$BUow/> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_.Hj:nFHz 现在代码看起来就很一致了。
`;+x\0@< kSzap+ nB? 六. 问题2:链式操作
R20 .dA_N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G3io!XM)D 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。
/MY's&D( 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。
$"W[e"Q 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{$hWz ( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
nPdkvs i .uyfV&F template < typename T >
-dA9x~o struct result_1
R/Bjc}J' {
$cHU, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W&)f#/M8 } ;
"Gp Tmu? BqX"La, 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
pxgf%P<7 c-(RjQ~M5 template < typename T >
#p>&|I struct ref
K~,!IU_QG {
J<"K`|F typedef T & reference;
5>.ATfAsV } ;
Ie/_gz^ template < typename T >
<<u]WsW{C struct ref < T &>
(m:Q'4Ep {
) hs&?:) typedef T & reference;
\tYImh } ;
JCnHEH O}zHkcL 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o#\L4P(J 4 H0rS'5d template < typename T >
+_J@8k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F_'{:v1GW {
UX63BA return l(t) = r(t);
+bLP+]7oZ }
f?tU5EX 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
DdI%TU K, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
W9Azp8)p] X-((
[A 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
81x/bx@L% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
>^Wpc _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ejZ-A?f-K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
y,`n9[$K\ 最后的布局是:
=K} Pfh Add
PL&>pM / \
gi,7X\`KQ Divide 5
3-hcKE / \
>y#MEN>? _1 3
STjb2t,a 似乎一切都解决了?不。
%C,zR&]F 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。
J{dO0!7y 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。
Yc]k<tQ 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:
4)tY6ds)r| Jw}t~m3 template < typename Right >
Yq00<kIDJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
S1^/W-yoc~ Right & rt) const
r+ 8Tp|% {
iXo;e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VQH48{X }
[k\VUg:P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/!5ohQlPJ 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。
PWl;pBo 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。
KBtqtE'(L 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。
]^>Inh! 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。
#BP0MY& 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?
2WH(c$6PWf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
7QTS@o- 6AJ`)8HX template < class Action >
mz.,j(Ks- class picker : public Action
m<3. X"- {
P_0X+Tz public :
%/w-.?bX picker( const Action & act) : Action(act) {}
w:%NEa,Z // all the operator overloaded
WuY#Kx~2 } ;
{l$)X Ur< (TM 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。
Sy <E@1 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:
ty['yV-;a h SS9mQ template < typename Right >
& n@hD7=( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.jqil0#)Y" {
]I,&Bme return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:j3'+%'2 }
>$rH,Er bS8$[7OhX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Hif|z[0$ 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。
xI?'Nh 9?ll(5E template < typename T > struct picker_maker
A]0R?N9wb_ {
|+Rx) typedef picker < constant_t < T > > result;
v1yB } ;
[C4{C4TX template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`;}qjm0a {
nw/g[/<; typedef picker < T > result;
Xk%eU>d } ;
vo
}4N[]Sb o'$- 下面总的结构就有了:
.jP|b~ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
P??P"^hU picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+0[H`5-^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OCdX'HN5Y 至此链式操作完美实现。
wS|k3^OV% (G+)v[f ZKt{3P 七. 问题3
7CR#\&h` 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
uaP5(hUI 9s5s;ntz" template < typename T1, typename T2 >
WNjG/U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*^[6uaa {
/V+7:WDj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
'@KH@~OzRS }
U+B{\38
`dX0F=Ag? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
zp9l u B :yJ#yad template < typename T1, typename T2 >
Xbx=h^S struct result_2
mvpcRe
< {
Fg
p|gw4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u{uqK7]+ } ;
\25EI] :&&s*_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5,4" CF$ 这个差事就留给了holder自己。
J(]b1e 7R5ebMW
V *\:sHVyG( template < int Order >
a6h+?Q7uF class holder;
t
4M-;y template <>
a6:hH@, class holder < 1 >
T-4dD {
EY)?hJS, public :
n|H8O3@ template < typename T >
'tMD=MH struct result_1
!}x-o`a5 {
mBye)q$ typedef T & result;
XkUwO ] } ;
yZ=O+H template < typename T1, typename T2 >
&QQ6F>'T struct result_2
%b_0l<+
{
6j1C=O@S typedef T1 & result;
_Hx'<%hhI } ;
TEer>gD:v template < typename T >
9k9}57m.i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'HV@i)h0%V {
x5g&?2[ return (T & )r;
I4qS8~+# }
H^o_B1 template < typename T1, typename T2 >
'"Uhw$#t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$P8AU81 {
Rc9>^>w return (T1 & )r1;
6,1oLvU }
pfc"^Gi8 } ;
?)<zzL", op-\|<i template <>
/ioBc}] class holder < 2 >
{QdoIPr3 {
@R;k@b public :
yfqe6-8U template < typename T >
7zN7PHT=$t struct result_1
k`' *niz {
2Kr8#_) 0 typedef T & result;
7;.Iat9gMf } ;
z^9rM" template < typename T1, typename T2 >
XLYGhM struct result_2
>ZgV8X: {
X<W${L$G typedef T2 & result;
b
~]v'|5[ } ;
V4Qy^nn1 template < typename T >
"85)2*+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e1V1Ae {
qOQ8a:]? return (T & )r;
H;AMRL o4z }
]d{lS&PRlg template < typename T1, typename T2 >
Wzffp}V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"Il)_Ui {
LtUw return (T2 & )r2;
q!><:"#[G }
5mL4Zq" } ;
*(wxNsK Ue`Y>T7+! )Xt#coagS 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> >。
lc [)Ev 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
c*R\fQd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
h~._R6y bQN3\mvY return l(i, j) = r(i, j);
<dXeP/1w` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>@a7Zzl0H F_/ra?WVH return ( int & )i;
9@Cu5U] return ( int & )j;
eQ[}ALIq 最后执行i = j;
;jPiD`Kyv 可见,参数被正确的选择了。
f}.t H|`D3z.c ^e\$g2). CZy3]O"qW @a=jSB#B 八. 中期总结
WD kE
5 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:
i>-#QKqJ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{C8IYBm 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bl10kI:F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?y"M># `q | )_ hc9ON&L\> jWvi%Iqi xd"+ &YT u2fp~.'P 九. 简化
"So"oT1 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。
(?GW/pLK] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1BP/,d |+ 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:
sS4V(:3s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t-}IKrbv +-*/&|^等
z7P~SM 2. 返回引用。
Qk|+Gj =,各种复合赋值等
J5<16}* 3. 返回固定类型。
M*Q}^<E* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$n47DW& 4. 原样返回。
Z?&ZgaSz operator,
BT$Oh4y4 5. 返回解引用的类型。
E1w8d4P,G operator*(单目)
c7[Ba\Cr4h 6. 返回地址。
zR/mz) 6_ operator&(单目)
79o=HiOF99 7. 下表访问返回类型。
\W=Z`w3 operator[]
^;[_CF_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$Tt.r operator<<和operator>>
@W==)S%O :>H{? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ug"4P.wI 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)7#3n(_np N
K@6U_/W template < typename Left >
TnKOr~ @* struct value_return
hOFvM&$ {
YuJ{@"H template < typename T >
}!|$;3t+c struct result_1
>@-.rkd( {
J!3;\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hl)jE
06 } ;
uc]5p(9Hb d6??OO=~>M template < typename T1, typename T2 >
A9J{>f
struct result_2
]F;1 l3I- {
\F+".X#jh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ul 85-p } ;
/L|x3RHs } ;
~6QV?j J*:_3Wsy 497 l2}0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
qwn EVjf p u?COA 下面我们来剥离functor中的operator()
}w>UNGUMh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$
)2zz>4 pbwOma2 return l(t) op r(t)
7*WO9R/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7:JGr O return op l(t)
];=|))ky" return op l(t1, t2)
8|L 5nQ return l(t) op
Y~#F\v return l(t1, t2) op
;'[?H0Jw' return l(t)[r(t)]
`JGW8 _ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%t74*cX M[-/ &;`f@ 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:
bB*cd!7y 单目: return f(l(t), r(t));
uGYH4
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OI6m>XH? 双目: return f(l(t));
Y$./!lVY return f(l(t1, t2));
^\\9B-MvY 下面就是f的实现,以operator/为例
=`CK`x R;&k/v struct meta_divide
LFYSur8 {
PB BJ.!Pb template < typename T1, typename T2 >
~u[1Vz4#3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j|p=JrCJ {
f%[xl6VE; return t1 / t2;
n 1^h;2gz }
BXz g33 } ;
f3.oc9G "kIlxf3 这个工作可以让宏来做:
a`eb9o# N\?__WlBK7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I\[z(CHg@ template < typename T1, typename T2 > \
aJ1{9 5ea static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Lso%1M 以后可以直接用
cqm:[0Xf5> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'bg'^PN>z 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
iorQ/( (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。。。)
<KoOJMx( [W3sveqj& e$rPXRf 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
T+%P+ #)S&Z><< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7lwFxP5QT class unary_op : public Rettype
) <w`:wD {
U5?QneK Left l;
&W `7 b< public :
]z#Ita; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hC]:+.Q+ *Aug7
HlS template < typename T >
:}gEt?TUhs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZcTjOy? {
Ahr return FuncType::execute(l(t));
hb}Qt Q }
- _%~b 'jye* template < typename T1, typename T2 >
"Rtt~["% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[.CP,Ly {
l$R9c+L= return FuncType::execute(l(t1, t2));
3&+nV1 }
#|=lU4Bf } ;
g{2~G6%;0 hyhm{RC?[ ~Ra8(KocD 同样还可以申明一个binary_op
r{Mn{1:O D$TpT
X\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q`-Xx class binary_op : public Rettype
z('t#J!b {
|~rKD c Left l;
{yd(n_PqY Right r;
qc';< public :
HTm`_}G9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>8$Lqj^i ::cI4D template < typename T >
L{&Yh|} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>>8{N)c5E {
?<Mx* l return FuncType::execute(l(t), r(t));
QDb8W*&< }
Re*~C: 8-@HzS% template < typename T1, typename T2 >
2dbn~j0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J
L1]auO* {
Gj[5ew?@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|nqN95'u+] }
f<'D?d)L^ } ;
W"A3$/nq^ 6X4r2Vq BD]o+96qP 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6k{gI.SG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Pw6%,?lQ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7[0CVWs, 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
4jjo%N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}I18|=TB 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
J(P'!#z^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DH4IF i> 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
s; sr(34
下面是修改过的unary_op
15Jc PDV >?ec"P%vS/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{L7+lz class unary_op
5Ux= 5a {
Q6N?cQtOT Left l;
vw-y:,5`t8 h&~9?B public :
2~V"[26t \zOsq5} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!lM.1gTTC 6#a82_ template < typename T >
C+dz0u3s struct result_1
'X?Iho {
:dxKcg7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>Qg-dJt[ } ;
D/,(xWaT cu)B!#<!& template < typename T1, typename T2 >
1hc`s+N struct result_2
:X}Ie P {
bwJluJ,E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E[BM0.#bZ } ;
Q~KzcB< }
na@gn template < typename T1, typename T2 >
_c(h{dn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%:OX^^i; {
nEbZ8M return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TJZar Nc$ }
b%0@nu4 dh%DALZ8t template < typename T >
V`1x![\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6l2Os
$ {
u}rJqZ return OpClass::execute(lt(t));
2av=W }
NiRb:F- SEE:v+3| } ;
NW&2ca as!P`*@ GXRW"4eF5 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
JEP9!y9y 好啦,现在才真正完美了。
RPjw12Ly 现在在picker里面就可以这么添加了:
EZT 8^m $
% B template < typename Right >
C]h_co2eI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,4;'s {
B$S@xD $ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~~Rq$'q} }
|Nadk(} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[/<kPi S@TfZ3Go| &MB1'~Q,hq 9S l5jn xmfZ5nVL 十. bind
0;]VTz?P 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ZoCk]hk 先来分析一下一段例子
/-(OJN5F^ ,jl4W+s vN~joQ=d int foo( int x, int y) { return x - y;}
JgV4-B0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9hJ
a K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-M4VC^_ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
IIF <Zkpb 我们来写个简单的。
pOj8-rr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CBz=-Xr 对于函数对象类的版本:
-<e_^ /"^XrVi- template < typename Func >
+k0UVZZX? struct functor_trait
?30pNF| {
,D&-.`'E typedef typename Func::result_type result_type;
D z[,; } ;
_x$\E 对于无参数函数的版本:
}FX:sa?5 fUOQ(BGp template < typename Ret >
HYZp=*eb struct functor_trait < Ret ( * )() >
S>Gb
Jt(] {
d@tNlFfS typedef Ret result_type;
GgE
38~A4 } ;
-MORd{GF 对于单参数函数的版本:
=)x+f/c] 1)f < template < typename Ret, typename V1 >
>gl.ILo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o> &-B.zq {
i@ 86Ez typedef Ret result_type;
Dr"PS
>. } ;
=Wz)(N 对于双参数函数的版本:
A7T(p7pP uC[F'\Y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o
WAy[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FtDF} {
2tQ?=V(Di typedef Ret result_type;
_{GD\Ai_W } ;
8v=t-GJW 等等。。。
]Y$jc 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
AtqsrYj
:4LWm<P template < typename Func >
l7Wdbx5x0 struct func_return
M<SV H_ {
e+?;Dc-SJ\ template < typename T >
tJm1Q#|| struct result_1
r?pN-x$M= {
3-)R' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gf^y3F[\ } ;
c(!pcB8 6QNZ/Ox: template < typename T1, typename T2 >
q2;CvoF struct result_2
.k%/JF91n {
98vn"=3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o)'06FF\$ } ;
D4?cnwU } ;
JM53sx4& <L2z| %` H8m[:K]_H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R{6M(!x } V"A;5j` template < typename Func, typename aPicker >
WE+Szg(4x class binder_1
[}}q/7Lp {
c @KNyBy2 Func fn;
>GmO8dK aPicker pk;
&4*f28 s public :
<y#@v G N37CAbw0 template < typename T >
U?
;Q\=> struct result_1
#E#@6ZomT {
fVi[mH0=+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MOm+t]vq1 } ;
z9v70
q vOl3utu7 template < typename T1, typename T2 >
2Tv
W 6 struct result_2
$F]*B
` {
R''2o_F6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)r(e\_n } ;
%UG|R: 8k_hX^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Un&rP70 Dw,LB>Eq, template < typename T >
VmZDU(M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H)Z$j&S{ {
f{|n/j;n=C return fn(pk(t));
'vKae }
V}JBv$+ko template < typename T1, typename T2 >
PeSTUR& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vw`%|x"Xz {
th5UzpB4 return fn(pk(t1, t2));
*r|13|k }
Rk{vz| } ;
>xXq:4l>} 9j5B(_J^ TZdJq 一目了然不是么?
=!/T4Oo 最后实现bind
LCb0Kq}*/( }s8xr> R?J8#JPXD template < typename Func, typename aPicker >
{@PZlQg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ij9=J1c4 {
v7D0E[)~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Vq^b_^ }
yP34h*0B xX8c>p 2个以上参数的bind可以同理实现。
ppeF,Q 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
.73sY5hdTN V h5\'Sn 十一. phoenix
gA 19f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x$pz(Q&v _6]tbni?v for_each(v.begin(), v.end(),
Mv:\T%] (
`*i:z' do_
8rNf4]5@X( [
-.Zy( cout << _1 << " , "
y-Lm^GW4 ]
EWWCh0
{ .while_( -- _1),
JZqJ& cout << var( " \n " )
eUD 5V )
m`4N1egCt );
GZmfE` +hs:W'`% 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:
Xod/GYG 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
.4y44: T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
drp< f1`l8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M1*x47bN B.);Ju ifmX<'(9A template < typename Cond, typename Actor >
w~n+hhMF class do_while
dX-j3lM:# {
;U? 323Z Cond cd;
qR4-~p8 Actor act;
wid public :
eXkpU7w; template < typename T >
&-Q_%eM^ struct result_1
&7eN
EA {
6?/f$,v typedef int result_type;
=$_kkVQ$ } ;
p;mV?B?oAQ BNixp[Hc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D$`$4mX@hP ~e5E%bXxC template < typename T >
O1oh,~W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t*-_MG {
5K=>x< do
LfvRH?<W {
`U>]*D68 act(t);
-8SZ}J }
l?HC-_Pbh while (cd(t));
|"}rC >+ return 0 ;
A|m0.'/ }
QjTs$#eMW } ;
{Ut,xi V} h)e3X $wk(4W8E 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R l)g[s 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
p<B*)1Tj0 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
D% 2S! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
B!J&=*=e 下面就是产生这个functor的类:
_V3}F1?W Uu|R]azbO 6)~7Uf:<v template < typename Actor >
p)~EG=p class do_while_actor
[] R8VC>Ah {
GwmYhG<{ Actor act;
u>V~:q\X public :
`Zci< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
v\5`n@}4 [MeFj!( template < typename Cond >
JE;!~= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
cq$_$jRx } ;
WT1d'@LY d;).| .}P eqyUI|e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WogCt, 最后,是那个do_
RuOse9 =r~ExW}+ x,
'KI?TyQ class do_while_invoker
|doG}C {
35fj-J$8 public :
2>xEE template < typename Actor >
H$6;{IUz~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M4t:)!dji? {
!@FzP@ return do_while_actor < Actor > (act);
QPB^%8 }
V :lKF') } do_;
3.Jk-:u %m
nMBF/75 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
AzSmfEaU0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
tjcsT> 最后来说说怎么处理break和continue
4^ZbT 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。
+_ $!9m 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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