一. 什么是Lambda
E+f)Zg
: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}E'0vf/ 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,
uDf<D.+5Ze #Y'eS'lv4 U!wi;W2 ,,H "?VO class filler
:|S zD4Ag {
!?2)apM public :
8>Cr6m void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K\Ea\b[ } ;
8y;Rw#Dz 79\wjR!T i5,iJe0cA 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:
TdtV ( swKkY`g zM'eqo>!c> ^Q6J$"Tj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N]<(cG&p (3#PKfY+ 5KCB^`|b>t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
nxLuzf4U5 !X>u.}?g e+
xQ\LH V Z(/g"9 二. 战前分析
YOCEEh? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
qQ@| Cj 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9U8M|W|d S,Y|;p<+^ x7j#@C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%)ho<z:7U /* --------------------------------------------- */
K,b
M9>} vector < int *> vp( 10 );
0-.
d{P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r*X,]\V0x /* --------------------------------------------- */
Z>[7#;; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&Y@i:O /* --------------------------------------------- */
}X(&QZ7i` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)2}R1K> /* --------------------------------------------- */
\2SbW7"/;P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
N8<J'7% /* --------------------------------------------- */
)^2eC<t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qd`e:s*% >oh H4: &w@]\7L,: Z8$}Rpo 看了之后,我们可以思考一些问题:
n 8cA8< 1._1, _2是什么?
v2T2/y% 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。
0I}e>]:I 2._1 = 1是在做什么?
'B@`gA 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[hL
GD'Fi 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。
%!aU{E|@_ lu8G$EQI rfXxg^ 三. 动工
12$0-@U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>)><u4} _)A|JC!jId 1{}p_"s> U&?hG> template < typename T >
^X#y'odtbS class assignment
RObnu* {
+v~xgUs T value;
i"{O~[ public :
T$Z9F^w assignment( const T & v) : value(v) {}
TpjiKM template < typename T2 >
y^.66BH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*}[\%u$ T } ;
;>6< u.N RLF&-[mr3 GES}o9?# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
qJey&_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}@DCc f$< )SV.| MKK ^-T g \mE class holder
kA:Y^2X' {
!_W:%t)g public :
O
zAIz+` template < typename T >
4kOO3[r assignment < T > operator = ( const T & t) const
#-{<d%qk {
% rBzA< return assignment < T > (t);
1S{Biqi+ }
ofvR0yV } ;
w.qtSW6M+ BN/4O?jD9 2u{~35 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
w)btv{* n<?U6~F&~ static holder _1;
qxL\G &~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7qKz_O rd <m:r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w5FIHYl6B 而不用手动写一个函数对象。
I-#H+\S %?~'A59 &@=Jm
/5 |vI*S5kn6A 四. 问题分析
QM$UxWo- 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。
,'L>:pF3 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。
PyeNu3Il4 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@"w4R6l+* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
CH++3i2& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*TOd Iq&z C@M-_Ud>Q 五. 问题1:一致性
8%rD/b6` 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?|
hpdI5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2& Q\W WMbkKC.{J struct holder
qF)J#$4;6 {
u?').c4 //
awLvLkQb{ template < typename T >
pEyZH!W T & operator ()( const T & r) const
I&PJ[U#~a {
[4KQcmJc# return (T & )r;
u@a){A(P }
{v={q1 } ;
_H] \ kHM Jh~ 这样的话assignment也必须相应改动:
]m1fo' UpoSC template < typename Left, typename Right >
# :+Nr class assignment
Y,]Lk<Hm3 {
z/?* h Left l;
"2%z;!U1 Right r;
?0qVyK_1 public :
xC76jE4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0TN28:hcD template < typename T2 >
(P>nA3:UXB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*,u3Wm|7 } ;
2=cx`"a$ ,05PYBc3 同时,holder的operator=也需要改动:
y<`5 LKN7Lkl template < typename T >
!z?
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MGdzrcF {
kBUkE-~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
D?Oe";"/ }
lg^'/8^f r[9m-#)> 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>X!/if<y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
EEe$A?a; ]3r}>/2( return l(rhs) = r;
Upz)iOqLi 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。
_kKG%U.gbK 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y;w|Fvjj+ KQ~y;{h?b template < typename Tp >
oZ{,IZ45 class constant_t
ss^a=?~ {
RhYe=Qh4{p const Tp t;
~DH9iB public :
EKc<|e,F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.jRI
$vm template < typename T >
=<\22d5L const Tp & operator ()( const T & r) const
R~<N*En~ {
:>-zT[Lcn return t;
HwU9y }
E|pT6 } ;
S2X@t>u- 1$cl "d`~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
KXKT5E$ 下面就可以修改holder的operator=了
,fjY|ip Qt u;_ template < typename T >
^[hAj>7_8$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=OufafZb {
Iv6 lE:) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FDoPW~+[ }
<Bo\a3Z b'4a;k!rS 同时也要修改assignment的operator()
E}wT5t;u C-pR$WM:HN template < typename T2 >
\g0vzo"u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9.)z]Gav 现在代码看起来就很一致了。
zC50 @S3| 5(~Lr3v0 六. 问题2:链式操作
kBP?_ O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[$3+5K# 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。
2V~E
<K- 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。
UfW=/T 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。
]9!y3"..W{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
n7> |$2Y :'h$]p% template < typename T >
pq*e0uW struct result_1
Q#MB=:0{ {
4!sK>l! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{S0-y } ;
av'DyNW\ CU=sQfE 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:
S1|5+PPs $f@YQN= template < typename T >
w!lk&7Q7Z struct ref
zJXK:/ {
qV=:2m10x typedef T & reference;
):N#X<b': } ;
la;*> template < typename T >
w|dfl * struct ref < T &>
ss-W[|cHU {
(]w6q&, typedef T & reference;
tE%g)hL- } ;
<F^9ML+' )at:Xm<s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,nf}4 5V 2ZAYV template < typename T >
T]wC?gQG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'VVU-)(8 {
Tm^kZuT{ return l(t) = r(t);
=
#-zK:4 }
>5O~SF. 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。
aOvqk ^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cfmLErkp ,X!) z Amm 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
aiPm.h> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B}[CU='P* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y`9#zYgqA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zS:2?VXxq 最后的布局是:
L9jT:2F Add
]9_gbQ / \
eipg,EI Divide 5
1;[KBYUH / \
+cfcr* _1 3
MK3h~`is 似乎一切都解决了?不。
Y. J!]| 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。
\W=3P[gb 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。
D%+yp 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:
U/'l "N[ /KvJjt'8 template < typename Right >
OUWK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YPx+9^) Right & rt) const
4AN8Sx( {
xJZaV!N| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UIDeMz }
yH('Vl 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
wa<k%_# M 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。
3qTr|8`s 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。
t
U}6^yc 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。
)W= O~g 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。
_-BP?'lN 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?
lU
62$2 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:
uxyj6( 7c"Csq/]I template < class Action >
R'sNMWM class picker : public Action
.@): Uh {
J4ZHE\ public :
6):1U picker( const Action & act) : Action(act) {}
N!ihj:, // all the operator overloaded
LEM%B??&5z } ;
a4UwhbH ='jT
5Mg 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。
j^=Eu r/ 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:
NWh1u` frUs'j/bZ template < typename Right >
c\n_[r picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LxIGPC~ {
N!c FUZ5] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e".=E;o` }
S3M!"l #OPEYJ;*9d Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
gy@=)R/~ 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。
eP"B3Jw
@_f^AQ template < typename T > struct picker_maker
i{m!v6j: {
7f+@6jqD\) typedef picker < constant_t < T > > result;
tTBDb } ;
I#xdksY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
y?a71b8m {
yZ{yzv'D& typedef picker < T > result;
2*Qi4%s# } ;
$ (;:4 |'-aR@xJ 下面总的结构就有了:
!#pc@(rE 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。
;@=3
@v 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。
;[;WEA picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t@R[:n;+ 至此链式操作完美实现。
k6M D3c el`?:dY H y>}r 七. 问题3
h&K$(}X 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。
R& t*x \}4Y]xjV2 template < typename T1, typename T2 >
Hy4;i^Ik < ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+z nlf- {
F oC
$X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|;NfH|43; }
*-PjcF}Y
e4N d 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
?|kbIZP( @*|VWHR template < typename T1, typename T2 >
g;=VuQuP| struct result_2
xI{fd1 {
t3<8n;'y: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
27N;> } ;
)qb'tZz/g_ OW#0$%f 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?
6&0@k^7~ 这个差事就留给了holder自己。
5@+?{Cl <[\I`kzq +# 'w}
P template < int Order >
d)1gpRp class holder;
AE>W$x8P template <>
Bk\Y v0 class holder < 1 >
msgR"T3' {
o3hgkoF public :
;Tr,BfV|Bf template < typename T >
Fc@R,9 struct result_1
YA,~qT| {
"x9yb0 typedef T & result;
z |llf7: } ;
`2]0 X#R template < typename T1, typename T2 >
V3ht:>c9qs struct result_2
1v|-+p42 {
s>o#Ob@4' typedef T1 & result;
)KE } ;
%\
i&g$ template < typename T >
^O*-|ecA
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y@l&B+2ks {
:pdX return (T & )r;
60^j<O }
OiQf=Uz\ template < typename T1, typename T2 >
YA$YT8iMe typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q//
@5m_ {
*"WP*A\1 return (T1 & )r1;
|:5O|m ' }
#epbc K } ;
g6%]uCFB 4+q,[m-$( template <>
:41Y class holder < 2 >
?d3K:|g {
j7Fb4;o{ public :
~Pw9[ycn3 template < typename T >
:W0p36" struct result_1
@$r[$D
v {
**%&|9He typedef T & result;
$x'jf?zs! } ;
pL1ABvBB template < typename T1, typename T2 >
Rb:H3zh struct result_2
x3cjyu<K {
FzX ;~CA typedef T2 & result;
>[aR8J/U } ;
^g*Sy, A template < typename T >
={%'tv` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)iw-l~y; {
FDD=I\Ic return (T & )r;
~\JB)ca. }
pF8$83S template < typename T1, typename T2 >
t$n Jmfzm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k)-+ZmMOh {
0RA#Y(IR return (T2 & )r2;
B{&W|z{$ }
L@GICW~ } ;
-+@N/d5 g@^ y$wt pYQSn.`V~ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
#aL.E(% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pRV.\*:c 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P^<3 Z)L 3%'`^<-V return l(i, j) = r(i, j);
68,j~e3-i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,WWd%DF) .)[E`a return ( int & )i;
1rZ E2 return ( int & )j;
KsOSPQDGE 最后执行i = j;
Zzjx;SF 可见,参数被正确的选择了。
+pqbl*W;1 s 1M-(d Q 8<;. zK~8@{l}_" 3R<r[3WP 八. 中期总结
w3,KqF 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
CmBPCjh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
M,JwoKyg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}PK4
KRn 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P1[.[q/-e DGGySO6=$e 5go)D+6s I[&x-}w 8(4!x$,Z5 |iUF3s|? 九. 简化
9ia&/BT7"z 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。
J.XkdGQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ks.p)F>] 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:
_m?i$5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&6CDIxH{ +-*/&|^等
A[m?^vk q 2. 返回引用。
YaS!YrpI =,各种复合赋值等
#d % v=.1 3. 返回固定类型。
OE(y$+L3_I 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D Z*c.|W 4. 原样返回。
Vwp>:'Pu operator,
y/S3ZJY 5. 返回解引用的类型。
,]0BmlD operator*(单目)
<fHHrmZ#/. 6. 返回地址。
T%%EWa<a operator&(单目)
P
s>Y] 7. 下表访问返回类型。
RjVUm+< operator[]
ub8d]GZJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,M`1 k operator<<和operator>>
#9(+)~irz` {D8opepO) 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。
|Jx:#OM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l tNI+G v+x<X5u template < typename Left >
bJMsB|r struct value_return
t }4 {
b)IQa,enH template < typename T >
8g8eY pG struct result_1
%TI3Eb {
UucX1% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r8 YM#dF } ;
f`ibP6% mxCneX template < typename T1, typename T2 >
*^@b0f~vj struct result_2
>uZc#Zt {
k
76<CX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Me z&@{ } ;
UBW,Q+Q } ;
y$fMMAN7 W 3/]
2"0 ]+,L/P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
DC).p'0VL 2<UC^vZ 下面我们来剥离functor中的operator()
9 D.wW 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jjH2!R]^> O+mEE>:w% return l(t) op r(t)
/
:.I&^>P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*Jcd_D\-(1 return op l(t)
2|?U%YrHWs return op l(t1, t2)
IY.M#Q] return l(t) op
J[l7p6xk return l(t1, t2) op
F/Js K&& return l(t)[r(t)]
&zgliT!If return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TX YO{ z4D)Xy"/ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
'J*'{ 单目: return f(l(t), r(t));
+(x(Ybl# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U^[AW$WzU 双目: return f(l(t));
i;~.kgtq4 return f(l(t1, t2));
KJ/Gv#Kj 下面就是f的实现,以operator/为例
5+{oQs_ e%:vLE
9 struct meta_divide
PSAEW.L {
.I|b9$V template < typename T1, typename T2 >
Rmn|!C%%K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y)|d`qC\ {
N:64Gko"K return t1 / t2;
Z/ml,4e }
u)EtEl7Wq } ;
jHT^I
as _t]Q*i0p 这个工作可以让宏来做:
z{BgAI, GNHXtu6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
uUp>N^mmVH template < typename T1, typename T2 > \
4#W$5_Ny static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7?g({] 以后可以直接用
IN6L2/Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
eI`%J3BxR 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
(5`(H.( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
A]QGaWK ;XNC+mPK *>aVU' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
9qi|)!!L ~)pZ5%C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o:UNSr class unary_op : public Rettype
)RFY2} {
!j #8zN Left l;
c<q33dZ!* public :
D)4#AI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iX2exJto .+8#&Uy template < typename T >
^Q0=Ggh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`:ZaT('h {
oP7)
return FuncType::execute(l(t));
_o?aO C }
t#f-3zd9 w"kBAi& template < typename T1, typename T2 >
X/%!p<}:' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:zIB3nT^ {
JC$_Pg! return FuncType::execute(l(t1, t2));
g]MgT-C| }
| LZ+_ } ;
G a$2o6 .pxUO3g FS)C<T]t 同样还可以申明一个binary_op
8rBa}v9 &-IkM%_A9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S_AN.8T class binary_op : public Rettype
,{ 0&NX {
o@$pyU8 Left l;
I+Qt5Ox Right r;
aY,'^S public :
{ O=_c|u{N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y^#>3T >;M STHeW template < typename T >
bjwl21;{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tG"EbWi {
Y2uy@j*N return FuncType::execute(l(t), r(t));
/viBJ`-O }
hG<W*g R4[|f0l}s template < typename T1, typename T2 >
J8@bPS27q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^=-W8aVi> {
#="Lr4T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>Wd=+$!I }
*g'%5i1ed } ;
oO
&%&;[/A %t.\J:WN; e9k$5ps 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
S}/ZHo 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@v6{U? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~2Mcw`< 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?ODBW/{[G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M@. 2b. 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hR[_1vuIu 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ey>tUmt6? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
L?(1
[jB4G 下面是修改过的unary_op
cE,,9M@^ |BbrB[+ v[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h!Fh@% class unary_op
TuwSJS7 {
>I/~)B`jhE Left l;
1OK~*=/4 XS0NjZW public :
~^~+p !r*JGv= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L_zB/(h .,p@ee$q template < typename T >
'A/{7*, struct result_1
2-duzc {
{4R;C~E8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&:C(,`~ } ;
_(@ezX.p b]Lp_t template < typename T1, typename T2 >
:7qJ[k{g struct result_2
>6zWOYd {
C !Lu`y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b:*(
f#"q } ;
"?
5@j/
e` -A"0mS8L template < typename T1, typename T2 >
g3'yqIjQL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>ufN[ab {
GtqA@&5& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
c#[d7t8ONe }
a&n}pnEn) hya
$Vp template < typename T >
c=:A/z{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PtKrks|y {
A$J?- return OpClass::execute(lt(t));
v kW2& }
WWIQ6EJO d[e;Fj! } ;
*ur [u*g Zdu8axK: Bnd Y\ 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
Wl>$<D4mO[ 好啦,现在才真正完美了。
9>L{K
现在在picker里面就可以这么添加了:
KSl@V>!_ yuB\Z/ template < typename Right >
.t%`"C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^ G>/;mZ {
=/^{Pn return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
FPuF1@K }
u6p
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。
V34]5 EDGAaN*Q p~t5PU*( +JBYGYN&K b@N*W] 十. bind
bdyE9t 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。
@1peJJ{ 先来分析一下一段例子
[JX=<a)U mr#XN&e zJtB?< int foo( int x, int y) { return x - y;}
~VO?P fxZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
( |Xc_nC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pH!8vnoA 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。
7`t[|o 我们来写个简单的。
q+Qrc]>-f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~_yz\;# 对于函数对象类的版本:
Z=/bD*\g |^kfa_d template < typename Func >
mwqe@7 struct functor_trait
ew6\Z$1c~ {
}?z_sNrDk typedef typename Func::result_type result_type;
2/G`ej!* } ;
\}})U# 对于无参数函数的版本:
vWpkU<&3| A/U, | template < typename Ret >
Z^vcODeC$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
iN@+,]Yjl {
L+$9 ,<'[ typedef Ret result_type;
T! fF1cpF\ } ;
wfF0+T+IA 对于单参数函数的版本:
!T8h+3I 9^1.nE(R& template < typename Ret, typename V1 >
yBxWBW*e struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nQ^<h. {
}Dc?Emb typedef Ret result_type;
;AK@Kb } ;
}c0EGoU}? 对于双参数函数的版本:
zJa,kN|m n42XqR template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"G
@(AE( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x 3?:"D2 {
Sg}]5Mn` typedef Ret result_type;
-_|U"C$ } ;
xp"5L8:C 等等。。。
mg7Q~SLL{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9-?[%8
d365{ template < typename Func >
)'gO?cN struct func_return
"~zQN(sR"P {
bMpCQ template < typename T >
J+6bp0RIh struct result_1
/6@Wm?`DB {
H-aSLc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WAt | J2 } ;
PE-P(T3s[8 {:r8X template < typename T1, typename T2 >
%.*?i9} struct result_2
!@[@xdV {
*w;=o}` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KD5} Nk)t } ;
3d@$iAw1< } ;
O*7Gl G /_G^d1T1?L #RwqEZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
qhiO( !jK OAiip, template < typename Func, typename aPicker >
g0BJj= class binder_1
s&7,gWy}BE {
=5sUpPV( Func fn;
j3`"9bY aPicker pk;
!(EJ. |LH public :
#YMU}4=: N6BFs( template < typename T >
|
Djgm7$* struct result_1
Kqt,sJ {
_,JdL'[d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KvrcO#-sL } ;
^SouA[ 1Gojuey template < typename T1, typename T2 >
y-iuOzq4 struct result_2
qs]7S^yw {
$`&uu typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}.UE<>OX } ;
,!RbFME&H Iq-+X3i binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f;;(Q-. mzl %h[9iI template < typename T >
pU |SUM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l}$Pv?T,2 {
/J"U`/
{4 return fn(pk(t));
[z1[4 }
`E),G;I template < typename T1, typename T2 >
.D`""up|{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G3&l|@5 {
P'4jz&4 return fn(pk(t1, t2));
C?3?<FDL }
[o=v"s't) } ;
^sNj[%I
R \666{. a /k(KA [bS 一目了然不是么?
"c6(=FFq 最后实现bind
OBY Y!6,ty' ]~SOGAFW template < typename Func, typename aPicker >
JPX5Jm() picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'o#ve72z1 {
D#T1~r4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
P2S$Dk_<\X }
:{d?B$ nSL
x1Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
4$=Dq$4z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wh\J)pA1 xi]qdiA 十一. phoenix
I3A@0'Vm;L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Rmrv@.dr! >!vb ;a! for_each(v.begin(), v.end(),
P-?ya!@" (
y/ #{pyJ do_
*jps}uk< [
RfMrGC^? cout << _1 << " , "
(P-Bmu!s ]
{:VUu?5-t; .while_( -- _1),
(YbRYu cout << var( " \n " )
:h>d'+\ )
\B'rWk33, );
1%YjY"j+ Khbkv 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
eUyQS I4A 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
\k{UqU+s operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e>Vr#a4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?t&sT 38wt=0br +6=2B0$
r template < typename Cond, typename Actor >
KrhAObK class do_while
i>n.r_!E {
a$7}_kb Cond cd;
?G[<~J3-E Actor act;
@?A39G{ public :
f3>8ZB4 template < typename T >
@iZ"I i&+ struct result_1
Mt@P}4 {
?d*0-mhQ, typedef int result_type;
GUJaeFe } ;
8:%=@p>$ ?qeBgkL(B^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Md9b_&' smpz/1U template < typename T >
Fg3VD(D^U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+UxhSFU {
l:O6`2Z do
gHLBtl/ {
'sCj\N act(t);
>g%^hjJ }
u.wm;eK[ while (cd(t));
c$)Y$@D return 0 ;
nDh]: t= }
x(/KHpSWK } ;
h)EHaaf SCClD6k=V [b:$sR; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y"GU"n~ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Th&*
d; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
K|-?1)Um 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
pSQ)DqW 下面就是产生这个functor的类:
y9?~^pTx uaMf3HeYV 7Vf2Qx1_ template < typename Actor >
lMu}|d class do_while_actor
c?qg
i"kS {
N;XaK+_2F Actor act;
CKShz]1 public :
|sN>/89=/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[E_eaez7# ~c>* 3* template < typename Cond >
-jc8ku3* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(3YI> /# } ;
^`Tns6u> olNgtSX T~%}(0=m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=9UR~-`d\ 最后,是那个do_
M+<xX) d,fX3 @V/Lqia class do_while_invoker
?)$+W+vK {
Y}_J@&: public :
?dJ-g~ template < typename Actor >
{*VCR do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)J?Nfi% {
re9*q
return do_while_actor < Actor > (act);
Q:I2\E }
{shf\pm!o } do_;
X<\y%2B|l i5 x[1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`T H0*:aI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Wq_#46P- 最后来说说怎么处理break和continue
S^,1N4 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。
I#0WN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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