一. 什么是Lambda
|kK5:\H 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dV[G-p
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,
WP*}X7IS tx7 zG., 2*Qi4%s# /69yR class filler
RWv4/=}(G {
cW>=/ public :
6YU,>KP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#I?Z,;DI= } ;
,r*Kxy EF!J#N2 vYm-$KQ"o 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9HO9>^ L9O;K$[s |`
~io F ^+Nd\tp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\t)va:y Hy4;i^Ik < +z nlf- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
F oC
$X 3"m]A/6C} WYb}SI(E VxDIA_@y 二. 战前分析
Pw<' rN8'' 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
C]2-V1,ZX 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
AuK$KGCI= { Z
k^J 7YD+zd: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FWJ**J /* --------------------------------------------- */
~<!j]@. vector < int *> vp( 10 );
e1a\-- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
keLeD1 /* --------------------------------------------- */
OGg\VV' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w r"0+J7 /* --------------------------------------------- */
c45s
#6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r<fcZ)jt| /* --------------------------------------------- */
P}~MO)*1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
m6[}KkW /* --------------------------------------------- */
,V,mz?d^9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H2%Qu<Kg2 *VhEl7 f~wON>$K %B\x
%e;P 看了之后,我们可以思考一些问题:
3as=EYm 1._1, _2是什么?
d eT<)'" 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"\EX)u9ze 2._1 = 1是在做什么?
Xi%Og\vm5 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
i*/i"W< Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
;ZUj2WxE }(8>& g>h/|bw4 三. 动工
*JDz0M4f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7qyPI z*h:Nt%. I3.. Yk%7 uCr& ` template < typename T >
BJwuN class assignment
_M/N_Fm {
.2c/V T value;
1l$C3c public :
%4m Nk}tyH assignment( const T & v) : value(v) {}
g8uqW1E^ template < typename T2 >
dvjj"F'Bf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UgAp9$=z } ;
0]bt}rh xx!8cvD4? SPE)db3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"jyo'r 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D<69xT, _l9fNf!@ W"Y)a|rG% y@7fR9hp< class holder
+Mq\3 {
P4Pc;8T@! public :
SM8N*WdiU template < typename T >
zEFS\nP}E assignment < T > operator = ( const T & t) const
,e43m=KhK {
A
.&c>{B7 return assignment < T > (t);
w@^J.7h^ }
?)-6~p 4N } ;
Mc.{I"c@ j%s,%#al @$r[$D
v 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:
sMGo1pG( N_NN0 static holder _1;
DWOf\[
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
eR \duZ!` BS fmS(. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u!|_bI3 而不用手动写一个函数对象。
,Suk_aX> syBpF:`-W 1<'z)r4 D/Ki^E 四. 问题分析
^nNY|
* 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。
]]K?Q
)9x 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。
AB/${RGf+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|K1S(m<F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
a6n@
下面我们可以对这几个问题进行分析。
XiTi3vCe nrKAK^ 五. 问题1:一致性
|p[Mp:^^ 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?|
&Tt7VYJfIV 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
LHA^uuBN} ij0I!ilG4 struct holder
C/Q20 {
yS~Y"#F!. //
UUDUda template < typename T >
"b`#RohCi T & operator ()( const T & r) const
dh`s^D6Q> {
\)/qCeiZ return (T & )r;
e#Ao]gc }
9<?w9D.1 } ;
<&b,%O @>O7/d?O 这样的话assignment也必须相应改动:
[T r7SU#x Dst;sLr[, template < typename Left, typename Right >
s`=| D'G(= class assignment
9f0`HvHC {
zK~8@{l}_" Left l;
3R<r[3WP Right r;
;GM`=M4 public :
)1Bz0: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qY8; k
# template < typename T2 >
>KuNHuHu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m+'1c}n^7 } ;
-lJ|x>PG' A^,ul>! 同时,holder的operator=也需要改动:
,JdBVt HDKF>S_S template < typename T >
mbbhz, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0bh
6ay4 {
r5s{t4 ;Ch return assignment < holder, T > ( * this , t);
-Ct+W;2 }
c9[{P~y T3oFgzoO 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。
e=VSO!(rY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
A x8 > >I@&"&d return l(rhs) = r;
Q.$8>) 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
R?)Yh.vi=t 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
OE(y$+L3_I D Z*c.|W template < typename Tp >
F'[Y.tA ,# class constant_t
aQ(P#n>a2 {
.)tQ&2
const Tp t;
m#BXxS#B<_ public :
Ewz cB\m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3\Xk)a_ template < typename T >
^Ak?2,xB#+ const Tp & operator ()( const T & r) const
@Dsw.@/ {
`/T.u&QF return t;
1;~sNSTo }
IrYj#,xJ } ;
&I-:=ir q0%QMut% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Pxf>=kY 下面就可以修改holder的operator=了
>6Pe~J5,: EgG3XhfS template < typename T >
00;SK!+$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+Iuu8t {
} OIe! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%G(VYCeK }
:7X4VHw/ RDSC @3% 同时也要修改assignment的operator()
l7T?Yx j [@qjy*5p template < typename T2 >
$A~aNI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ILDO/>n 现在代码看起来就很一致了。
xT&/xZLT A\S=>[ar- 六. 问题2:链式操作
rOLZiE T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vW.f`J,\D' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
JG^GEJ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4PD5i 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
)kjQ W&)g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bJPKe]spJ= fPTLPcPP template < typename T >
TqN@l\ struct result_1
>{Ayzz>v {
1^]IuPxq typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
N}/V2K]Q } ;
}0<2n~3P =C$"e4%Be 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:
pvsY
0a@4 h(@.bt# template < typename T >
=),ZZD#J struct ref
y`m0/SOT {
ASEKP(]v typedef T & reference;
3>3t(M| } ;
RU/WI<O template < typename T >
=g6~2p=H struct ref < T &>
W"s/8; {
nT:<_'! typedef T & reference;
5xKod0bA } ;
pFMJG<W9, OD[=fR|cp 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
& +`g~6U ? Lxc1 template < typename T >
u)EtEl7Wq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5/6Jq {
N4qBCBr( return l(t) = r(t);
jXmY8||w }
xH28\]F5n 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。
<J~6Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XjzGtZ#6 g3'dkS! 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
PfYeV/M| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?2o+x D2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
DJdhOLx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
roriNr/e 最后的布局是:
1k"t[^ Add
;xh.95BP` / \
)]w&DNc Divide 5
a%m>v, / \
]7,0> _1 3
A+Un(tU2( 似乎一切都解决了?不。
BJHWx,v 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。
,^1 #Uz8 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。
N49{J~ 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:
KJ&I4CU]^ ' p!&&.% template < typename Right >
4+>~Ui_# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ORX<ZOt1 Right & rt) const
o4a@{nt^, {
!+Cc^{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bly `mp8# }
3LQu+EsS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n|.eL8lX.< 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。
:Id8N~g 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。
[KGj70|~ 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。
7ko}X,aC 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。
oP7)
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?
_W Hi<,- 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:
+Y+fM Zl#';~9W template < class Action >
(O:&RAkk7 class picker : public Action
:`BG/ {
kG4])qxC' public :
j/wQ2"@a picker( const Action & act) : Action(act) {}
xG4 C 6s // all the operator overloaded
2GigeN|1N } ;
x^`P[> C.u)2[( 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。
USgO`l\}4 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:
p+nB@fN/ ae0Mf0<#) template < typename Right >
l:~ >P[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}#Ji"e {
$WW7, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R%t6sbsNv }
R SWw4} (3x2^M8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[ x.] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
q2Sc{E>[ ;&w_.j*Is template < typename T > struct picker_maker
n[a%*i6x {
iH)vLD typedef picker < constant_t < T > > result;
Lrt~Q:z2u } ;
j}}as template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
oO
&%&;[/A {
P|f h4b4 typedef picker < T > result;
N-<,wUxf } ;
QUXr#!rPY| s<C66z 下面总的结构就有了:
5}9rpN{y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
<pT1p4T< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Y!u">M#@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dqt}:^L*0g 至此链式操作完美实现。
}p9#Bzc ZD?LsD 3 n#P?JyGm1g 七. 问题3
TuwSJS7 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
7S_"h*Ud 5Yk| template < typename T1, typename T2 >
GXTjK! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@-1VN;N {
#zn`)n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a\MJh+K }
Hs.5@ l
>O1u![9K|w 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
aHles5
.,p@ee$q template < typename T1, typename T2 >
]INt9Pvqm struct result_2
2-duzc {
*ES"^N/88 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>o"0QD } ;
Jj1lAg0 S:
g 2V 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?
`GooSX 这个差事就留给了holder自己。
h&Q-QU <;Td8T; ,UT :wpc^i template < int Order >
i@YM{FycX class holder;
&xFs0Ri( template <>
j{%'A class holder < 1 >
8;,(D#p {
`C*psS public :
\xk8+= /A template < typename T >
3=lQZi<]% struct result_1
Eo<N {
@7Nc*-SM typedef T & result;
'yAHB* rQR } ;
Ve\!:,(Y_ template < typename T1, typename T2 >
v`"BXSmp{ struct result_2
<3{>;^|e {
#|cr\\2* typedef T1 & result;
G'_5UP! } ;
s(Fxi|v; template < typename T >
XXW.Uios typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1u~.^O}J {
*ur [u*g return (T & )r;
W^9=z~-h }
(=D^BXtH| template < typename T1, typename T2 >
K./L'Me typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\v.YP19 {
<:0d%YB) return (T1 & )r1;
lz0'E'%{P }
EK^["_*A } ;
u6p
nO V34]5 template <>
J*f..:m class holder < 2 >
v<S?"#
]F= {
+JBYGYN&K public :
b@N*W] template < typename T >
+ gP 4MP struct result_1
@1peJJ{ {
[JX=<a)U typedef T & result;
mr#XN&e } ;
zJtB?< template < typename T1, typename T2 >
-*"Q-GO struct result_2
k3B]u.Lo {
PqwoZo0j typedef T2 & result;
%-, -:e } ;
~]lVixr9 template < typename T >
'uV;)~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Eh?,-!SUQn {
C'//(gjQ-G return (T & )r;
c9xc@G! }
,W&::/2<7 template < typename T1, typename T2 >
RVe UQ% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[=KA5c< {
F$&{@hd return (T2 & )r2;
hQDZ%> }
hXsH9R
} ;
VZ$FTM^b8 3%SwCYd km#Rh^ 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> >。
oSqkAAGz\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
79Si^n1\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K9N\E"6ZP XnI)s^ return l(i, j) = r(i, j);
095ZZ20 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N2S7=`5/T roG f
& return ( int & )i;
n g?kl|VG return ( int & )j;
_0]{kB.$_ 最后执行i = j;
B[6y2+6$0 可见,参数被正确的选择了。
.6nNqGua1 C
Ejf&n ax+P)yz h"+|)'*n OQm-BL 八. 中期总结
FYu=e?L 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:
ZAcW@xfb 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F~_)auH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_3?7iH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V:8ph`1 8'X:}O/ [>tyx{T Ye D%k]D/ Z39I*-6F9W {:r8X 九. 简化
c'r7sI%Yi 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。
qdeS*rp\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-P>f2It 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:
F)g.xQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
92HxZ*t7km +-*/&|^等
d;10[8:5= 2. 返回引用。
R@)L@M)u; =,各种复合赋值等
Vr=c06a2 3. 返回固定类型。
U[ $A=e?\Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N [iv.B 4. 原样返回。
,5L[M&5 operator,
qhiO( !jK 5. 返回解引用的类型。
OAiip, operator*(单目)
g0BJj= 6. 返回地址。
`d[ja, operator&(单目)
=5sUpPV( 7. 下表访问返回类型。
tu6Q7CjW8 operator[]
Q]}aZ4L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d;D8$q)8Q operator<<和operator>>
h (`Erb pK~K>8\ 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。
|P"p/iY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z"C+r'39d= S4?N_"m9 template < typename Left >
~ST7@-D0 struct value_return
~~_!& {
c_xo6+:l template < typename T >
1$g]&' struct result_1
K;wd2/jmJ {
ZzuEw typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g0!{CW } ;
KF[P
/cFI MH>CCT template < typename T1, typename T2 >
>dW~o_u'QN struct result_2
[z1[4 {
T53|*~u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/Af:{|'$% } ;
D`bH_1X } ;
q{W@J0U mqg[2VTRP +h$)l/>: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J \@yP 2Rp5 E^s 下面我们来剥离functor中的operator()
j<LDJi>O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|\OG9{q 6^]Y]) return l(t) op r(t)
BQol>VRu return l(t1, t2) op r(t1, t2)
t6u01r{~` return op l(t)
}!-K )j . return op l(t1, t2)
C>vp
oCA return l(t) op
9*+%Qt,{B return l(t1, t2) op
)PU?`yLTr return l(t)[r(t)]
#UcqKq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+([
iCL CmNd0S4v 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
x*A_1_A 单目: return f(l(t), r(t));
Ifm|_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{/x["2a1 双目: return f(l(t));
4$+9Wv return f(l(t1, t2));
FBYAd@="2 下面就是f的实现,以operator/为例
?=%Q$|]- Q-X<zn struct meta_divide
S1<m O- {
c8cV{}7Kb template < typename T1, typename T2 >
+@Oo)#V|. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
fXPD^}?Ux4 {
e7<//~W7W return t1 / t2;
=U6%Wdth }
S0_#h) } ;
BTwLx-p9t m8q3Pp 这个工作可以让宏来做:
7[wHNJ7)r &VIX?UngE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W?a2P6mAh template < typename T1, typename T2 > \
rRN7HL+b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
NM0[yh 以后可以直接用
8#gS{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GT[,[l 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
!H`Q^Xf} (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
BTXS+mvl [/}y!;3iXM qV%t[> 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
#OKzJ"g I<q=lK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*RQkL'tRf class unary_op : public Rettype
"JLKO${ Y {
.!ThqYo Left l;
R6ynL([xh public :
}U=|{@% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q$$:<*Uy e>-a\g template < typename T >
5} 9}4e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X]J]7\4tF\ {
7gR8Wr ^ return FuncType::execute(l(t));
=(f+geA"hm }
'E2\e!U/ e Ir|% template < typename T1, typename T2 >
!%' 1x2? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}s_'q~R {
1nv#Ehorg return FuncType::execute(l(t1, t2));
S4j` =<T, }
j +j2_\ } ;
<MhjvHg sN^3bfi!i (vCMff/ Y1 同样还可以申明一个binary_op
@(Mg>.P fUh7PF% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D"WqJcDt class binary_op : public Rettype
VJ`c/EVIt {
z
z@;UbD" Left l;
1]HEwTT/1_ Right r;
FE+Y# public :
6&pI{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tn-_3C m_Owe/BC#m template < typename T >
IL?mt2I Q> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%RE-_~GF {
wD}ojA&DU return FuncType::execute(l(t), r(t));
D ];%Ey }
^goa$uxU bWN%dn$$M template < typename T1, typename T2 >
,EyZ2`| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#rL%K3' {
j rX.e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
MP|J 0=H5 }
(9_~R^='y } ;
cqzd9L6= ~f&lQN'1 OI3UC=G 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
L&wJ-}'l 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gA)!1V+: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d\Xi1&& 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。
rlEp&"+|M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
" gB. 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。。。
|1GR:b24 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*B7+rd 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<x2"0f 下面是修改过的unary_op
}cK<2J# .\kcWeC\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2BLcun class unary_op
wYtL1D( {
`=A*ei5 Left l;
c+l1#[Dnc l MCoc 'ae public :
_qg)^M 6 6iwIEb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yvxdl=s x0^O?UR template < typename T >
x!klnpGp struct result_1
2c>e Mfa {
3.q%?S}* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1eC1Cyw } ;
uJz<:/rwZ- O) ks template < typename T1, typename T2 >
6"^Yn.
struct result_2
\Q+9sV
5,[ {
808E) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
c@RMy$RTF } ;
$x,?+N K!/"&RjW. template < typename T1, typename T2 >
Z:3N*YkL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oQgd]|v {
y5_`<lFv return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x`@!hJc:[e }
Lpw9hj| D}|PBR template < typename T >
{HKd="%VG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G}aw{Vbg_ {
# Ny
return OpClass::execute(lt(t));
WVc3C-h, }
v?zA86d_ |zD{]y?S- } ;
Pl_4;q!$ ZhqrN]x <rUH\z5cP 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
QUL^]6$ 好啦,现在才真正完美了。
@OOnO+g 现在在picker里面就可以这么添加了:
7n*,L5%?]4 =[8EQdR template < typename Right >
`Tt}:9/3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:'aT4 {
.Ap-<FB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5~T`R~Uqb }
v. ,|#}0 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。
>AsD6]
)Lht}I ]: av>c E"l&<U rj qX| 十. bind
%4#,y(dO 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。
a.+2h%b 先来分析一下一段例子
c|<*w[%C qd*3| O^ cjzhuH/y int foo( int x, int y) { return x - y;}
zx"'WM* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O$jj& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/C(lQs*l 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
.'o<.\R8 我们来写个简单的。
&V5[Zj|] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"dfq 对于函数对象类的版本:
"p>$^ NNZ%jJy?=, template < typename Func >
*Dr -{\9 struct functor_trait
\u@4eBAV {
`]^0lD=eI typedef typename Func::result_type result_type;
jf0D } ;
OjxaA[$ 对于无参数函数的版本:
~ZeF5 (9:MIP template < typename Ret >
6@pPaq6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
xW@y=l Cu {
J2cqnwUV typedef Ret result_type;
Wz)O,X^ } ;
0yW#).D^b 对于单参数函数的版本:
n:JWu0,h cW B> template < typename Ret, typename V1 >
$0WO
4C%M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
dz
fR ^Gv {
TWF6YAQm typedef Ret result_type;
RAMkTS } ;
x)eYqH~i 对于双参数函数的版本:
,KvF:xqA Uc,D&Og template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6^U8Utx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s%h|>l[lKT {
0r?975@A typedef Ret result_type;
Oo'IeXQ9( } ;
Y<('G5A 等等。。。
6<sd6SM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"Y(stRa yl|?+ template < typename Func >
f%n],tE6 struct func_return
o>rsk
6lNi {
Jy&O4g/'5 template < typename T >
[{.e1s<EK struct result_1
Q 6djfEN> {
OiI[w8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#<ppiu$ } ;
r|$@Wsb?# noY~fq/U template < typename T1, typename T2 >
m~;fklX S struct result_2
tL0<xGI5^ {
qfp,5@p
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e~tgd8a2a } ;
%lVc7L2] } ;
lej-,HX ~`'!nzP5H 2NS(;tBB0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'n`+R~Kkh aRSGI ja<L template < typename Func, typename aPicker >
Yud]s~N class binder_1
, 'WhF- {
R=uzm=&nR Func fn;
^mWOQ*zi; aPicker pk;
/Qh public :
C9^[A4O@X! b~;gj^ template < typename T >
[RtTi<F^ struct result_1
h2kba6rwk {
ovv<7` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.FUws } ;
VO#x+u]/ D$C >ZF template < typename T1, typename T2 >
+"8 [E~Bih struct result_2
)!+M\fT {
8U,VpuQ: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E(J@A'cX } ;
/.1c<! H4%2"w6|! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0V*B3V< sywSvnPuYZ template < typename T >
3m
RP.<= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Dep.Qfv{- {
tHF-OarUO return fn(pk(t));
yW::` }
j8k5B" template < typename T1, typename T2 >
L?~>eT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8K: RoR {
bI~ R6o return fn(pk(t1, t2));
uw'>tb@ }
>eX&HS oy } ;
GM&< ?K1 HgH\2QL3& = MQpYX 一目了然不是么?
0ws1S(pq 最后实现bind
kKbq?}W[ gc~nT/lfK Z)
nB template < typename Func, typename aPicker >
sVdn>$KXk picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
50,`=Z {
5^kLNNum return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$~x#Q?-y }
!,D7L6N a%\6L 2个以上参数的bind可以同理实现。
% zP]z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?HD(EGdx c6v@6jzx0Y 十一. phoenix
&(M][Uo{|' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
tK@|sZ>3\ "*08?KA for_each(v.begin(), v.end(),
%6A."sePO (
@VdkmqXz do_
NifD
pqjgt [
jA<(#lm; cout << _1 << " , "
E?\&OeAkO ]
n7Em
t$Hi> .while_( -- _1),
b02V#m;Z cout << var( " \n " )
D~~"wos )
I,[njlO: );
;/ wl.'GA X<:B"rPuK 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:
N, `q1B 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
@zu IR0Gr) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
54[#&T$S 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z1dSZ0NoA e}@VR<h pe}mA}9U template < typename Cond, typename Actor >
#&v86 class do_while
F4M )x` {
zN3[W`q+m Cond cd;
U}#3LFr.? Actor act;
%"<|u)E public :
o%EzK;Df template < typename T >
/l.:GH36f struct result_1
4OX2GH=W {
hc"l^a!7ic typedef int result_type;
W=E+/ZvPt } ;
{ XI 0KiE [{!K'V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
MP/@Mf\<E *R'r=C` template < typename T >
aPU.fER typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>(E C.ke {
?<F=*eS do
6XP>qI,AJ {
"0*yD[2 act(t);
!sknO53`H` }
D.[h`Hkc while (cd(t));
9Wu c1# return 0 ;
pyHU+B }
3o_)x } ;
Q!9 n8pvzlj1 8
x=J&d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}Z="}Dg|T 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。
<bSG|VqnH 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。
]et
]Vkg 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。
:k; c|MW 下面就是产生这个functor的类:
HZASIsl ^"dVz. I45 kPfu template < typename Actor >
-JKl\ E class do_while_actor
}l>\D~:M {
lpq)vKM}^ Actor act;
`Wl_yC_*G; public :
/EIQMZuYp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ob ~7w[n3 ]QU
9|1 template < typename Cond >
saRYd{%+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f 7R/i } ;
[Xa,| %fT%,(
w}t -R]Iu\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
T\ *#9a 最后,是那个do_
A
".v+ T}}T`Ce kk`K)PESi class do_while_invoker
^l:~r2 {
<<=.;`(/v public :
8AjQPDn+ template < typename Actor >
cp:U@Nh( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
40e(p/Qka {
ndmsXls return do_while_actor < Actor > (act);
o5@d1A }
Z bW!c1s{ } do_;
bcR";cE ]/9@^D}& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
x/pX?k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B_uhNLd 最后来说说怎么处理break和continue
/~(T[\E< 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。
J9%I&lu/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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