一. 什么是Lambda
GM^H
)8U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0#8lg@e8 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,
,Bx0 =b )!l9TX 71<4q{n tmoclK- class filler
-c0*
{
xjxX4_ public :
KF#qz2S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MdkL_YP}. } ;
\q!TI x 5Em.sz;:8 \G/ZA) t 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:
A2PeI"y :c}PW"0v h6`VU`pPI \Yv44*I` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
mH<|.7~0 Yu[MNX;G :$X dR:f}} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K`|V1L.m NDe FY nhm#_3!6A fpzEh}:H\ 二. 战前分析
>)>~S_u 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,&O&h2= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
51AA,"2[_ //$^~}wt w17{2'] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G%jV}7h /* --------------------------------------------- */
X2np.9hie vector < int *> vp( 10 );
/bC@^Y&} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
VqOTrB1w/ /* --------------------------------------------- */
.v=n-k7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"x:-#2+h /* --------------------------------------------- */
oq>jCOVh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eq2LV=d{m /* --------------------------------------------- */
-=u9>S)!c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#H8QX5b) /* --------------------------------------------- */
^#w9!I{4. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`X=[ m> s9u7zqCF >k}Kf1I }g 2l
ni 看了之后,我们可以思考一些问题:
G"
(ck4 1._1, _2是什么?
*li5/=UC5* 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。
+&1#ob"6lq 2._1 = 1是在做什么?
-)ri,v{:c 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。
']X0g{% 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。
m[N&UM# q.ppYXJUXi \w$e|[~ 三. 动工
!83 N#Y_Mz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UrS%t>6k WL\*g] K4 ej(w{vl vL;=qkTCQ template < typename T >
z3 fU|*_c class assignment
?U*s H2F {
ufA0H
J)Yg T value;
7Z81+I|&8 public :
G1,u{d-_ assignment( const T & v) : value(v) {}
|;C;d"JC2 template < typename T2 >
THwq~c' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
PXDJ[Oj7(0 } ;
Qeq=4Nq RHt~:D3* BJZGQrsz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
T(kG"dz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p|)j{nc gF~
} 0}Qd fAT
M? class holder
_oU~S$hO {
t..@69 public :
HhTD/ template < typename T >
*+ O assignment < T > operator = ( const T & t) const
o-AAx#@ {
A1jA$ return assignment < T > (t);
V#DNcF~v]f }
evyA#~o } ;
4Rl~7| v)!^%D H]0(GLvH 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:
x Sv@K5"8! 8U-<Q> static holder _1;
8{Wh4~|+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
niCq`! sQ82(N7l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4}^\&K&t{ 而不用手动写一个函数对象。
# 9ZO1\ )x&>Cf<, SYv5{bff = tlmfDQD 四. 问题分析
GYri\ <[ 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。
[sG!|@r 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。
HD}3mP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*C^`+*}OE$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k/%n7 ;1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
OFw93UJ Y s|Zv>Qt 五. 问题1:一致性
$Mqw)X&q 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
&?SU3@3| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O#b%&s"o -$j|&l struct holder
'A#l$pJp7 {
|+Ub3<b[] //
#xxs^Kbqa# template < typename T >
gG46hO-M%x T & operator ()( const T & r) const
y/Q,[Uzk\ {
|uln<nM9 return (T & )r;
izP>w*/nO }
qH*Fv:qnM } ;
^:m7Qd?Z[ \;Q:a
/ur9 这样的话assignment也必须相应改动:
G~\=:d=^,` (fnp\j3w template < typename Left, typename Right >
0$q)uip class assignment
Yg3emn|a {
;rh@q4# Left l;
Vg?
1&8> Right r;
8Jf4"; public :
-$kAWP8P4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_WHGd&u template < typename T2 >
g h&,U` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:+}Eo9 } ;
8|\?imOp\[ t9m08K:Y 同时,holder的operator=也需要改动:
t>(}LV. NT [~AK9M template < typename T >
LD)P.
f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8u#2M8.5E {
!5[5l!{x return assignment < holder, T > ( * this , t);
SH M@H93 }
$r=tOD4; /%T d( 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。
.t|B6n! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
VpmD1YSn G>c:+`KS return l(rhs) = r;
CN<EgNt1kN 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。
i@#fyU)[G 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$"]*,=-X AtW<e;!0te template < typename Tp >
W%^;:YQ9i class constant_t
K)r|oW=6Y {
p v*n.U6 const Tp t;
$/;;}|hqi public :
InR/g@n+D1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"E )0)A3= template < typename T >
!%%(o%bi~ const Tp & operator ()( const T & r) const
K-drN)o {
+OC~y: return t;
5\eM3w'd }
; )J\k2 } ;
nf9NJ_8}4H B1Cu?k);. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l|&DI]gw 下面就可以修改holder的operator=了
0P_3% ^5BQ= template < typename T >
\J,pV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h1.<\GO {
#=\ nuT'oy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/#I~iYPe }
uiIS4S_ L9":= 同时也要修改assignment的operator()
tEHgQto -7:_Dy template < typename T2 >
'PVxc%[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R k@xv;t; 现在代码看起来就很一致了。
2 VyJ vX/("[ 六. 问题2:链式操作
b;%>?U`>p 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]:r6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
rGb<7b% 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
mJ L=H 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
|QB[f*y5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y]6kA5 |Y&&g=7 template < typename T >
j0+l-]F- struct result_1
G2BB]] m3 {
Kk9W=vd typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p?XVO# } ;
n!$zO{P A9\(vxxOpC 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:
.DG`~Fpk UY$Lqe~ template < typename T >
7@uhw">mX struct ref
@X g5E {
o{?R z3z typedef T & reference;
's_[#a;Vp } ;
@ UCr`> template < typename T >
p]erk struct ref < T &>
]
g]^^ {
GjH$!P=. typedef T & reference;
Ny2. C?2 } ;
pW4$$2S?9 {ZIEIXWb2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H^r;,Q$9 JOFQyhY0>m template < typename T >
hWD%_"yhd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-b$m<\0* {
4(D/~OG-6 return l(t) = r(t);
]<Kkq! }
"';K$&,[ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*~SanL\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Q.Xs%{B LZH~VkK@m} 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'K*. ?M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]L{diD2G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BH\!yxK +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_-5| "oJ 最后的布局是:
]CxDm Add
@Z2^smf / \
o4F(X0 Divide 5
ALXie86a8 / \
9mRP%c#( _1 3
KIXp+Z 似乎一切都解决了?不。
]wm<$+@ 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。
;nbV-<e 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。
(utk) 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:
?8]g&V Q"F" 13 template < typename Right >
<e'/z3TbRW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
L-eO_tTh0 Right & rt) const
d`9ofw~3= {
z,xGjSP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:Fh#"<A&& }
WiiAIv& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
IC6r? 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。
+*L<"@ 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。
k$3Iv"gbx 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。
K;j0cxl 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。
45A|KaVpg 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?
gJBw6'Z 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:
v+(-\T\i "el}9OitC template < class Action >
~1:_wni class picker : public Action
Xb2.t^
]f {
7.FD16 public :
Tnoy#w}Ve picker( const Action & act) : Action(act) {}
7&&3@96<*# // all the operator overloaded
tE WolO[\ } ;
AjD?_DPc ,s`4k?y 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。
P"f4`q
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:
c"lblt5 QERj`/g template < typename Right >
w:aV2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A9Icn>3?`( {
S\L^ZH?[2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H/}W_ h^^ }
#5%ipWPHb O;+
sAt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{H3B1*Dk 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。
J_ 7#UjGA, /tj_WO_ template < typename T > struct picker_maker
8_/,`}9
{
;a 6Z=LB typedef picker < constant_t < T > > result;
[*U.bRs } ;
H5Bh?mw2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
46U*70 {
RQYD#4| typedef picker < T > result;
V 5D8z } ;
:!yPR ~s*kuj'%+ 下面总的结构就有了:
&}r-C97 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。
S S fNI> 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。
d<RJH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w@WPp0mny 至此链式操作完美实现。
K_F"j!0 GIhX2EvAS V3(8?Fz. 七. 问题3
Ug )eyu 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。
b_f"(l8'S N\anjG template < typename T1, typename T2 >
"0LSy x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<:4b4Nl {
SZvp%hS0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[ J4n% }
CsEU:v YI>9C 76L 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:
e$7KMH= f4Ob4ah!( template < typename T1, typename T2 >
%UlgG1?A struct result_2
,\T7{=ZG\! {
A1n4R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Q^*4FH!W } ;
Irui{%T <%.lPO]&E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
t;V^OGflv 这个差事就留给了holder自己。
KW!+Ws gx8i|] Y`."=8R~ template < int Order >
P9W?sPnC5 class holder;
:7~DiH:Q
template <>
mt~E&Z(A class holder < 1 >
E24j(> {
.bUj public :
Mm;[f'{M) template < typename T >
wLzV#8> struct result_1
VTwQD"oB {
Nw{Cu+AwG typedef T & result;
iJ`zWpj+{Q } ;
tz5\O} template < typename T1, typename T2 >
45k.U $<| struct result_2
|h&Z. {
[^W
+^3V typedef T1 & result;
G[6i\Et } ;
%j/pln& template < typename T >
~~=]_lwyK% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eV~"T2!Sb {
b
+Z/nfS return (T & )r;
z;MPp#Y }
D8{,}@ template < typename T1, typename T2 >
$+PyW(
r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?L0 |$#Iw {
J=&}$ return (T1 & )r1;
Wt=\hixj- }
|AT`(71 } ;
;/t~MH 0Y:)$h2? template <>
$ w+.-Tr class holder < 2 >
`:C2Cj
{
L6#4A3yh public :
0wCQPvO
template < typename T >
A!Tm[oqu struct result_1
=dsEt\
j {
jz]}%O typedef T & result;
i]OEhB
Y } ;
$E.Fgy:G template < typename T1, typename T2 >
D)Ep!`Q
struct result_2
P)#h4|xZ {
n/x((d%"E typedef T2 & result;
Y`(~eNX^% } ;
97qf3^gGd template < typename T >
BMqr YW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wa~zb!y< {
/]U;7) return (T & )r;
(G/(w%#7_ }
&H
P g> template < typename T1, typename T2 >
|sY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gVe]?Jva` {
E-($Xc return (T2 & )r2;
<EQaYZY= }
z;y{QO } ;
(z8;J>7 R7K`9 c1f6 I ~^Xw7 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> >。
!XM<`H/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!v(^wqna\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(
mn:!3H% EeT69o return l(i, j) = r(i, j);
gwdAf%|f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Pouo# 5 {bR2S&=OmK return ( int & )i;
N&eo;Ti return ( int & )j;
8a&c=9 最后执行i = j;
\yZVn6GVr 可见,参数被正确的选择了。
i7Cuc+j8 3%Eu$|B H
XFY z&B9Yu4M7 ];"40 /X 八. 中期总结
o"FR%% 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:
r
d-yqdJ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g{i= $xc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
P3n#s2o6y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)<{u
oH \*'@F+ Kn<+Au_]L Z4c'1-lh O!^ >YvOh @}:E{J#g 九. 简化
?qi~8.<w 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
K~2sX>l 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u|T]Ne 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/zb/am1# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NL>Trv5 +-*/&|^等
^)I}# 2. 返回引用。
97$Q?a8S@ =,各种复合赋值等
KO%$ 3. 返回固定类型。
W$2\GPJt 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?Z_T3/ f 4. 原样返回。
Kh[l};/F operator,
F\^8k /0 5. 返回解引用的类型。
l qwy5# operator*(单目)
[z ]P5 6. 返回地址。
y.}{KQ"a* operator&(单目)
,msP(*qoI 7. 下表访问返回类型。
*S"RU~1_ operator[]
7}y@VO6] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_P!b0x~\ operator<<和operator>>
u$C\#y7 ]1XtV< 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。
J*MH`;- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a/J Mg 0nL
#-`S template < typename Left >
&VA^LS@b struct value_return
71Za!3+ {
pgiZA?r*< template < typename T >
2O*At%CzW struct result_1
6W{Nw< {
+Ugy=678Tr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>
Xh=P% } ;
jex\5 !=PH5jTY template < typename T1, typename T2 >
@TD=or .& struct result_2
O39 {
s~2o<# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7<*0fy5n n } ;
1^*ogMe } ;
D!!
B4zt TWGn:mi 9#:fQ!3` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+_$s9`@]6 xw_klHL-o 下面我们来剥离functor中的operator()
pe0ax-Zv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}/&Zo=Q$ T4Vp0i return l(t) op r(t)
]'[:QGr return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Sn4xv2/ return op l(t)
Knqv|jJVx1 return op l(t1, t2)
- _8-i1? return l(t) op
*?d\Zcj85[ return l(t1, t2) op
q~
ZUtF return l(t)[r(t)]
A{J?I: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?d%{- =X^a 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:
_u^3uzu 单目: return f(l(t), r(t));
m"/..&'GC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gaz",kK< 双目: return f(l(t));
hnB`+! return f(l(t1, t2));
`^[Tu 1 下面就是f的实现,以operator/为例
fs;\_E[) KpLaQb struct meta_divide
q[W6I9 {
9
@ < template < typename T1, typename T2 >
d^nO&it static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
t0e5L{ QJ {
ui,!_O .c return t1 / t2;
IqFcrU$4 }
8y<.yfgG } ;
2t_g\Q "{qnm+G 这个工作可以让宏来做:
"qF/7`e[ \%Y`>x. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\A011R& template < typename T1, typename T2 > \
VBPtM{g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f_n 以后可以直接用
]r3/hDRDL@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Qs
za,09 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
|v8hg])I+ (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。。。)
&
[@)Er= %LP4RZ , +J)`+pJx 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
J.XhP_aT <uB)u>3
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}DM W,+3 class unary_op : public Rettype
gBhX=2% {
zJW2F_ Left l;
L~{(9J'( public :
MXfyj5K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@(35I r>ed/<_>m; template < typename T >
=E]tEi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$;G<!]& s {
He'VqUw_ return FuncType::execute(l(t));
5NUaXQ }
l$\B>u,> N,rd= m+ template < typename T1, typename T2 >
J-'XT_k:iM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1!G}*38; {
1}Q9y`65 return FuncType::execute(l(t1, t2));
&.DRAD) }
7r'_p$ } ;
{g1"{ VFZ?<m ,M?8s2? 同样还可以申明一个binary_op
u8KQV7E ^
'|y^t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LH_H
yP_ class binary_op : public Rettype
|[iO./zP {
3%(r,AD Left l;
D!Y@Og. Right r;
?M&@# lbG public :
c8[kL$b;j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}=R0AKz!Cv :{)uD
; template < typename T >
5PZ7-WJ/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q&{C%j~N {
t !6sU]{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
$Ugc:L<h+ }
#~/9cVm$ (0Br`%!F template < typename T1, typename T2 >
)#M$ov typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)#i"hnYpQ {
%i3[x.M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%.f%Q?P }
|wv+g0]Pg^ } ;
mxF+Fp~ PVF:p7 $t^Td< 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
$8U$.~v 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~ !mY0odH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v{|y,h&]a 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。
CSoVB[vS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KzV|::S^ 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。。。
C^,baCX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
eq%cRd]u 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)
xS%&l)dT 下面是修改过的unary_op
Io JI|lP O>hh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0lniu=xmQ- class unary_op
8g)$%Fy+N {
zF^H*H Left l;
D=z="p\ ]!sCWR public :
6?%$e$s F%$ q]J[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"@^<~bw -Q J8\/1> template < typename T >
j*|0#q;e6 struct result_1
Mx6
yk, {
ca3zY|Oo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BaI-ve } ;
oKGF'y?A> 24 [cU template < typename T1, typename T2 >
J`0dF<<{[y struct result_2
ZDzG8E0Sq {
]?T^tJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hpz1Iy@ } ;
ZG1TRF " ^pu8\K;~ template < typename T1, typename T2 >
w<THPFFF" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P3W3+pwq {
$PRd'YdL/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Zy9IRZe4U }
/*fx`0mY) G)NqIur*Z template < typename T >
wAW{{ p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8r"-3<* {
w/ZP.B return OpClass::execute(lt(t));
r*mSnPz\q }
H1q,w|O9j ;:oJFI#; } ;
{`*Fu/Upb ~"\v(\P e Q'3tDc< 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Z]{=Jy!F 好啦,现在才真正完美了。
mDp8JNJNE 现在在picker里面就可以这么添加了:
{g[kn^| ._j?1Fw` template < typename Right >
|P&
\C8h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
G#` {
fW=<bf return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>)NS U }
cy?#LS 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=2(52#pT GY@:[u.& J9tV|0 K/Y"oQ2 ( 1 十. bind
4noy!h 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.Ow8C 先来分析一下一段例子
W+8s> r7V !M1 -{Ar5) ?=' int foo( int x, int y) { return x - y;}
tj*0Y-F~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o[eZ"}~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9^H.[t 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
h,&{m*q& 我们来写个简单的。
ep},~tPZn 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
V8WSJ=-&
对于函数对象类的版本:
Z*b l J5YC B>cT<B template < typename Func >
[+W<;iep struct functor_trait
X-"
+nThMn {
#/H2p`5 typedef typename Func::result_type result_type;
~;]zEq-hG } ;
TUwX4X6m 对于无参数函数的版本:
x)eF{%QB =a+
} 6 template < typename Ret >
2/A*\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
9* 3;v;F {
-~JYfj@ typedef Ret result_type;
ci2Z_JA+ } ;
tcl9:2/^] 对于单参数函数的版本:
SvkCx>6/G nIL67& template < typename Ret, typename V1 >
3Ur_?PM+C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j@+$lU*r {
WPpO(@sn typedef Ret result_type;
H0])>1sWB } ;
P'}B5I~ 对于双参数函数的版本:
stW
G`>X s~>1TxJe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aqK+ u.H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g2==`f!i {
KTot40osj typedef Ret result_type;
YuIF}mUr" } ;
O/#uQn} 等等。。。
+03/A`PKrB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6;s[dw5T 2)0J@r' template < typename Func >
1k)pJzsc struct func_return
+C,/BuG {
0,@^<G8? template < typename T >
Svo\+S struct result_1
6yAZvX {
!kb:g]X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a%kvC#B } ;
YIgHLM( \ %MsG template < typename T1, typename T2 >
<z#Fj`2{ struct result_2
-L6CEe {
T2rBH]5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iV#A-9 } ;
[\h?mlG? } ;
PP!-*~F0Jr I#;dS!W"' [ "3s 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.Oc j|A6 (.Ak* template < typename Func, typename aPicker >
CDuA2e class binder_1
*pnaj\ {
|`o1B;lc Func fn;
w8 UUeF aPicker pk;
t18j2P>` public :
EVaHb; 6:; >id${ template < typename T >
LCj3{>{/= struct result_1
/5L\:eX% {
?mK&Slh. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3pW4Ul@e } ;
H-u
SdT d2gYBqag template < typename T1, typename T2 >
GRofOJ struct result_2
2&]LZ:( {
)Qe]!$tqfD typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I
2OQ } ;
5cU:wc Rcw[`q3/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
's5rl ~QPTs1Vk8 template < typename T >
kFmtE
dhsc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9c,/490Q {
=23@"ji@D return fn(pk(t));
olxxs( }
xHaz*w1| template < typename T1, typename T2 >
/2/aMF(J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5=#d#dDc {
emrA!<w!W return fn(pk(t1, t2));
p-EU"O }
m||9,z- } ;
%+|sbRBb -oUNK}> 9xzow,mi 一目了然不是么?
,1Z([R* 最后实现bind
8c9<kGm$E aL90:,V VEIct{ template < typename Func, typename aPicker >
&s?uMWR picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5}]+|d; {
[ @"6:tTU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.%.7~Nu, }
L'aB/5_% hp9LV2_5 2个以上参数的bind可以同理实现。
7(tsmP 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e`7>QS;. VX8CEO 十一. phoenix
pO:]3qv Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
C8Mx>6 F?H=2mzKbz for_each(v.begin(), v.end(),
N#e9w3Rli (
U\j g X do_
u1#(~[.
[
?(K=du cout << _1 << " , "
jg{2Sxf!c ]
u'_}4qhCC; .while_( -- _1),
VzHrKI cout << var( " \n " )
H6jt[ )
x
lqP% );
o'(BL:8s 6g"h}p\{S 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Ng
W"w h 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ty[p5%L1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MOCcp s* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0wV9Trp g%[:wjV; /w5*R5B{ template < typename Cond, typename Actor >
Qb/:E}h]$ class do_while
8uH8) {
T=M##`jP% Cond cd;
CZeZk Actor act;
AgSAjBP public :
62 _k`)k template < typename T >
=*lBJ-L struct result_1
CyYr5 Dz {
$HQ4 o\~ typedef int result_type;
Ny/eYF# } ;
v3M$UiN,: .43cI( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F4z#u2~TC Vym0|cW template < typename T >
w"dKOdY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~ *"iLf@, {
YCxwIzIR do
V|sV U {
Q{950$)L act(t);
gSw<C+ }
zixG}' while (cd(t));
y'4Qt.1ukN return 0 ;
Q/0gd? U? }
nC%qdzT } ;
C<(oaeQY Fih
pp< wW)(mY? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+M_ _\7 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。
4E=v)C' 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。
T9Juq6| 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。
$S?gQN.e 下面就是产生这个functor的类:
L_vl%ii- r#)1/`h rg >2tgA template < typename Actor >
kln)7SzPuk class do_while_actor
Bh cp=# {
<YU4RZ Actor act;
YkB@fTTS public :
_Q
I!UQdW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*.|%uf. t $Rc
0 template < typename Cond >
xt,Qn460; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-mRgB"8 } ;
oU\7%gQ ;zD4#7= }a~hd*-# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'gs P9 最后,是那个do_
SKnYeT 23L>)Q O |P<s+ class do_while_invoker
+8N6tw/& {
!^su=c public :
=VuSi(d;e{ template < typename Actor >
At=d//5FFP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H#;*kc
a4 {
GK'p$`oJm return do_while_actor < Actor > (act);
LPJ7V`!k }
q: FhuOP } do_;
FV
"pJ 4FRi=d;mP 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~,1Sw7rE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-X$EE$: 最后来说说怎么处理break和continue
wxh\CBxG 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。
QtKcv7:4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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