一. 什么是Lambda
U if61)+!i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
61}hB>TT: 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,
hV6=-QL*B u3XQ<N{Gj faJ>,^V# N!hS`< } class filler
G;CB%qXI {
F]"Hs> public :
lbg^ 2|o~~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V.8pxD5s } ;
mn;Wqb/ &\_cU?0d ?7:?OX 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:
8pQ:B/3= i H^Gv * + mqz)-x ^^{gn3xJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,svj(HP$ ZGHh!Ds; NL-<K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!]v &/ NxyrP**j \XUG-\$p ~_YU%y 二. 战前分析
5Tt%<#4 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。
o3oAk10
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
YV 5kzq ZvS|a~jO ]mW)T0_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F|seBBu /* --------------------------------------------- */
&d8z`amP vector < int *> vp( 10 );
=`oQcIkz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,PyA$Z /* --------------------------------------------- */
\EC=#E( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pSLv1d"9{ /* --------------------------------------------- */
D#~S<>u@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<g^!xX<r? /* --------------------------------------------- */
tUp'cG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]DaC??%w /* --------------------------------------------- */
Y8fahQ# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>cEB,@~ D}| 30s?u1 q[}[w! to 2EdKxw3$] 看了之后,我们可以思考一些问题:
^6Std
x_ 1._1, _2是什么?
*Y@)t*
-a 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。
+-|D$@8S 2._1 = 1是在做什么?
\40d?N#D 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M]Y72K^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6}RRrYL7I 8#S}.|"?F jC)lWD 三. 动工
xTJ-v/t3< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\"r*wae y+C.2 ca 8w[nY.#T xGzp}
template < typename T >
N9M''H*VS class assignment
#0+`dI_5/ {
PUdJ>U T value;
NB z3j public :
P0En&g+~ assignment( const T & v) : value(v) {}
x*9CK8o= template < typename T2 >
dX58nJ4u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AxN.k } ;
;I#S m; x 7;Zwd y,*>+xk, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_uR-Z_z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~[CtsCiQ {\?zqIM #()u=) g]z[!&%Ahs class holder
iZVMDJ?(Z] {
B~/LAD_ public :
_V9 O,"DDc template < typename T >
tkG0xRH assignment < T > operator = ( const T & t) const
bs%lMa.o {
q]\bJV^/U return assignment < T > (t);
2g6G\F }
fCMH<}w } ;
.=VtMi$n 6PS #Zydb Ua@rp3fr 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:
o@o6<OP^ myVV5#{ static holder _1;
9Q#eu~R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6!,Am^uXM JYbE(&l%de for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5PJB<M_m: 而不用手动写一个函数对象。
7H-,:8 P~)ndaQ <&?gpRK Y}bJN%M 四. 问题分析
`>1"v9eF 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。
idC4yH42 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。
2 NgEzY5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
LWB"}#vt 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G36}4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U#O6l-xe] (;V=A4F-D 五. 问题1:一致性
*ay>MlcV2= 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?|
?,JN? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Dj<]eG] iI[Z|"a 21 struct holder
gz K"'4` {
*nB fF{y //
m[7i<'+S template < typename T >
H<M
ggs- T & operator ()( const T & r) const
]U]22I'+$2 {
C*}TY)8 return (T & )r;
NX$S^Z\QI }
?I` BbT} } ;
O?8^I< {(7D=\eU 这样的话assignment也必须相应改动:
uv++Kj! 3dnL\AqC template < typename Left, typename Right >
g& yR - class assignment
c3gy{:lb {
M-!eL< Left l;
aW8Bx\q Right r;
7-M$c7S public :
Vrf+~KO7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gY],
(*v template < typename T2 >
B)F2SK<@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+w-UK[p } ;
8c m,G ZhKYoPIq 同时,holder的operator=也需要改动:
Ns-cT'1- G
.~Psw# template < typename T >
*f~X wy" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/;M0tP {
GNXQD}L?b? return assignment < holder, T > ( * this , t);
TxhTK5#f }
//G5lW/* jfyV9) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
zh$[UdY6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q/,W'lQ\; MOJ-q3H^W return l(rhs) = r;
6&=xu|M<x= 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。
]@o p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(9h{7<wD` fW Vd[zuD4 template < typename Tp >
G?)vqmJ% class constant_t
YF=@nR$_~j {
v7O&9a; const Tp t;
W'\{8&:! public :
"Hmo`E B0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OHzI!,2] template < typename T >
,TD@s$2x const Tp & operator ()( const T & r) const
XF1x*zc {
byM/LE7) return t;
$4`RJ{ZJw] }
w\pD'1e } ;
[3s,U4a rMqWXGl`( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
" *xQN "F 下面就可以修改holder的operator=了
/sENoQR wobTT1!| template < typename T >
9rX[z : assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z3b8 {
}io9Hk>| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"4LYqDe }
xtKWh`[& vBd^=O 同时也要修改assignment的operator()
TuphCu+Oh 4YkH;!M>ji template < typename T2 >
{4&G\2<^^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@B$ Y`eK\ 现在代码看起来就很一致了。
E7+y
W 8vB~1tl; 六. 问题2:链式操作
Wx"bW ICc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b/oJ[Vf 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。
p"/1Kwqx 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。
'DlY8rEGP 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。
(F_Wys=6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E9{Gaa/{ 6q?C"\_ template < typename T >
no+{9Uf struct result_1
%;9f$:U {
!z X`M1J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/ocdAW`0 } ;
+Ij>\;vM" XU.ZYYZ= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
38Lc|w Zb`}/%\7 template < typename T >
w:Fes struct ref
qt+vmi+~ {
?3Wh.%n typedef T & reference;
b&p*IyJR } ;
?s(%3_h template < typename T >
UNq!| struct ref < T &>
4xU[oaa {
~f2H@# typedef T & reference;
!1!;}uzt } ;
\uQB%yMoz A[v]^pv' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lRnst-inlI Uf{cUY,j_ template < typename T >
QvK/31*QG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
V{;Mh
u`+ {
|~k=:sSz{ return l(t) = r(t);
[zIX&fPk$ }
\?h + 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。
~my\{q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!Pt|Hk dr }S3m
wp<Y 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
yInW?3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
' A= x _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&fq-U5zH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{
dw m>a 最后的布局是:
5NbI Vz Add
):jKsP
, / \
/K<Xr[z~y Divide 5
3zY"9KUN / \
?s #DD, _1 3
"P.7FD 似乎一切都解决了?不。
{w}PV5< 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。
q
.nsGbl 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。
[3;J,P=& 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:
Lo @mQ ZU7e1VaZM template < typename Right >
$
w:QJ~,s assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"m0>u,HmI Right & rt) const
S*?'y {
aePhtQF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%JBp~" }
3\|e8(bc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}k7@
X 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。
yPn5l/pDDr 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。
]pl g@ 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。
x "]%q^x 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。
6cVaO@/( 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?
{HNGohZt 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:
["Ep.7=SU 6GMQgTY^ template < class Action >
CspY+%3$ class picker : public Action
V/$qD {
8V`r*:\ public :
oat*ORL picker( const Action & act) : Action(act) {}
'g^;_=^G // all the operator overloaded
9
Bz~3 } ;
BQ,]]}e43z p82&X+v/p Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
X3". 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
zv||&Hi .Gh-T{\V' template < typename Right >
thOQcOf0$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%A`f>v.7 c {
f8L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[{ K$sd }
F=Z|Ji# ?Q="w5OOD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8<Asg2]6 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-uqJ~g D Hwklk9U template < typename T > struct picker_maker
[IF3,C {
'{QbjG%<P typedef picker < constant_t < T > > result;
4Wk/^*? } ;
#q9jFW8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zPWG^ {
>1T=Aw2Z. typedef picker < T > result;
C]K@SN$ } ;
2TmQaDu%b {jcrTjmxe 下面总的结构就有了:
[mJcc 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。
aN}yS=(Ff 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。
4(& W>E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lE`hC#m 至此链式操作完美实现。
R"];`F(# gsGwf[X dJ H5S>|"`e`e 七. 问题3
Q*ZqY 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。
Z9cch-u~ @ T'!;) template < typename T1, typename T2 >
Dh BUMDoB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.8uJ%'$) {
qS*qHT(u19 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9(QY~F }
\'&:6\-fw R#`hT 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:
q%bNT L:IaJ?+? template < typename T1, typename T2 >
fJn;|'H! struct result_2
;3h[=hyS {
OvX z+C, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z+' 7c|a } ;
BR8z%R .<gAa" 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?
NYM$0v`0YK 这个差事就留给了holder自己。
<oS2a/Nd K8XX O " 5O#CdN-S template < int Order >
|#^u%#'[2 class holder;
RvZi %) template <>
6c^2Nl8e class holder < 1 >
ZtlF]k:MV {
dz5a! e
[ public :
pR4{}=g, template < typename T >
) 2wof( struct result_1
[( BA:x1 {
ib /B!?/ typedef T & result;
-A(]",*J } ;
"(F>?pq template < typename T1, typename T2 >
Q%o ]&Hdn struct result_2
Vz1ro {
sOa`T k typedef T1 & result;
#.$p7] } ;
36,qh.LKn template < typename T >
"G)-:!H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IxAKIa[HY {
1y$Bz?4 return (T & )r;
Vl5}m }
y&-wb'==p template < typename T1, typename T2 >
*LOpbf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.t.H(Q9 {
;hA>?o_i( return (T1 & )r1;
^*#5iT8/ }
T3u%V_ } ;
cF_ Y}C EjV,&7o) template <>
K{B[(]( class holder < 2 >
P#\L6EO. {
i=OPl public :
dy-m9fc6% template < typename T >
rbS67--] struct result_1
v
T2YX5k&, {
}i!hzkK# typedef T & result;
U=\ZeYK. } ;
><}FyK4C template < typename T1, typename T2 >
ZE.nB- H struct result_2
JaoRkl?F {
1q0DOf]!T typedef T2 & result;
@G+Hrd6 } ;
[wWip1OR template < typename T >
N%v}$58Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v!27q*;8H {
8ME_O~,N return (T & )r;
4G"T{A`O }
-lV]((I& template < typename T1, typename T2 >
>&6pBtC_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[tGAo/ {
D^yZ!}Kl return (T2 & )r2;
DygMavA. }
_W'>?e0i } ;
CMB:% `% k9@k. 6*8"?S' 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> >。
J@PwN^` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~CIA6& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hNgbHzW /6jt
5N&, return l(i, j) = r(i, j);
S1sNVW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8,=N~(pd` Pz7{dQqjk# return ( int & )i;
};6[Byf return ( int & )j;
nAPSs]D 最后执行i = j;
{G&*\5W 可见,参数被正确的选择了。
$"1Unu&P Aw9se"d z )s{>^D W+36"?*k3 Q ]]}8l2 八. 中期总结
<@6K( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
T;K@3]FbX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
E/2 kX 3} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O32p8AxEz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'Vq
<;.A ^ZV1Ev8T6 (7^5jo[D 1"?3l`i Sm(X/P=z )'3(=F$+l 九. 简化
ATl.Qku@ 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。
oE\Cwd 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nJ'FH[' 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:
#=C!Xx& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^kJ(bBY +-*/&|^等
^0vK > 2. 返回引用。
j3 ,6UjlU =,各种复合赋值等
tkX7yg>` 3. 返回固定类型。
Y5?*=eM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
is}6cR 4. 原样返回。
l)tK/1 W operator,
UJ0fYTeuI 5. 返回解引用的类型。
reseu*5 operator*(单目)
Dx`-Kg_p 6. 返回地址。
le60b@2G0 operator&(单目)
>xrO W`p] 7. 下表访问返回类型。
?.Mw operator[]
f$#--* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2..b/ operator<<和operator>>
zURxXo/\V _~~:@fy OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
q"BM*:W 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V&nTf 100 kS_oj template < typename Left >
r:pS[f|4\ struct value_return
n^vL9n_N {
N
zrHWVD template < typename T >
B-'oB>| struct result_1
|NuX9!S {
6&,n\EXF typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1^&qlnqH } ;
U`YPzZp_ 7G6XK template < typename T1, typename T2 >
t!}QG"ma struct result_2
yTt,/+I%gJ {
f3 _-{<FZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%C8p!)Hu } ;
Y]>!uwn } ;
U|tUX)9O p@B/S(Xi hG1\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b!(ew`Y; ]rwHr;. 下面我们来剥离functor中的operator()
Vo1,{"k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
] oOSL=~c FKYPkFB return l(t) op r(t)
qW~Z#Si return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>WYiOXYv return op l(t)
6t zUp/O return op l(t1, t2)
8bf_W3 return l(t) op
qDSZ:36 return l(t1, t2) op
5(9SIj^O return l(t)[r(t)]
8{0=tOXx{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FYwMmb
~3 Tt;h? 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
l]g
/rs 单目: return f(l(t), r(t));
\\ZR~f!< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6_UCRo5h% 双目: return f(l(t));
@*Y"[\ "$ return f(l(t1, t2));
7(8i~} 下面就是f的实现,以operator/为例
:? uUh $] ])FM"b struct meta_divide
=w&bS,a"y {
RSv?imi= template < typename T1, typename T2 >
u92);1R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IKz3IR eu {
:Xe,=M(l~ return t1 / t2;
\,n|V3#G }
`(- nSQ } ;
Np2I*l6W ,Yp+&&p. 这个工作可以让宏来做:
8m prK`p &*Sgyk
o` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;+-@AYl template < typename T1, typename T2 > \
Fx@ovI- 5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
B|\JGnNQ 以后可以直接用
m8j Q~OS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]VKM3[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
tfKf*Um (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
LqYP0%7 wOMrUWB0 x]6-r`O7r 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
|\}&mBR w"PnN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f6of8BOg class unary_op : public Rettype
b(E}W2-t {
^uWPbW&/q Left l;
%#_"Ie public :
Pv#Oea? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s'7PHP)LOJ xM+_rU
M|h template < typename T >
{/)q= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,H)v+lI {
k^H&IS! return FuncType::execute(l(t));
'3i,^g0?t0 }
]2_b_ok _ww>u""B~ template < typename T1, typename T2 >
m}-*B1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(yJY/| {
U}yq*$N return FuncType::execute(l(t1, t2));
e7_.Xr~[ }
u# TNW. } ;
'9ki~jtf= a<NZC [
pe{,lp 同样还可以申明一个binary_op
K]{x0A @%^JB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#NyfE|MKBC class binary_op : public Rettype
DXa!"ZU {
x]Pp|rHj Left l;
>eC>sTPQ{ Right r;
\PzJ66DL! public :
*HONA>u
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UR|Au'iu {}n]\zO % template < typename T >
3>'TYXs- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W?:e4:Q {
/&i6vWMhP return FuncType::execute(l(t), r(t));
=#Z+WD-E }
gX%"Ki7. 6(1S_b=a template < typename T1, typename T2 >
?Tlt(%f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q M) ob {
u*S-Pji,x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
/'l"Us},^! }
TOb( } ;
v[2N- '8"nXuL- eY V Jk7 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
Ylhy Z&a, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zl3GWj|?\7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e~ZxDAd 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。
T!jMh-8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<\'aUfF 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。。。
1\X_B`xwD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.
#FJM2Xk 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)
Y2TXWl,Jk 下面是修改过的unary_op
|
9 <+!t\ 1KadT7<0} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@$|8zPs class unary_op
"(YfvO+ {
8Q(A1U Left l;
:\]qB& u_=^Bd public :
_u9bZ' rU
|% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3^,p$D<T:, =x@v{cP template < typename T >
m7|S'{+! struct result_1
+Ym#!" {
E*vh<C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rNoCmNm } ;
?dyt!>C 4[
*G template < typename T1, typename T2 >
9 >"}||)) struct result_2
)eVn1U2*z. {
M#.dF{%% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ms=N+e$n } ;
$YiG0GK<" )agrx76]3w template < typename T1, typename T2 >
Vz]yJ: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r`Bm"xI {
(-Qr.t_B` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Rr0]~2R }
O&
1z- w&>*4=^a template < typename T >
#OwxxUeZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4jw q$G {
_/NPXDL return OpClass::execute(lt(t));
c{3P|O&. }
U.Fs9F4M # F*JbTEOn } ;
jGUegeq }p>l,HD s[;1?+EI 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
"9IR| 好啦,现在才真正完美了。
X2mZ~RB(p 现在在picker里面就可以这么添加了:
pD]2.O )S9}uOG# template < typename Right >
4xF}rm picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cp&1yB
{
ge ]Z5E(1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
tP89gN^PA| }
#G\Ae: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。
a/n~#5- (\%J0kR3[ }vd72PB pQoZDD@B$ RREl($$p 十. bind
`-g$
0lm7 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。
? CU; 先来分析一下一段例子
R(s[JH(& W/.n
R[! I2gSgv% int foo( int x, int y) { return x - y;}
J4Ca0Ag bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
m A('MS2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
blUS6"kV} 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。
|\RN%w7E8 我们来写个简单的。
XO5E-Nh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\Rw^&;\1 对于函数对象类的版本:
\j4!dOGZ d*$x|B|V template < typename Func >
@QDUz>_y struct functor_trait
SC--jhDZ {
>#y1(\e typedef typename Func::result_type result_type;
C'PHbo: } ;
lNMJcl3 对于无参数函数的版本:
2RdpVNx\y tILnD1q template < typename Ret >
Ym#io] struct functor_trait < Ret ( * )() >
OKA6S* {
I5E5,{ typedef Ret result_type;
:4)lmIu } ;
; hU9_e 对于单参数函数的版本:
CoV@{Pi cqp^**s template < typename Ret, typename V1 >
9t7 e~&R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?lm<)y?I7+ {
CVZ4:p typedef Ret result_type;
X;v{,P=J } ;
4M;S&LA 对于双参数函数的版本:
Pr,C)uch _MTvNs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
q)PSHr=Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yMOYTN@] {
bd3>IWihp typedef Ret result_type;
#fFD|q } ;
qnzNJ_ `R 等等。。。
Q'[~$~&` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?sxf_0* I#xhmsF template < typename Func >
GYonb)F struct func_return
Xy9'JVV6 {
7'5/T]Z template < typename T >
d;a"rq@a) struct result_1
7o-}86x# {
J?Rp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V/ZWyYxjLi } ;
@^`5;JiUk iHWt;] template < typename T1, typename T2 >
akQb%Wq struct result_2
V3_qqz}`r {
oTA'=<W?D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lEpPi@2PK } ;
nZ`=Up p) } ;
z.W1Za 7KtgR=-Lb 4-\4G"4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/sVmQqVY K,*If Hi6[ template < typename Func, typename aPicker >
k,y#|bf,Y
class binder_1
">s0B5F7 {
K4^B ~0~ Func fn;
?hW(5]p| aPicker pk;
'=IuwCB|; public :
G+iJS!= :wJ!rn,4 template < typename T >
)sapUnqrlR struct result_1
s_,&"-> {
<zu)=W'R] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4 W+ nSv } ;
9a.[>4} <7X+-%yb; template < typename T1, typename T2 >
Rh7=,=u struct result_2
taOsC!Bp {
c{f1_qXN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
& l~=c2 } ;
=`%%* {XYf"ONi binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$Vm J[EF1 3K_!:[ template < typename T >
W/;qMP1"- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M~!LjJg; {
D%.<}vG return fn(pk(t));
5{6ebq55" }
nzu
3BVv template < typename T1, typename T2 >
H
%PIE1_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q_a%$a.rV {
Y'%_-- return fn(pk(t1, t2));
^F1zkIE }
mH3{<^Z6 } ;
z9KsSlS ^ dkbKnY& F[OBPPQ3 一目了然不是么?
i@d@~M7/ 最后实现bind
hO:X\:G e 3>k" YuDNm}r[ template < typename Func, typename aPicker >
ts0K"xmY\c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RbNRBK!{ {
v6?<)M% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8%#uZG\} }
1vxh3KS. L9U<E $%# 2个以上参数的bind可以同理实现。
_'oy
C(:} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Wkv**X} Afa{f}st 十一. phoenix
J XnPKAN Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c5rQkDW IA;KEGJ for_each(v.begin(), v.end(),
mwTn}h3N (
egi?Qg do_
G8?<(.pi@ [
W.,J' cout << _1 << " , "
efP2 C\ ]
am05>c9 .while_( -- _1),
`\P :rn95; cout << var( " \n " )
Y<.F/iaH )
+=@Z5eu );
`ionMTZY ?-'Q-\j 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
tg5jS]O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
\>/:@4oK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V2]S{!p}k 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"WYcw\@U AjANuyUaP ^NLKX5Q template < typename Cond, typename Actor >
x{*!"a> class do_while
S8vmXlD {
C 127he Cond cd;
l7J_s?!j Actor act;
pN]Hp"v public :
)x|BY> template < typename T >
cmN0ya struct result_1
L{fP_DIa {
UmgLH Cz typedef int result_type;
gkk <-j' } ;
Dfhs@ z OEwfNZQ- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'HcDl@E 5!ReW39c; template < typename T >
/?XfVhA:A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=OZ_\vO {
C${TC+z do
G[>-@9_b {
/l$noaskX act(t);
Ju9v n44 }
^:)&KV8D| while (cd(t));
My`%gP~%g return 0 ;
P/PS(` }
(&nl}_`7?, } ;
S~Hj.
d4/ $^0YK|F Csc2 yI%3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1aT$07G0 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
d|NNIf 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
d<3"$%C 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。
gwYd4 下面就是产生这个functor的类:
^ KjqS\< X*yl%V
z0W+4meoH template < typename Actor >
4 z`5W, class do_while_actor
XbOL/6V ^[ {
|}|;OG Actor act;
vZDQ@\HrC public :
4QVd{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M1M]]fT0ME -)I _+N template < typename Cond >
,/ : )FV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zXC In } ;
tj&A@\/ =%
JDo )yK!qu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I^|bQ3sor 最后,是那个do_
09?<K)_G ;i#gk%-
2 ^,5.vfES class do_while_invoker
^9RBG#ud {
g0U
?s public :
z} \9/` template < typename Actor >
rN~`4mZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
By_Ui6:D {
Mww]l[1'EL return do_while_actor < Actor > (act);
.0|J+D }
W*m[t&; } do_;
tVcs r mN*P2* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Vwqfn4sx?i 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>?'FH +2K 最后来说说怎么处理break和continue
;~bn@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。
)pLq^j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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