一. 什么是Lambda
M3;v3
}z<- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
19w,'}CGk 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,
;/^]| - Zoo) y7IbE >;&V~q:di class filler
Y=Ar3O*F {
yH"$t/cU"R public :
i&'^9"Z)O void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[FV=@NI } ;
CbH T # $h]Y<&('G uZ`d&CEh 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
p5# P
r ]^6y NtLK #b"5L2D`y' qqt.nrQ^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NZ+?Ydr8k zTBi{KrZ wI]R+. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
60~>f)vu b^l
-*4 ;$tv8%_L[ A]O5+"mc 二. 战前分析
Yx}"> ;\ 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。
V.QzMF"o 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
L3=YlX`UL <&Y}j&( >gZk
581/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bHQKRV /* --------------------------------------------- */
)<x;ra^ vector < int *> vp( 10 );
X?v^>mA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N4` 9TN7 /* --------------------------------------------- */
eYD9#y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!Nxn[^[?. /* --------------------------------------------- */
At[n<8_| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=y-!k)t /* --------------------------------------------- */
?Str*XA; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Rqb{)L
X* /* --------------------------------------------- */
?4,*RCaI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ubw!/|mi R!V5-0% U ygw*+ w(e+o.: 看了之后,我们可以思考一些问题:
2) /k`Na 1._1, _2是什么?
c]aK
N 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。
F3Ak'h{Ay 2._1 = 1是在做什么?
*/5<L99v 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。
fdq^!MWTi 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。
u5{5ts+: DtJTnvG~B ++Ys9Y)*, 三. 动工
4<3?al& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v1"g!%U6 ej"o?1l@ 1y)$[e
eA*Jfb template < typename T >
k}f<'g<H class assignment
msqxPC^I {
A"bSNHCKF T value;
]2xx+P#Y public :
5;K-,"UQ assignment( const T & v) : value(v) {}
74}eF)(me template < typename T2 >
8%2rgA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WDoKbTv } ;
><#2O mS)|6=Y J^g,jBk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0,~6TV<K 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GOZQ5m
- q(jkit~`A vU8FHVytV [N+ m5{tT class holder
6L:trLuQ {
LpiHoavv public :
V$-~%7@>;9 template < typename T >
1|l)gfcP assignment < T > operator = ( const T & t) const
,>QMyI
hv {
)4'x7Qg/ return assignment < T > (t);
~3'OiIw1@ }
Q2[prrk%j } ;
Hlt8al3 4(Cd zU4V^N' 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:
ax72e hL} C`yvBt40r static holder _1;
y;{^Ln4{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
U=&^H!LVY 4[LLnF-- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ElEv(>G* 而不用手动写一个函数对象。
]M+VSU zldfRo\wl )y%jLiQv *gM,x4 Y 四. 问题分析
EI=Naq 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。
V>FT~k_" 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。
O2`oe4."vd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JGk3b=K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LL= Z$U
$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?u_gXz;A |b$>68: 五. 问题1:一致性
J0ZxhxX35 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
gnQo1q{ 4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L(WL,xnBy W.#}qK"
q struct holder
G%P>Ag {
Hhe{ +W@~ //
yyY~ *Le template < typename T >
`2xH7a- T & operator ()( const T & r) const
{)
:%WnM9 {
?Do^stq'4 return (T & )r;
c-4m8Kg?L }
b!'l\~`{i } ;
JQKC;p Ow
cVPu_ 这样的话assignment也必须相应改动:
'%zN D00G1:Ft(T template < typename Left, typename Right >
^wx%CdFm'P class assignment
~ON1Zw[+ {
*#&k+{a^2 Left l;
|^7f\.oF Right r;
d5@X#3Hd public :
ADv^eJJ| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DS#cm3 template < typename T2 >
/9x{^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8
uDerJ! } ;
jd%Len&p DA<F{n.Z: 同时,holder的operator=也需要改动:
YSR mt/ !_CX2| template < typename T >
s<[A0=LH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,O:EX0 {
:a_BD return assignment < holder, T > ( * this , t);
?z2jk }
?QCmSK=L w)+wj[6
E 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
A6Ghj{~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?PBa'g QGs1zfh* return l(rhs) = r;
T>}0) s 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Bk?8zYp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T
n"e bA}AD`5 template < typename Tp >
{Ge+O<mD
class constant_t
z]^+^c_ {
2
;JQX! const Tp t;
96(R'^kNX public :
QBy{|sQ` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R/^@cA template < typename T >
e]lJqC const Tp & operator ()( const T & r) const
'
|&>/dyq {
"-w^D!C return t;
ojHhT\M` }
!Y (apVQ } ;
t#C,VwMe[ !Eq#[Gs 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]UDd :2yt 下面就可以修改holder的operator=了
q[7CPE0n 9<yAQ?7L template < typename T >
*)u?~r(F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JnfqXbE {
4-mVB wq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3Jk[/.h }
1N8;)HLIBJ 'It?wB W 同时也要修改assignment的operator()
B[r<m J vxZg &SRK template < typename T2 >
> 2#%$lX6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n-DaX
kK 现在代码看起来就很一致了。
R {HV]o|qk R (G2qi 六. 问题2:链式操作
}91*4@B7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AXs=1 e 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。
5iVQc -m& 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。
m6^ 5S 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。
lsk_P&M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>c<pDNt? i[\w%(83Fi template < typename T >
r'/\HWNP struct result_1
Hkdf $$\ {
dL-i)F
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6^)rv-L~5y } ;
Ly;I,)w i}v9ut]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:
W{
fZ[z 4o<*PPA1 template < typename T >
%}P4kEY struct ref
H+ lX-, {
(89Ji'dc typedef T & reference;
',7a E@PJ } ;
<47k@Ym template < typename T >
7h%4] struct ref < T &>
*m9{V8Yi2 {
gV8"VZg2 typedef T & reference;
hoenQ6N^: } ;
#uSK#>H_! .wmnnvtl, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
afHaB/t{R 4WC9US-k template < typename T >
q*,Q5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
u)a' {
,>n%
~'gb return l(t) = r(t);
re^Hc(8M }
>c4/?YV 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。
'cV?i&; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
yhpz5[AuO rEdY>\' 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
/.Fj.6U5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_%~$'Hy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pj0fM{E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S,''>`w 最后的布局是:
3uV4/%U Add
w7FoL / \
oKA& An Divide 5
ZtK\HDdp / \
1svi8wh _1 3
9xFO]Y" 似乎一切都解决了?不。
Pao%pA.< 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。
KVkMU?6 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。
$d/&k` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(&[[46 + H_MV=A^ template < typename Right >
`S3>3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z
o=]dBp. Right & rt) const
TJ(K3/)Z {
7AwgJb hn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x({H{'9? }
9Ma0^_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rkB'Hf XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
oFDz;6 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kkS~4?-* 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
@%hCAm 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
JBC$Ku 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?
-)jax 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:
c>HK9z{ \,&9 template < class Action >
@?kM'*mrZM class picker : public Action
oH#v6{y {
Pm+tQ public :
kM/Te{< picker( const Action & act) : Action(act) {}
}7s>B24J // all the operator overloaded
HfB@vw^ } ;
HN6}R|IH 2;$k(x] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
6GAaV[])' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
nXA\|c0 QAPu<rdJP template < typename Right >
g&Vcg` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`.%JjsD< {
!ABiy6d return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rJJ[X4$ }
vUA0FoOp Sv'y e Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l"(6]Z 4 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。
$HJTj29/ *Dmx&F=3,5 template < typename T > struct picker_maker
EH*o"N`!r {
UPiW73Nu typedef picker < constant_t < T > > result;
,=QM#l] } ;
2xwlKmI N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!#2=\LUC {
0aI;\D*Ts typedef picker < T > result;
/)
4GSC}Gg } ;
IA&L] @n&<B`/ 下面总的结构就有了:
I$t3qd{H& 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。
_>m-AI4^ 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。
44ed79ly0) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5O/i3m26 至此链式操作完美实现。
I1Sa^7 %+)o'nf"U @}-r&/# 七. 问题3
->^~KVh& 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。
N|g;W \2 y5_;O template < typename T1, typename T2 >
kq=V4-a[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FQz?3w&ia {
a:,y
Z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;`YkMS`=W }
<A5]]{9 + V/d/L3p 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:
@f+8%I3D oR1^/e template < typename T1, typename T2 >
5yZ TcS z struct result_2
-]uUY e
c {
I<td1Y1q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y&m0Lz53Z } ;
#]?bLm<! I04jjr:< 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?
gi/@j 这个差事就留给了holder自己。
^ KK_qC X~=xXN. ltB.Q template < int Order >
g>rp@M class holder;
[#Lc]$ template <>
$rF=_D6 class holder < 1 >
eN?Y7 {
LVJI_ O{fH public :
7hW+T7u? template < typename T >
OO dSKf8 struct result_1
L4u;|-znw {
aNn"X y\ k typedef T & result;
/M;#_+VK< } ;
aI(7nJ=R template < typename T1, typename T2 >
NcOPL\ struct result_2
acP+3u?r {
aprm0:Q^ typedef T1 & result;
Zn=T#o } ;
?bZovRx template < typename T >
\!vN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gWABY%!} {
v~3B:k:?l return (T & )r;
3f" %G\ }
vK7\JZ> template < typename T1, typename T2 >
UJfT!= =U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n+@F`]Ke {
(&|_quP7O return (T1 & )r1;
@E( 7V(m/ }
HoV^Y6 } ;
d)cOhZy f4-a?bp template <>
XC 7?VE class holder < 2 >
TD[EQ {
C51bc6V public :
CQ`=V2:"ON template < typename T >
e^4 p% struct result_1
WwH+E]^e+ {
taGU typedef T & result;
[ EFMu;q } ;
IK,|5] *Ar template < typename T1, typename T2 >
D|Iur W1f struct result_2
%75xr9yOP {
}i{sg# typedef T2 & result;
dzK{
Z } ;
`l2O?U -@ template < typename T >
?
J}r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!US d9 {
g%F"l2M return (T & )r;
g(VNy@ }
0;S, tJg template < typename T1, typename T2 >
/@AEJ][$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{3})=>u:S {
*k"|i*{ return (T2 & )r2;
X[#zCM }
qq)0yyL r } ;
P%)gO Pe C7 <YA&Dr3OD 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> >。
(~zd6C1. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K{n{KB&_& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m9U"[Huv1E x21dku<6K[ return l(i, j) = r(i, j);
p!]6ll^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]yjl~3 syU9O&< return ( int & )i;
y/e2l return ( int & )j;
dz~co Z9 最后执行i = j;
=@TQ>Qw%b 可见,参数被正确的选择了。
ThPE
0V >!_Xgw < >UPD02 NmMIQ@K ;8!Z5H 八. 中期总结
%uv?we7 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:
u%'\UmE w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.2J
L$" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G:x*BH+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
e><5Pr) 7~#:>OjW E\gim<] \{Q?^E 0$7.g!h? zP6.xp3 九. 简化
nG_6oe*=I 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
=^H4 Yck/5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
pP(XIC 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
cyxuK*x< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E}%hz*Q)( +-*/&|^等
5[j`6l 2. 返回引用。
T~h5B(J; =,各种复合赋值等
JCAq8=zM 3. 返回固定类型。
<~
J O
s2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3\T2?w9u( 4. 原样返回。
(KvROV); operator,
[ sd;`xk 5. 返回解引用的类型。
qj cp65^ operator*(单目)
]%Zz \Q 6. 返回地址。
NEa>\K<\ operator&(单目)
FKe, qTqa 7. 下表访问返回类型。
2lL,zFAq operator[]
'+j} >Q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A(]H{>PMy operator<<和operator>>
v]B
L[/4 ;S xFp OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
5k|9gICyd* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i-yy/y-N @
P|LLG' template < typename Left >
OFje+S struct value_return
|yo\R{&6 {
+a^F\8H template < typename T >
dMR3)CO struct result_1
lI>SUsQFfm {
a<]B B$~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g/13~UM\ } ;
I(=V}s2 QRLt9L template < typename T1, typename T2 >
_)]CzBRq\6 struct result_2
!x'/9^i~v {
Z,iHy3` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
u1xSp<59C } ;
A)ipFB
6K } ;
Fs[aa#v4B VbBPB5 $q u{["50~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]
}f9JNf$ wgd /(8d 下面我们来剥离functor中的operator()
!'LW_@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{nU=%w"\ {}:ToIp return l(t) op r(t)
$['Bv return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<T[E=# return op l(t)
F[ewn/]n return op l(t1, t2)
NWxUn.Gy9 return l(t) op
FZ8b7nJ)4m return l(t1, t2) op
Y2'cs~~$Ce return l(t)[r(t)]
]~Y<o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T6ENtp )?wJF<[_# 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:
N>>uCkC 单目: return f(l(t), r(t));
?)e37 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
oPPX&e@=s] 双目: return f(l(t));
=_0UD{"_0 return f(l(t1, t2));
<]G]W/eB' 下面就是f的实现,以operator/为例
;NlWb = Ie%EH struct meta_divide
/r_~:3F {
H.UX,O@ template < typename T1, typename T2 >
[V:\\$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2k<;R': {
fA89|NTSUh return t1 / t2;
|r bWYl.b }
{/pm<k= } ;
;NRF=d> d|4}obCt 这个工作可以让宏来做:
`O'`eY1f 4V~?. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"?mJqA template < typename T1, typename T2 > \
2U-3Q]/I} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[LRLJ_~g5 以后可以直接用
M`S0u~#tI DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%Z*sU/^ 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
bu51$s?B (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。。。)
n[(Qr9 $v Z$'( m>SErxU(z 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
YM
DMH"3 &?h,7
D;A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b:w?PC~O class unary_op : public Rettype
Ag@; {
u_rdmyq$x/ Left l;
_SA5e3# public :
cp o-. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U)3DQ6T99 ]KJj6xn template < typename T >
R i^[i}
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tr7<]Hm: {
i E CrI3s return FuncType::execute(l(t));
~/*MY }
`UBYp p gJM`[x`T template < typename T1, typename T2 >
Y/7 $1k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<mAhr {
gynh#&r return FuncType::execute(l(t1, t2));
uIZWO.OdU }
MR}Agu#LG } ;
JY6
Qp XU"~h64] {GJ@psG* 同样还可以申明一个binary_op
k?'B*L_Mzv ."FuwKSJCo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`hb%+-lj+ class binary_op : public Rettype
'}$Dgp6e {
N$[{8yil^w Left l;
\<g*8?yFs Right r;
a1@Y3MQ;i public :
ttu&@
= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~*wk6&| ]KmO$4 template < typename T >
"&3h2(#% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~
yX2\i" {
KGg3 !jY return FuncType::execute(l(t), r(t));
KVJ_E!i }
f&
CBU 8w.YYo8` template < typename T1, typename T2 >
RU\/j%^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=AuR:Tx {
k1!@^A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Sy
'Dp9!| }
o>VVsH } ;
G["c\Xux hvaSH69*m :ijAqfX 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|vw"[7_aS 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)+6MK(<" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
->V<DZK 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
y`=]T>X&x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S;-
LIv 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ctGL-kp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?5{>;#0Z 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
yNbjoFM.i 下面是修改过的unary_op
pfI"36]F m|G'K[8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T~='5iy| class unary_op
4H/fP]u {
,l)^Ft`5 Left l;
Ct>GYk$ UNBH public :
mrjswF27$o V=*wKuB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_D+J!f^ X93!bB template < typename T >
j{Q9{}<e struct result_1
&mx)~J^m {
Dg?:/=,=9r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Bf8jPa/ } ;
v%iflCK \:UIc*S template < typename T1, typename T2 >
@qYp>|AF struct result_2
Uw7h=UQh {
~
(jKz}'~U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MpR2]k#n< } ;
HKUn`ng b"{'T]"*j template < typename T1, typename T2 >
:Cj OPl
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p|p l {
53n^3M,qK return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;67x0)kn }
LBZ+GB !/]WrGqbS template < typename T >
|mw.qI| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=UfsL% {
W*I(f]8:y` return OpClass::execute(lt(t));
?o|f': }
e0,|Wm q}?4f*WC } ;
ys kO Fkd+pS\9g~ %Da1(bBh 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
WL"^>[Vq 好啦,现在才真正完美了。
TtTj28k7 现在在picker里面就可以这么添加了:
j=r P:# bl&nhI)w template < typename Right >
tu66'z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*(T:,PY {
/$p6'1P8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R1$:~p2m }
t!_<~ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ElW~48 ,tu.2VQc@ |$
lM#Ua @X;!92i /k,-P 十. bind
kZGRxp9 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。
DBr
ZzA 先来分析一下一段例子
IvtJ0 _v> }_S hJpxf,?'K int foo( int x, int y) { return x - y;}
A"dR{8&0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
LoN< oj5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T~##,qQ 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。
;"~
fZ2$U 我们来写个简单的。
x#xFh0CA 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j~jV'f.:H 对于函数对象类的版本:
=*c7i]@} .7avpOfz template < typename Func >
#PH~1`vl struct functor_trait
lHPd"3HDK {
f\sQO& typedef typename Func::result_type result_type;
]\hSI){ } ;
NRIG 1v> 对于无参数函数的版本:
UMm!B `M )9"_J9G template < typename Ret >
r\-uJ~8N struct functor_trait < Ret ( * )() >
b((M)Gz {
Gsq00j
&<Z typedef Ret result_type;
2Ay*kmW } ;
tnN.:%mZ 对于单参数函数的版本:
nz=GlO'[
\kMefU template < typename Ret, typename V1 >
f$Fhf?' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{YAJBIvHV {
jN;@=COi typedef Ret result_type;
DN-+osPi } ;
nG'&ZjA 对于双参数函数的版本:
pm
9"4 z {byBcG template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#mCL) [ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~5%W:qwQ {
xqG[~)~ typedef Ret result_type;
*U,@q4 } ;
\F/hMXDlJ 等等。。。
x7!L{(E3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%\dz
m-d(C d"*uBVzXm template < typename Func >
}Mp:JPH&S4 struct func_return
O7-mT8o {
9.gXzPH template < typename T >
-$cmG4 struct result_1
.ps-4eXF {
yW1)vD7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/_AnP } ;
4C61GB?Vy NV72 template < typename T1, typename T2 >
irFMmI b struct result_2
ORHp$Un~) {
?mFv0_!O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"4+&-ms } ;
_VRpI)mu } ;
Vt %bI0# 5HkKurab 0ghGBuv1s 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}Qn&^[[miL Dwr)0nk template < typename Func, typename aPicker >
F;4vPbH+ class binder_1
)U7t {
;=eDO(Ij Func fn;
dJeNbVd aPicker pk;
~J wb`g. public :
0WZ_7C? Ai=se2 template < typename T >
Pq;U&, struct result_1
G'Q-An%z {
fTS5yb% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*'.|9W } ;
`scR*]f1+ #~}nFY. template < typename T1, typename T2 >
Wuc S:8#| struct result_2
e6R}0w~G {
_~IR6dKE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X0bN3N } ;
R_W+Ylob n'wU;!W9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
GK)?YM 8_BV:o9kL template < typename T >
8uc1iB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+Mo9kC {
ov`h return fn(pk(t));
p
Dx1z|@z }
fi-WZ template < typename T1, typename T2 >
m4hX 'F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E4`N-3 {
]/[FR 5> return fn(pk(t1, t2));
m[?E }
|oH,
} ;
#%a;"w jaTh^L 3oGt3F{gZ 一目了然不是么?
'y;EhOwj, 最后实现bind
sT 3^hY7 dpAjR Su
586;\ template < typename Func, typename aPicker >
#I{h\x><? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:1cV;gJ {
gn8R[5:!V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8'r2D+Vwm }
1n >X[!
8x AF;)#T< 2个以上参数的bind可以同理实现。
rn/ /% 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。
<r.)hT"0 bR*-Ht+wd 十一. phoenix
KyVQh8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ocqU=^ta \f]k CB for_each(v.begin(), v.end(),
9oRy)_5Z(= (
lGV0*Cji do_
/f:dv?!km [
=)M/@T cout << _1 << " , "
Hu\B"fdS ]
R0P
iv: .while_( -- _1),
nOt&pq7 cout << var( " \n " )
zvYq@Mhr )
yh Yb'GK );
s>B5l2Q4 j`JMeCG=Ee 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:
V, Z|tB^ 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
.f*4T4eR- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q!{y&.&\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1t:Q_j0Ym 0IwA#[m1` (7mAt3n
k template < typename Cond, typename Actor >
(|[2J3ZET class do_while
@oNH@a
j% {
*? 5*m+ Cond cd;
;X8yFq Actor act;
EY^1Y3D w0 public :
opY@RJ] template < typename T >
gFeO}otm struct result_1
kW2sY^Rg {
N+m)/x
=: typedef int result_type;
nGpXI\K } ;
T}Km?d X\]L=>]C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l Q'I Nh8Q b/:: template < typename T >
NTdixfR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(_niMQtF} {
\a 5U8shc do
]9YJ,d@J {
$yn];0$J act(t);
)<oJnxe] }
3)F|*F3R while (cd(t));
=!kk|_0%E return 0 ;
M`. tf_x }
!S^AgZ~ } ;
T m_bz&Q yWg@v+ v/Py"hQ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1{r3#MVL 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。
-(~.6WnhS 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。
[="e
ziM{ 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。
h hG4-HD 下面就是产生这个functor的类:
E=jNi 8qY79)vD4E %b%-Ogz;4 template < typename Actor >
vL|SY_:4 class do_while_actor
Keuf9u {
di?K"Z> Actor act;
G^~k)6v=m public :
x^HGVWw_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
SFB~
->db hU(umL< template < typename Cond >
:V1W/c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
MC?,UDNd% } ;
gcE|#1> J,V9k[88 )2pbpbWX> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{J{+FFsr( 最后,是那个do_
V[{6e CpA|4'# qS403+Su1= class do_while_invoker
dq7x3v^"ZG {
bHPYp5UwN public :
CUO+9X-<8 template < typename Actor >
EqyeJq . do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K-e9>fmB# {
sc|_Q/`\. return do_while_actor < Actor > (act);
o]+z)5zC }
3[\iQ*d }B } do_;
J{l1nHQZSu )hd@S9Z.Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VCu{&Sh* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
u6M.' 最后来说说怎么处理break和continue
g$7{-OpB 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
Gn\_+Pj$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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