一. 什么是Lambda
w4CcdpR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ea][:3 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,
Q4L=]qc T D&I/Tbc 4o;;'P "C&>$h_% class filler
Otx>S' 5 {
US3)+6 public :
K3`!0( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=$^90Q,Z; } ;
::'Y07
!bCL/[ 5h^BXX|Y* 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:
OcPgw/
I BqHqS %4F\#" A X>Q4 4FV! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]!P8 {xmb@ I{>Z0+ +se OoTKR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~x/ka43 =M4:nt hcRe,}wJ 53ZbtEwhwr 二. 战前分析
#Y3-P 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。
lw}7kp4
2F 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
k'N``. nK+ke)'Zv= #_aq@)Fd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v=hn# U /* --------------------------------------------- */
&0y`Gt vector < int *> vp( 10 );
%HtgZeY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~$C<^?"b /* --------------------------------------------- */
Y@#N_]oXj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z_lKq}^~6 /* --------------------------------------------- */
^0cbN[~/ns int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
p4k}B. f /* --------------------------------------------- */
^,^MW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uKXD(lzX /* --------------------------------------------- */
#\}FQl6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{5{VGAD&]> Me?I8:/ jVN06,3z ZYY2pY 1 看了之后,我们可以思考一些问题:
YZ8[h`z 1._1, _2是什么?
BgUp~zdo 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/@1YlxKF 2._1 = 1是在做什么?
%Gyn.9\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
6s~B2t:Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
r"{jrBK$ "]q
xjs^3? f R@Cg
sw 三. 动工
aZ_3@I{d` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=M*pym]QSY !DSm[Z1 D QxuV1 7rRI-wZ template < typename T >
]*mUc` class assignment
EKF4] {
~BuBma_ T value;
<
B]qqqP public :
,'`yh|}G\ assignment( const T & v) : value(v) {}
Y %bb-|\W template < typename T2 >
Y
?n4#J< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
inO;Uwlv } ;
2/V%jS[4#y GeY!f/yQ< gM;m{gXYK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\ZV>5N3hS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[[<TW} XK/l1E3N u4xtlGt5 <2 [vR|Q* class holder
71AYDO {
G,?a8( public :
!xR9I0V5 template < typename T >
%RtL4"M2j assignment < T > operator = ( const T & t) const
gvWgw7z {
S{&%tj~U return assignment < T > (t);
jG{?>^ }
`!I/6d?A } ;
YV|_y:- |?^qsnB :^{KY(3 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:
5ta;C G FT6C KsM" static holder _1;
ZLKbF9lo Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#Ox@[Z1I mUP!jTF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RZ{O6~VH 而不用手动写一个函数对象。
iVeH\a G?,3Zn0 .J @mpJdY )_j(NX-C: 四. 问题分析
T`]%$$1s 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。
9Ca0Tu 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。
tpA-IL?KQw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0!%G#~th 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
xqg4b{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pO)EYla9 N\tFK*U^I 五. 问题1:一致性
=?y0fLTc 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?|
@IbZci)1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
PeiRe D[]0/+, struct holder
b1'849i'y= {
\5<Z [#{ //
g.62XZF@ template < typename T >
|/xA5_-N T & operator ()( const T & r) const
Q{=r9&& {
l*wGKg"x3 return (T & )r;
abS~'r14 }
t~ I;IB } ;
KCZ<#ca^ z8kebS&5 这样的话assignment也必须相应改动:
9vDOSwU* eG2'W template < typename Left, typename Right >
ps` j>vX* class assignment
/L(}VJg- {
=Sr<d|\O Left l;
|XQ_4{ Right r;
4IY|< public :
Oop6o$k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*a8 <cf template < typename T2 >
a0A=R5_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<9xr?i= } ;
d+]= l+& 2Rwd\e.z 同时,holder的operator=也需要改动:
T]/> c }z9v*C template < typename T >
GZx*A S]+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/7+b.h])^ {
c}),yQ|!: return assignment < holder, T > ( * this , t);
S{MB$JA }
)OQ<H.X T <k;^iqR 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。
xf7YIhL^* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X+u1p? vQ2{+5!| return l(rhs) = r;
/d"@$+ 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。
V)5,E>;EN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'+iLW~ f2Xn !]o template < typename Tp >
Xnh&Kyz`v class constant_t
H)&iFq {
;P8%yf const Tp t;
*$;Zk!sEF public :
H4YA constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>X:!Y[N template < typename T >
UpSJ%%.n const Tp & operator ()( const T & r) const
grkA2%N {
-,g.39u return t;
c\ZnGI\| }
Hdd3n6* } ;
fTK84v"7_ b"trg {e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)xz_}6b] 下面就可以修改holder的operator=了
{=gJGP/}_ 5X5UUdTM template < typename T >
`*kl> }$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8~RJnwF^ {
t7V7 TL!5' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kv?DE4=; }
~>0H
k}Hv tW-[.Y -M, 同时也要修改assignment的operator()
i!RYrae MujEjD "| template < typename T2 >
0fUsERr1* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!
jDopE0L 现在代码看起来就很一致了。
9pS:#hg @k'V`ZQF 六. 问题2:链式操作
TVSCjI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nf&5oE^ 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。
r[GH#vF;7 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。
yxf#@Je" 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。
Lh.-*H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3=Rk(%:; =43NSY template < typename T >
`cN8AcRHP struct result_1
Hfo<EB2Y9N {
Lz:FR* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
EQ :>]O } ;
%,ScGQE Rxlv: 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:
SK 5]7C2 +StsSZ template < typename T >
+|5 O b struct ref
e5 zi "~ {
WQD:~*C: typedef T & reference;
e+VE FWz } ;
! R3P@,j template < typename T >
qcQq.cS_'N struct ref < T &>
BB(v,W {
}Ujgd2(U typedef T & reference;
j?k|-0 } ;
734n1-F?I% [fo#){3K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
. n)R@&9 I'p+9H$ template < typename T >
;vX1U8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.c__T{<)[ {
S'NLj( return l(t) = r(t);
:)tsz; }
D<<q5gG 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。
?.lo[X<,* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
IXR'JZ?fH pLV
%g#h 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
t imY0fx# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"zCT S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U[8F{LX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{~s\a2YH 最后的布局是:
uGqeT#dP Add
~kSOYvK$' / \
IA[:-2_ Divide 5
4gNN " / \
nKnrh]hX _1 3
[C<K~ 似乎一切都解决了?不。
5;^1Ab0 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。
op9vz[o#4 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。
g`fMHU7 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:
8e,F{>N KZVdW@DY template < typename Right >
1@h8.ym<" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~K<h~TNP Right & rt) const
-zqpjxU: {
~1twGG_; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HpfZgkC+ }
#=33TvprR2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SE6(3f$ 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。
.s!0S-RkC 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。
V@b7$z 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。
|O oczYf 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。
YZSQOLN{ 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?
Vwh;QJxb 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:
rBi<Yy$z T6=|)UTe1 template < class Action >
WG,1%=M@ class picker : public Action
@U1|?~M%s {
S<cz2FlV public :
6-TYOUm picker( const Action & act) : Action(act) {}
-$0}rfX // all the operator overloaded
C7* YZe } ;
d,(q3 8AY;WL:; 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。
5dN>Xjpu 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:
5p S$rf fR'!p: ~ template < typename Right >
*i:8g( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3\
Mt+!1{ {
/ Wjc\n$' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^v cnDi }
rr1'|
k" hif;atO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*ls6k`ymL 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。
izaqEz p5vQ.Ni*\- template < typename T > struct picker_maker
q0Q[]|L {
,Ww}xmq1H typedef picker < constant_t < T > > result;
CrL9|78 } ;
V4ePYud;^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
etiUt~W {
1Td`S1'#yg typedef picker < T > result;
FK~wr;[ } ;
R.HvqO p#]9^oA 下面总的结构就有了:
r,0D I 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。
$hcv}<$/ 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。
%N~c9B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8Nyz{T[ 至此链式操作完美实现。
'h'pM#D 7qOkv1.}0 iv6G9e{cx 七. 问题3
stUv! 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。
2)|=+DN; 'l~7u({u template < typename T1, typename T2 >
C=q&S6/+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iJOG"gI& {
l9=Ka{$^* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$p0D9mF }
kwT)j(pp< 8~-TN1H 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:
CkNR{?S /4pYhJ8S template < typename T1, typename T2 >
e.DN,rhqI struct result_2
z[QDJMt> {
9=]HOUn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#TR!x,Hc } ;
V'W*'wo S}U_uZ$b 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?
hDW_a y4 这个差事就留给了holder自己。
\9#f:8Q !]g[u3O zc;kNkV#1Y template < int Order >
v@[3R7|4 class holder;
a B MV6' template <>
:6t73\O class holder < 1 >
|mn} wNUN] {
$A{$$8P public :
2SD
Z template < typename T >
5~DKx7P!Z struct result_1
RxJbQs$Ph {
8gE p5 typedef T & result;
R0*P,~L;| } ;
wk8fa template < typename T1, typename T2 >
k`N*_/(|n struct result_2
T$2A2gb` {
e\[q3J typedef T1 & result;
l6w\E=K } ;
Wc+(xk template < typename T >
gvo98Id typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2(3Q#3V {
9H4"=!AAgD return (T & )r;
]] 0 M }
KP0(w(q template < typename T1, typename T2 >
TK'
5NM+4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3-:^mRPJ {
af>i return (T1 & )r1;
z5iCQ4C< }
!BkE-9v?w } ;
PP'5ANK v}t{*P template <>
F3!@|/<w class holder < 2 >
N-F&=u} {
D60quEe3% public :
l}^ziY! template < typename T >
!=.y[Db= struct result_1
jJ<&!= {
@Nh}^D >j typedef T & result;
}6%\/d1~ 6 } ;
]rY9t@ template < typename T1, typename T2 >
DU"Gz!X]Jd struct result_2
HiK+}?I {
C/N;4 typedef T2 & result;
ZR3,dW6S } ;
a9NuYYr,h template < typename T >
`{Oqb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]SU)L5Dt; {
2@Nd02v| return (T & )r;
b1IAp >*2l }
GOA
dhh- template < typename T1, typename T2 >
p.(+L^-= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`&fW<5- {
cyWb*Wv return (T2 & )r2;
l{8O'4; }
)3e_Hs+ } ;
h+H+>,N8` 8(K:2 1:T"jsWw 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> >。
!fAvxR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#M w70@6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7oIHp_Zq Ucy=I$" return l(i, j) = r(i, j);
*(r9c(x a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y+23 jlgb @YaI5> ,/ return ( int & )i;
0~$9z+S return ( int & )j;
R>:D&$[RD 最后执行i = j;
ynMYf 可见,参数被正确的选择了。
8lqmd1v 0$Mxu7 / .0U[nt6 TeZu*c u|$HA>F[ 八. 中期总结
SFuSM/Pf 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:
FPK=Tr:b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8o,0='U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0k\,z(e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E,?IIRg& `:r-&QdU o 5GJkvZtFY l>
H'PP~ 7vPGb:y 16I[z+RG 九. 简化
TK'y- 5W 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。
67T.qX2I$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P;gd!Yl<- 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:
a[zVC)N0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4<1V +-*/&|^等
"X?Zw$gRud 2. 返回引用。
"Zn
nb*pOM =,各种复合赋值等
jYAm}_?No 3. 返回固定类型。
jb/C\2U4) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
uInI{> 4. 原样返回。
|)jR|8MAE operator,
j<Pw0?~s6 5. 返回解引用的类型。
3''Kg<k,I operator*(单目)
TZ
n2,N 6. 返回地址。
^e]O
>CJ operator&(单目)
6_yatq5c 7. 下表访问返回类型。
>^#Liwm operator[]
<Mo{o2F= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k:j?8o3 operator<<和operator>>
_RzoXn{1e vYLspZ;S 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。
8?<J,zu@AV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]1GyEr: nHXPEbq-g template < typename Left >
A
-8]4p:: struct value_return
]-X\n
{
zU0JwZi template < typename T >
c-.F{~ struct result_1
OOnj(%g {
+",`Mb typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(<OmYnm } ;
WyQ8}]1b jL3
*m template < typename T1, typename T2 >
I)*J,hs1 struct result_2
_m
a;b<I/< {
g?j^d: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@#o7U } ;
X9" T(` } ;
W S9:*YH Q>w)b]d~c /K+;HAUTn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f::^zAV yVPFH~1@\ 下面我们来剥离functor中的operator()
q~AvxO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
R*ex!u60M MScUrW!TA return l(t) op r(t)
9/&1lFKJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Bz:Hp{7& return op l(t)
=3V4HQi return op l(t1, t2)
'rfsrZ? return l(t) op
4 #lLC-k return l(t1, t2) op
JiA1yt return l(t)[r(t)]
= K`]cEL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%>O}bdSf #=m:>Q?%z 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:
mkBQTQGT 单目: return f(l(t), r(t));
QqeF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)J[Ady^5 双目: return f(l(t));
McdK!V return f(l(t1, t2));
rg%m 下面就是f的实现,以operator/为例
dj 6Lf 0q1+5 struct meta_divide
|NjyO>@Pa {
6,R<8a;Wn template < typename T1, typename T2 >
fv>Jn` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H3JDA^5 {
TUp%Cx return t1 / t2;
[R~@#I P! }
~ :B/`1[m } ;
&Fmen;( ,~K4+
t_ 这个工作可以让宏来做:
d;r,?/C R3BK\kf& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D9r;Ys% template < typename T1, typename T2 > \
,zBc-Cm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\/y&l\ k) 以后可以直接用
B,4GxoX` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7tY~8gQel 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
)B5U0iIi (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。。。)
:3}K$ <(~geN yN}<l% 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
=G rg 2+LvlS)C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%NL7XU[~ class unary_op : public Rettype
iW?NxP {
)YLZ"@ Left l;
?Y$3R"p@3` public :
2l8z/o 7v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/-3)^R2H
ck`$ ` template < typename T >
baf@"P9@\A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$)(Zt^ {
Pv8AWQQJ return FuncType::execute(l(t));
J8`vk#5 }
qJj5_ )q%DRLD'G template < typename T1, typename T2 >
`[f IK, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=Ajw(I[56 {
maQOU1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y3luU&' }
X*:)]p(R } ;
8GT{vW9 Fz_8m4 ?vP}#N!=d 同样还可以申明一个binary_op
LoS%FI z#olKBs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3],[6%w class binary_op : public Rettype
?)+I'lW! {
ns8I_H Left l;
FBI^}^#_ Right r;
}j#c#''i public :
#!M;4~Sfx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mY]R~: _5768G`P template < typename T >
T(eNK
c2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g*:f#u5 {
X57\sggK return FuncType::execute(l(t), r(t));
MqswYK-s }
()@+QE$ Ob7F39):N template < typename T1, typename T2 >
xV5eKV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fTA%HsvU: {
locf6%2g~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p4wXsOQ} }
,N5-(W } ;
Z <tJ+ rIF6^? +Tp>3Jh2 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
ob>2SU[Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0SWec7G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W6uz
G 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-:{a1/RKo 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
vC!}%sxVw_ 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。。。
~G`(=\_0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=wX(a 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)
Z&0*\.6S~ 下面是修改过的unary_op
1'[_J |<1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'|l1-yD_ class unary_op
\P0>TWE {
pWXoJ0N Left l;
m]:|j[!*M TW?A/GoXI public :
!XS ;&s7[* {%3sj"suB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q>emyij 2p|[yZ template < typename T >
*J] }bX struct result_1
q~:k[@`. {
~!a~ -:# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ue{0X\[P< } ;
VKp4FiI6 $17utJ58 template < typename T1, typename T2 >
hbv>Jjd struct result_2
0 lsX~d'W {
p+bT{: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7nAB^~)6l } ;
DkGC+Dw n$}Cj}eju template < typename T1, typename T2 >
[1{uK&$e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vEIDf{ {
h*9s^`9) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Mm+kG'Z!S }
"]C$"JR nv^nq]4'Dq template < typename T >
!B &%!06 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}<hyW9 {
m.A_u7D@ return OpClass::execute(lt(t));
)a%kAUNj }
*CtOQ 'XHKhpm< } ;
NiQ_0Y} h}o7/p B&E qd 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
!yQ# E2/A 好啦,现在才真正完美了。
yBwgLn 现在在picker里面就可以这么添加了:
-_RMiGM?T _Hn-bp[?> template < typename Right >
i?&g;_n^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.Bu?=+O~ {
3;6Criq} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D> |R.{ }
P=%'2BQ{{ 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。
#PpmR_IX xu _: '% $)"g]/# kFlq@['U xM3T7PV9 十. bind
Lgh. 1foK
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
mPy=,xYyC 先来分析一下一段例子
2O^7zW
nmn 8Y
V1 VYb6#sl int foo( int x, int y) { return x - y;}
6ZCSCBW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jF}u%T)HL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8MH ZWi 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
`is."]%f 我们来写个简单的。
XUrxnJ4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Jf-4Q! 对于函数对象类的版本:
ep-~;? 9b8ZOk'9_ template < typename Func >
B=mk@gX,G struct functor_trait
1I*b7t {
:qbbo~U typedef typename Func::result_type result_type;
#3l&N4/ } ;
i1"4ztZ 对于无参数函数的版本:
3(De> gs$ ]\y:AkxhJ template < typename Ret >
QN!$4 1A?{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
$d ]3ek/ {
lC8DhRd0_ typedef Ret result_type;
b42"Y,sbB } ;
)zzK\I6/EQ 对于单参数函数的版本:
u dhj$:t h7iI=[_V template < typename Ret, typename V1 >
z3V[
Vi struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
p,hDZea {
,U\F<$O typedef Ret result_type;
Cx.GEY|0 } ;
/T53"+7:0 对于双参数函数的版本:
&\Es\qVSf L{py\4z'_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+=v6*%y"V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^gY^I`"e6 {
sOegR5?; typedef Ret result_type;
k?%?EsR } ;
\^$g%a 等等。。。
afVl)2h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+9MoKn=h ev}lb+pr)_ template < typename Func >
}pOem} struct func_return
.d)X.cO {
n*UD0U}` template < typename T >
>l & N struct result_1
.DzFtc {
hmfO\gc}y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sEQA C9M } ;
s bl>i zGfF.q} template < typename T1, typename T2 >
Sm@T/+uG: struct result_2
q2o`.f+I {
N,Fmu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n]?KDID; } ;
k
E^%w?C } ;
D"x;/I f~HC%C
YH ~J:cod 最后一个单参数binder就很容易写出来了
I{e[Y_ WInfn f+' template < typename Func, typename aPicker >
sop*?0 class binder_1
c7~+ 5 {
>l<`)4*H Func fn;
; L<D-= aPicker pk;
`eD70h`XK public :
,4O|{Iu#n N:"S/G>r ; template < typename T >
_Hhf.DmUAH struct result_1
!'y9/ {
I?2S{]!? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:Pa^/i } ;
avJ%J"j8z it
Byw1/ template < typename T1, typename T2 >
g4Y1*`}2f struct result_2
]LcCom:] {
`7v"( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ez\TwK } ;
(gdi2 2P`Z>_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8dgi"/[3 V 6DWYs> template < typename T >
Pdq}~um3{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,~z*V;y) {
I&m C return fn(pk(t));
>s5i }
rKhhx template < typename T1, typename T2 >
oGtz*AP% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e}xx4mYo {
/0.m|Th'm return fn(pk(t1, t2));
n(#| }
3FD6.X>x } ;
O,a1?_m8 DG%vEM,y zJ"`40V*; 一目了然不是么?
2LO8SJ# 最后实现bind
U*p;N,SjQ kH.e"e dH5 Go9`~R template < typename Func, typename aPicker >
i[IOR0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|\#~ {
?M<q95pL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-:$#koW }
*VuiEBG >8v4fk
IK 2个以上参数的bind可以同理实现。
UrMEL;@g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
}0y2k7^]
z(YzK 十一. phoenix
S)?V;@p6 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[3@Pu.-I+M i9RAbt Q} for_each(v.begin(), v.end(),
efT@A}sV (
s*g`| E{M do_
~K7$ZM [
{^z>uRZ3 cout << _1 << " , "
3J3Yt` ]
Rj'Tu0l .while_( -- _1),
qh]D=i cout << var( " \n " )
#CV;Np )
+u[^@>_I0 );
]jB`"to*} es6]c%o:t^ 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:
+jPJv[W 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
(zmLMG(R operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_+aMP=H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fe3a_gYPz .7<6
zG6J >d9b"T template < typename Cond, typename Actor >
5qL;@Y class do_while
] >4CBm$ {
jap5FG+2 Cond cd;
Clo}kdkd_ Actor act;
nu6p{_M public :
\z8j6 h template < typename T >
%7S{g struct result_1
1_B;r9x {
\dHdL\f typedef int result_type;
G'<Ie@$6l } ;
'44I}[cA/ oG$OZTc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U>-GM> j9d^8)O, template < typename T >
M/abd 7q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8+n*S$ {
i6FviZx do
tt0 3gU` {
j9r%OZw{ act(t);
) >H11o{& }
_x]q`[Dih while (cd(t));
!E~czC\p6 return 0 ;
87-z=>IU }
,KaO8^PB } ;
x4CSUcKb R/\ qDY,@ 9zNMv- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
YfUo=ku 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。
y(yBRR 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。
wl0 i3)e: 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。
"3$P<Q\;l; 下面就是产生这个functor的类:
Ol)M0u 0/JTbf. CX `G<|5pe template < typename Actor >
m+EtB6r class do_while_actor
Z^t{m!v {
av>Ff6w)Y Actor act;
:+v4,=fHy public :
V`_)H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vxk~(3]<) eEX* \1Gg template < typename Cond >
>/9Qgyc0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Id?2(Tg } ;
om1D} irKT V?r(; x T1A/>\Ns 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
suFO~/lRno 最后,是那个do_
q\d/-K 4v#A#5+O E )E}eK-Yu class do_while_invoker
jP )VTk_ {
r}|a*dh'R public :
9D
@}(t! template < typename Actor >
;edt["Eu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"q7pkxEuJ {
)dF`L return do_while_actor < Actor > (act);
|Li9Y"5 }
wT&P].5n } do_;
RX,c 4; .tzQ
hd> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ze3sc$fG2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<(x!P=NM- 最后来说说怎么处理break和continue
#F:\_!2c 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。
s>a(#6Q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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