一. 什么是Lambda
W,)qE^+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9S[Tan| 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,
as| MB
( eEkbD"Q RJZ4fl %O3 r>o= class filler
D*#r
V
P {
'5"`H>[ public :
%j?<v@y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a=3{UEi'o } ;
+']S !U!}*clYL zos#B30 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:
@VcSK` T5di#%: s 2*1s(Jro ~2*8pb 4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$:MO/Suz{ B%Spmx8 K%"cVqb2V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0UT2sM$ ?QXo]X;f& D2}nJFR
] {CR'Z0 二. 战前分析
.4wp 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。
)7Ed}6% 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
\
>(;t#> JRj%d&^} 8o;9=.<<~u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X`k[ J6 /* --------------------------------------------- */
u)fmXoQ vector < int *> vp( 10 );
f
i3 < transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K
r&HT,>B /* --------------------------------------------- */
i3} ^j?jA2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]gQ4qu5 /* --------------------------------------------- */
5:H9B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?pv}~> /* --------------------------------------------- */
DHV#PLbN$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T9+ ?A
l /* --------------------------------------------- */
+}@HtjM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[UHDN:y cHMS[.=; Y+tXWN"8 =N zA2td 看了之后,我们可以思考一些问题:
m,U`hPJ 1._1, _2是什么?
@"#W\m8 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。
6"W~%FSJX 2._1 = 1是在做什么?
}]H_|V*f 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。
<j.bG 7 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。
oA&V,r {>cO&eiCt $h-5PwHp 三. 动工
bG0t7~!{E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#`mo5 pcw^W
|mfQmFF "3v[\M3 template < typename T >
98os4}r class assignment
D`lTP(] y {
/)PD+18 T value;
)vK
%LmP public :
8]N+V: assignment( const T & v) : value(v) {}
B{SzC=4f} template < typename T2 >
G8lR_gD"! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~Cj55S+ } ;
?*z#G'3z1 :sBg+MS g(Jzu' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$Rsf`*0- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hb"t8_--c )BY\c7SG 5xi f0h-` Fr)G
h> class holder
?s("@dz_ {
]iuM2] public :
3I?? K)Yl template < typename T >
(@dh"=Lt\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Qc z7IA {
Poacd;* return assignment < T > (t);
rs3Uk.Z^' }
M? oK@i } ;
tqE LF Dqe/n_Z W$0<a@ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
fi%u] 6v0^'} static holder _1;
OZ1+` 4 v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
OedL?4 tH<v1LEZN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pAYH"Q6~)I 而不用手动写一个函数对象。
dvk?A$ tqIz$84G s&p*.I]@> Te~"\`omJ3 四. 问题分析
a$g4)0eS 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。
d(w
$! $"h 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。
u7&r'rZ1_! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
U6"U^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
c@:r\] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
LF0gy3 mk1;22o{TX 五. 问题1:一致性
H>e?FDs0*R 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?|
'N],d&fu^^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Uq&ne1 @YP\!#"8 struct holder
f8)D| {
\@Gyl_6^ //
UHz*Tfjb template < typename T >
.
x~tEe T & operator ()( const T & r) const
#JGy2Hk$^ {
W?G4\ubM3< return (T & )r;
r+0"1\f3 }
l'VgS:NT } ;
wYhWRgP y>u+.z a| 这样的话assignment也必须相应改动:
gy _86y@ ~-Rr[O=E template < typename Left, typename Right >
V#|#%
8 class assignment
R)t"`'6| {
@?{n`K7{` Left l;
f
5_n2 Right r;
L._I"g5 H9 public :
Nm#VA.~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$g
_h9L template < typename T2 >
AL}c-#GG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
dh%C@n:B } ;
\i "I1xU R5G~A{w0 同时,holder的operator=也需要改动:
Y*3qH] bmc1S template < typename T >
7(eWBJfTo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Fg?Gx(g4 {
=V_}z3b return assignment < holder, T > ( * this , t);
$# @G! }
N-
? U2V 3`J?as@^8 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。
B @UaaWh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1#Dpj.cO# _$0<]O$ return l(rhs) = r;
jwTb09 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。
D*`|MzlQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;or(:Yoc- `Ten2(D template < typename Tp >
Wk'KN o class constant_t
k _hiGg {
18Pc4~>0 const Tp t;
=XJ
SE+ 7 public :
Q0!gTV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
J:'cj5@ template < typename T >
WO)rJr!C const Tp & operator ()( const T & r) const
6t
TLyI$+ {
r`i<XGPJ% return t;
KB7CO: }
9<WMM) } ;
f/?#
1 4
Yc9Ij 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vd SV6p.d 下面就可以修改holder的operator=了
.jZmQtc >;nE.] template < typename T >
De4UGX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
IQoz8!guh: {
85m[^WGyh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
v@LK3S/!3 }
$/5Jc[Ow R"Hhc(H 同时也要修改assignment的operator()
)}=`Gx5+ cG,B;kMjo template < typename T2 >
1s=M3m&H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K/+5$SjF 现在代码看起来就很一致了。
K&9|0xt *Z KI02M 六. 问题2:链式操作
y;yXOE_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^T)HRT-k 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。
7tfMD(Q]e/ 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。
ly}6zOC\ 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。
?2%d;tW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h5U@Ys fr;>`u[; template < typename T >
/lx\9S| struct result_1
hkJ4,. {
(i1FMd}G typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1@P/h#_Vr } ;
k)b}"' I c#$B;? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
05LVfgJ'q {tV)+T template < typename T >
%8>s :YG struct ref
4g b2$" ! {
&kHp}\ typedef T & reference;
{^Vkxf] } ;
BP,"vq $'+ template < typename T >
[95(%&k.Q struct ref < T &>
PSI5$Vna4p {
wRgmw
4 typedef T & reference;
rBkLwJ] } ;
\s<{V7tq 2w'Q9&1~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Y]P';C_eP wP/&k`HQ#i template < typename T >
'LpJ:Th typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tlV> {
#Bg88!-4 return l(t) = r(t);
A9Q!V01_ }
|[CsLn; 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。
=GL}\I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]U!vZY@\ :@r E& 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
4!i`9w$$" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`L`qR,R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sD7Qt +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;3U-ghj 最后的布局是:
& 1p\.Y Add
UZi^ & / \
gYA|JFi Divide 5
&8_]omuNV / \
TUIj-HSe _1 3
bTHKMaGWC 似乎一切都解决了?不。
c$rkbbf~V 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0Jm6 r4s? 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
KiT>W~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,aeQXI#@ 8;ke,x template < typename Right >
K}tl,MMU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.X\p;~H
5 Right & rt) const
`utv@9 _z {
k<Z^93 S return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@*]l.F
}
^ llZf$` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{E-.W"t4 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。
"X T7;! 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。
]|it&4l 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。
Tz4,lwuWX7 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。
uz-,) 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?
+D[|L1{xb 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:
'$YB
- +>/ariRr template < class Action >
rdhK&5x* class picker : public Action
=dx!R ,Bw {
_Db=I3.HJ public :
CL.JalR`b picker( const Action & act) : Action(act) {}
K#rfQ0QK/! // all the operator overloaded
K*&M:u6E } ;
Py$Q]s?\1 {YC!pDG 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。
Ehi)n)HhG" 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:
k{;"Aj:iL mE'y$5ZxY template < typename Right >
ye:pGa w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/x,gdZPX {
e:fp8 k< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
91qk0z`N }
Ef{rY|E <cNXe4( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WSi`)@.XO 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(JsfU4 G3'>KMa. template < typename T > struct picker_maker
?YWfoH4mS {
,(dg]7 typedef picker < constant_t < T > > result;
+%Q: } ;
,A`d!{]5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0{^vqh.La {
1rKKp h typedef picker < T > result;
&E0L7?l } ;
6E/>]3~! wwrP7T+d 下面总的结构就有了:
dE19_KPm[j 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。
jWJq[l picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
0<_|K>5dS| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$3<,"&;Ecs 至此链式操作完美实现。
6w(Mb~[n +KgoL a rt%?K.S/ 七. 问题3
Ko_Sx. 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'?=SnjMX XI:8_F;Q template < typename T1, typename T2 >
F1) B-wW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vQ/}E@?u {
yI/2 e [ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}P(RGKQZ" }
:xJ]#
t.. qX{"R.d
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
oNQ;9&Z,^2 wgfA\7Z template < typename T1, typename T2 >
b~fX=!M struct result_2
bwo-9B {
gwhd) .* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1{l18B` } ;
Ri4t/H 2 w\$}' 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
J@D5C4>i 这个差事就留给了holder自己。
#[0:5$-[ ?3X! ddvSi6 template < int Order >
pYZ6-s class holder;
QR4rQu template <>
Atl`J.;G class holder < 1 >
:W]?6= {
aEU[k>& public :
]@X5'r" template < typename T >
z@;]Hy struct result_1
W%LTcm {
?&;d#z*4 typedef T & result;
*z[G+JX } ;
XndGe=O template < typename T1, typename T2 >
>2h|$6iWP struct result_2
X8~dFjhX {
*uHL'Pe;m typedef T1 & result;
T'\B17
:* } ;
RrrW0<Ed template < typename T >
u.;zz'| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^kZfE"iE2 {
"<o[X ?u return (T & )r;
:VwU2 }
xg=}MoX template < typename T1, typename T2 >
2VmQ%y6e" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=B4,H=7Spf {
HUqG)t*c1 return (T1 & )r1;
Oop5bg }
F*V<L } ;
<!b~7sZkTc RtVy^~=G template <>
r/v'h@ class holder < 2 >
<;O=h;
~| {
]=\Mf< public :
m|q?gX9R template < typename T >
+. /c=o/v struct result_1
z ogtIn) {
Ow7NOhw typedef T & result;
RC7|@a } ;
*Q2;bmIc template < typename T1, typename T2 >
C!Cg.^; struct result_2
9~+A<X]Hd {
7sP;+G typedef T2 & result;
O7@CAr } ;
Eu/~4:XN template < typename T >
6k6M&a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/ hUuQDJ {
5G .Fi21
b return (T & )r;
Bz}Dgbb }
fw>@:m_bK template < typename T1, typename T2 >
!iKR~&UpAL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u] C/RDTH {
TymE(,1 return (T2 & )r2;
hUirvDvX }
Y.I-hl1<r } ;
zJ{?'kp 6o@}k9AN 89@\AjI 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
8N<0|u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
W{E22J} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,#3}TDC kp3(/`xP return l(i, j) = r(i, j);
_\E{T5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Gvo(iOU @$FE}j_ return ( int & )i;
|1^>n,C return ( int & )j;
_^4\z*x 最后执行i = j;
rkhQoYZ[ 可见,参数被正确的选择了。
dz/'
m7 @|Z:7n6S :xw2\:5~0 Ov3W;jD 9k\`3SE 八. 中期总结
=! v.VF\; 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:
;t47cUm6j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jvx9b([<sG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J6x\_]1:* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
216+ tX5Z M=[ /v/M= 2m.RM&TdB H
<CsB i^P@? ZJ(/cD 九. 简化
Z=%+U _, 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。
YwGc[9=n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r\]yq-_ 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:
NfLvK o8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l,uYp"F,ps +-*/&|^等
eeIh }t>[ 2. 返回引用。
x4v@Kk/ =,各种复合赋值等
w+VeT @ 3. 返回固定类型。
8+vZ9!7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L'{;V\d 4. 原样返回。
A.7:.5Cx' operator,
Dd|}LV 5. 返回解引用的类型。
g-'y_'%0G operator*(单目)
zx^]3} 6. 返回地址。
h}xUZ: operator&(单目)
#1R_*
Uh 7. 下表访问返回类型。
}aYm86C] operator[]
9@AGx<S1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%VYQz)yW operator<<和operator>>
G)gf +)W A(duUl~ 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。
`}o4 &$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~^/zCPy[w J5L P#o(V template < typename Left >
U
-~%-gFC struct value_return
GypZ!)1 {
8xhXS1 template < typename T >
GZT}aMMSJ struct result_1
}C>Q {
1"46OCu{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i}
96,{ } ;
P8NKpO\ >JT{~SRB|Y template < typename T1, typename T2 >
U`q[5U" struct result_2
^B@4 w\t {
zjgK78!< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gd<8RVA } ;
oTZ?x}Z1 } ;
"?,3O2t FD(zj ^* 6QdNGpN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O%v(~&OSl ^)N[x''a 下面我们来剥离functor中的operator()
^&<~6y}U^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.;WJ(kB\U (ohkM`83k return l(t) op r(t)
THHrGvb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3(P^PP8 return op l(t)
475yX-A return op l(t1, t2)
N>`+{ return l(t) op
"M6a_rZ2W return l(t1, t2) op
FW7+!A&F return l(t)[r(t)]
i]GBu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!s,<hU# c5P52_@ 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:
c?)
pn9 单目: return f(l(t), r(t));
6A M,1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l^xkXj 双目: return f(l(t));
qGkrG38K return f(l(t1, t2));
~C5iyXR 下面就是f的实现,以operator/为例
$gDp-7 n ! qm struct meta_divide
$N;!. 5lX3 {
Lhl)p P17 template < typename T1, typename T2 >
a#H=dIj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^
vI| {
R+]p
-NI^ return t1 / t2;
%9M; MK }
D{o1G?A } ;
d_J?i]AP|' iMx+y5O 这个工作可以让宏来做:
Y=X"YH| MSeO#X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wI>JOV7 template < typename T1, typename T2 > \
L:YsAv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1hZM)) 以后可以直接用
y:4Sw#M%( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xmKa8']x 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
yG&kP:k< (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
S "oUE_> <6/XE@" q<>2}[W 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
UEo,:zeN[ }SitT\% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w%S<N class unary_op : public Rettype
5K'EuI) {
7i{Rn K6* Left l;
rQ}4\PTi
public :
qIjC-#a=m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|L;'In :EgdV template < typename T >
CW\o>yh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6AUzS4O {
I#eIm3Y? return FuncType::execute(l(t));
R,Zuy(g }
hD<z^j+ ?d+B]VYw template < typename T1, typename T2 >
;YZw{|gsh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SJU93n"G/ {
n!Y.?mU6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
ZfT%EPoZ: }
-Qnnzp$] } ;
nWFp$tJ/R mMN oR] lNsPwyCoj 同样还可以申明一个binary_op
EfDo%H^!j ?;)(O2p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_Fl]zs< class binary_op : public Rettype
pE `Q4:<A {
6$PfX.Fh Left l;
OD\x1,E)I Right r;
CyG @ public :
w** .8]A"N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>qtB27jV A!^K:S:@ template < typename T >
/bCrpcH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YD@V2gK {
tB(Q-c return FuncType::execute(l(t), r(t));
!c6lP'U }
1<\cMY6 p00\C template < typename T1, typename T2 >
Rp`}"x9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l^$:R~gS {
PNc200`v4_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
vJ"@#$. }
9q* sR1 } ;
Br#]FB|tD ]
{NY;|&I' ,6t0w|@-k 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
aF'Ik XG d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g?=B{V DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Fi5,y;]R 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。
Ce 5
}+A} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
gFDP:I/` 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。。。
u85y;AE,( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
A1Q]KS@ 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)
2#+@bk>^{ 下面是修改过的unary_op
xmiF!R R63"j\0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y}1|/6eJ class unary_op
&OI=rvDmo {
.\U+`>4av Left l;
ZLL0 6p Nq*\{rb public :
0w+hf3K+: c"O\fX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L7D'wf g"T~)SQP template < typename T >
2YwV} struct result_1
5j]}/Aq {
{xM%3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~]"}s(J; } ;
Q;5\( 0w5 $oxPmELtpe template < typename T1, typename T2 >
W:5m8aE\ struct result_2
vO0ql {
R1P,0Yf typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WO)K*c1F } ;
$u3N ',& 4uNcp0 template < typename T1, typename T2 >
k ,<L#?,a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0.@/I}R[ {
#h r!7Kc;N return OpClass::execute(lt(t1, t2));
U Ciq'^, }
1]hMA\x )3..7ht3^5 template < typename T >
<CA
lJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PKjA@+ {
iicrRGp3 return OpClass::execute(lt(t));
9 l,Gd }
p^L6uM qbP[ 9 } ;
vxqMo9T Szg<;._J #Jm_~k 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
k*-+@U"+ 好啦,现在才真正完美了。
Hfc^<q4a. 现在在picker里面就可以这么添加了:
{qx"/;3V QGLm4 Wl9 template < typename Right >
.IKK.G picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_&dGo(B {
aB'<#X$x return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sL\|y38' }
pnqjATGU 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。
&rNXn?>b 5mFi)0={y :_e.ch:4 g` h>:5] MI@ RdXkY 十. bind
zM@iG]?kc 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。
2<988F 先来分析一下一段例子
*50Ykf Aga7X@fV( hVGakp9WE int foo( int x, int y) { return x - y;}
ho(Y?'^t3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_O rE{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Y/$SriC_+' 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。
_8S).* 我们来写个简单的。
J@Orrz2q# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%
tJ?dlD' 对于函数对象类的版本:
X`aED\#\h .7kVC template < typename Func >
\\/X+4|o' struct functor_trait
AVcZ.+? {
u{3KV6MS typedef typename Func::result_type result_type;
S((8DSt* } ;
He]F~GXP 对于无参数函数的版本:
ntF(K/~Y GB
!3Z template < typename Ret >
"^trHh8= struct functor_trait < Ret ( * )() >
~z
aV.3# {
~P/G^cV3s typedef Ret result_type;
L9kSeBt } ;
tjTF?>^6| 对于单参数函数的版本:
[2FXs52 )Tb;N template < typename Ret, typename V1 >
pD>3c9J'^F struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J`x9XWYw {
kh5V&%>? typedef Ret result_type;
d")r^7 } ;
8WyG49eic 对于双参数函数的版本:
S`l CynGH 9<YB&:< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)8k6GO8| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nut7b {
Kp&d9e{
Yc typedef Ret result_type;
?_^9e } ;
%idnm 等等。。。
@=,J6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$"UAJ - H{}6`;W template < typename Func >
pTN_6=Y" struct func_return
\agC Q& {
?3|ZS8y template < typename T >
h]=chz struct result_1
<B
fwR$ {
rcbixOT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C4G)anT } ;
'*-SvA\Cx I&vB\A template < typename T1, typename T2 >
~kHir]jc struct result_2
;zOZu~Q|' {
Qz<-xe`o8] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Hc+<(g } ;
S2NsqHJr } ;
bHMlh^{`% fSP~~YSeU ]I]dwi_g) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_<~05Eh '0=U+Egp template < typename Func, typename aPicker >
4 '+)9&g class binder_1
~W#f,mf {
$K iMu Func fn;
kQb0pfYs aPicker pk;
QxkfP %_g public :
:C&?(HJ&r af_zZf!0 template < typename T >
4R0_%x6vG struct result_1
t"L:3<U7 {
\Dc\H) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v_ J.M ] } ;
tb
i;X=5 /qCYNwWH9 template < typename T1, typename T2 >
J\%:jg( m struct result_2
Zb1v {
f"tO*/|` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PU>;4l } ;
4a 5n*6G! YU"Am ! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
226s:\d &l.^UQ template < typename T >
jn7}jWA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/}VQzF {
*K)v&}uw return fn(pk(t));
;z?XT\C$ }
2iGRw4`_a template < typename T1, typename T2 >
p"JSYF
9] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}iC~B} {
:@/fy}! return fn(pk(t1, t2));
pqs)ueu }
W@G[ gS\T } ;
I*ej_cFQ^ }n.h)Oz pta%%8": 一目了然不是么?
|Bn=$T] 最后实现bind
.$yw;go3 Q\oUZnD$= }}2kA template < typename Func, typename aPicker >
{)[i\=,`{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1_t Dp&UO {
.
9
NS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q!,do2T }
D;L :a`Y TM}F9!*je 2个以上参数的bind可以同理实现。
D6vn3*,& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
7^; OjO@8 d#*5U9\z 十一. phoenix
Z^|C~lp;n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bXfOZFzq) "VeUOdNA> for_each(v.begin(), v.end(),
d5%*^nMpY (
1^;h:,e6 do_
rEf\|x=st: [
"tark' cout << _1 << " , "
4Rm3'Ch ]
W>~%6K>p .while_( -- _1),
H>]z=w~ cout << var( " \n " )
Pjy?&;GvT )
Mz^s^aJEE );
|:?.-tq o
,!"E^ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
So^`L s;S 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
pxbNeqK@p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
hK"=~\, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lEDHx[q I Q L~I13 =,
0a3D6b template < typename Cond, typename Actor >
9e&#;6l class do_while
F:g{rm[ {
3azc `[hl Cond cd;
)eEvyU
Actor act;
p^:Lj 9Qax public :
#R8l"]fxr? template < typename T >
L1xD$wl struct result_1
iK]g3ew| {
^zJ.W typedef int result_type;
OW}A48X[+ } ;
StL[\9~: gB(W`:[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9O Q4\ TxvPfU? template < typename T >
kn"x[{d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=QfKDA {
aX%Zuyny do
hN53= X: {
h n|E< act(t);
eh>E). }
UT~2}B9fc while (cd(t));
E,fp=. return 0 ;
(3h*sd5ly }
@>@Nug2 } ;
+E~`H^ Z
~9N PoJyWC 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
f5% & 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。
=)YYx8gR 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。
'lk74qU$ 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。
UK>=y_FYO 下面就是产生这个functor的类:
SU'9+=_$ xUpb1R \#jDQ template < typename Actor >
wKlCx class do_while_actor
"T
u[n\8 {
-C}59G8 Actor act;
~k0)+D} public :
*F*fH>?C# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0|!<|N< B9DxV>mr\r template < typename Cond >
;cn.s, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GKhwn&qCKb } ;
\,gZNe&Vv -!>ZATL<B bMZn7c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g<4M!gi 最后,是那个do_
9sj W 8@KFln )[ SWsv, class do_while_invoker
Mgs|*u-5 {
V8$bPVps public :
u2BW]T] template < typename Actor >
,M&0<k\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ti|++oC/& {
#(+HSZm return do_while_actor < Actor > (act);
i;zGw.;Q }
9*+0j2uhQ } do_;
llfiNEK5; /_OZ1jX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
x5z4Yv^
m 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!b->u_ 最后来说说怎么处理break和continue
fKz"z{\,0 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。
{kl{mJ* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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