一. 什么是Lambda
+(UrqK4Av 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K& 2p<\2 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,
ruF+X) <(#cPV@j b\]"r x
( Gash3}+ class filler
N |7<*\o {
"0zMx`Dh public :
D.R5- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[9aaHf@' } ;
/KlA7MH 6 .- c3f1i z9;vE7n! 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:
P]r"E G}D?+MWY >D<nfG<s Z hiU_r="*ox for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ldt7?Y(V( sks_>BM /=[M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BQ_\8Qt| 7{az %I$h uyjZmT/- YJeZ{Wws 二. 战前分析
7fnKe2MM 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。
|]r# IpVf 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
$@8\9Y
{ `acorfpi :qgdn,Me for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6TPcG d Z /* --------------------------------------------- */
?R"5 .3 vector < int *> vp( 10 );
,<pql!B- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q+dBSKSK /* --------------------------------------------- */
UkXc7D^jwm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
><`.(Z5c /* --------------------------------------------- */
gtjgC0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EsA^P2?_+ /* --------------------------------------------- */
hO{@!H$l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)@SIFE /* --------------------------------------------- */
jCKRoao for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JJ qX2B gY*Cl1 Iz Ra~n:$tg2 >[
72]<6 看了之后,我们可以思考一些问题:
3^1)W!n/ 1._1, _2是什么?
HzH_5kVW 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
W,AI E6F 2._1 = 1是在做什么?
&sx/qS#,VL 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
{
H9pF2C Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
0Xk;X1Xl w[4SuD Dtd
bQF 三. 动工
a7#Eyw^H{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Hvor{o5|tB ,u~\$Az6 Wc`Vcn1 +".&A#wU template < typename T >
mn0QVkb}lc class assignment
4_r8ynq{z {
7^|3TTK T value;
vbwEX 6 public :
hw~cS7 assignment( const T & v) : value(v) {}
dVe3h.,[v template < typename T2 >
K7e<hdP_# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+zL=UEBN } ;
X<-]./ u!L8Sv PO)5L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
b2p<!? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
DB?_E{y] :p8JO:g9 ?7a<V+V: WxO*{`T! class holder
]
mP-HFl {
Dq2eX;c@ public :
1Rp|*> template < typename T >
7M*+!al9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
YWq[)F@0G {
>(%im:_ return assignment < T > (t);
Ej.D!@ }
:nZ*x=aq } ;
:Q\h'$C |G%MiYd o2Pj|u*X 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:
*jA%.F X4%*&L static holder _1;
.iew5.eB+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ch :428 %@pTEhpF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g08=D$P 而不用手动写一个函数对象。
eTrGFe!8w J>Zd75;U Y71b
Lg A 9tQb: 四. 问题分析
A9lqVMp64 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。
rZpc"<U 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。
YrZAy5\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cMK6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?cg+RNI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
If4YqBG !4oYQB 五. 问题1:一致性
#axRg=d?K 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?|
cteHuRd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|'KNR]:
N )(DV~1r= struct holder
p}(w"?2 {
Ii[rM/sG //
MgtyO3GUAD template < typename T >
GSpS8wWD } T & operator ()( const T & r) const
v8pUt\m" {
bk^ :6>{K return (T & )r;
aty
K^*aX }
D 3Int0n } ;
qRB%G<H aG=Y 6j
G 这样的话assignment也必须相应改动:
iZ_R
oJ V?Nl% M[b template < typename Left, typename Right >
4&t6 class assignment
K90Zf {
]7xAL7x Left l;
wz6e^ g Right r;
2d1'!B
zDA public :
Gl1`Nx0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J`"1DlH template < typename T2 >
dYr# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m+uh6IqN./ } ;
F ^E(AE E,C<ox4e 同时,holder的operator=也需要改动:
fylaH(LER c wpDad[Kx template < typename T >
5~.\rcr% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
D=dY4WwG {
$X\BO& return assignment < holder, T > ( * this , t);
6xBP72L;%" }
&ul9N)A (Yw5X_|
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。
gNZ^TeT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1p8E!c{}j }#yRaIp return l(rhs) = r;
;W+.]_$6)T 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。
N8nyTPw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#Q$4EQB DI$zyj~3 template < typename Tp >
X.272q<. class constant_t
qt;6CzL
C {
4AF"+L const Tp t;
f-{[ushj public :
,;D74h2F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Rj E,Wn template < typename T >
=#+Z KD const Tp & operator ()( const T & r) const
1eb1Lvn {
=,0E3:X^ return t;
5<#H=A~( }
?W(wtp,o } ;
!J:DBtGT OEAF. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0p[$8SCJ 下面就可以修改holder的operator=了
[Cr_2 YDQV,`S7 template < typename T >
%@BQv4oJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]AHi$Xx {
Bj]0Cz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~Q]B}qdm }
M#|TQa N p>!r[v' 同时也要修改assignment的operator()
a.]
! aa".d[*1 template < typename T2 >
U7ajDw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2r*
o 现在代码看起来就很一致了。
-Xd/-,zPY WVo%'DtF` 六. 问题2:链式操作
ZE=~ re 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L)w& f 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。
2"i<--Y 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。
a7d782~ 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。
nFB;! r 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-D(UbkPw !w/~dy template < typename T >
2{#quXN9 struct result_1
ucA6s:!={ {
1C|j<w=i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]1Q\wsB } ;
3cfkJ|fuwe O%+:fJz6wI 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:
m&$H?yXW> Z-vzq; template < typename T >
>w*"LZjTTK struct ref
|]`+@K,S {
'wQ=b typedef T & reference;
sJ0y3)PQ } ;
_5X}&>>lhF template < typename T >
^qk$W?pX struct ref < T &>
\T[*|"RFZ {
{)%B?75~ typedef T & reference;
c9'#G>&h~^ } ;
IXg${I}_Q glv(`cQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}~ + JT:9"lmJz, template < typename T >
m_]"L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z5i!GJB {
5w1=j\oq return l(t) = r(t);
5jsnE ) }
Gu%`__ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=ecv;uu2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y@r#:BH) o 86}NqK 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
0dgR;Dl(
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Kt^PL&A2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M!I:$DZt +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fIBLJ53 最后的布局是:
cJhf{{_oR Add
lv\2vRYw- / \
c`t1:%S Divide 5
4 5Ql7~ / \
{`3;Pd` _1 3
"?N`9J|j)~ 似乎一切都解决了?不。
@lj 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。
|RpC0I 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。
Ia(A&Za 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:
$h$+EE! (te\!$ template < typename Right >
nrf%/L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=LT( {8 Right & rt) const
F*NIs:3; {
A2+t`[w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d?S<h`{x }
jV7q)\uu^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
r[?rwc^ 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。
+0=RC^ 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。
*PMql $ 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。
`b]
NB^/ 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。
,)Q mQ^/ 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?
PDir?' 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:
;=n7 Z 9:kb0oBa?l template < class Action >
fN K~z* class picker : public Action
Tok"-$`N {
2`Pk@,:_ public :
Lc.7:r picker( const Action & act) : Action(act) {}
Us%VBq // all the operator overloaded
/g8yc'{p } ;
j"NqNv fx}R7GN2 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
bqe;) A7 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
lLg23k{' yV]-![`D template < typename Right >
zcNV<tx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(nc fR {
T2Vj&EA@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)kd)v4# }
%r>vZ/>a w?5b: W, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/vQ^>2X% 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
MDB}G
' >kB?C!\ template < typename T > struct picker_maker
QUe.vb^O {
ck@[% ? typedef picker < constant_t < T > > result;
oOD|FrlY } ;
5q)Eed template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{<]abO {
<<`."RY#0 typedef picker < T > result;
kNjbpCE\! } ;
}5]NUxQ_ *in_Zt3 下面总的结构就有了:
`#(4K4]1. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
l,/5$JGnk 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。
$@U`zy"Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
tl4;2m3w 至此链式操作完美实现。
SMhT>dB nBD7 91,\y 七. 问题3
PCU6E9~t2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*".7O*jjV 59ivL6=3 template < typename T1, typename T2 >
%
,X(GwX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d6L(Q(:s {
Jrffb=+b return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kO5KZ;+N- }
U{R*WB b c'(]n]a% 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
j[z\p~^ <D 5QlAN template < typename T1, typename T2 >
=X1$K_cN struct result_2
$DQ
-.WI {
#uH1!UQb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
HD`%Ma
Yhc } ;
hyBSS,I ; w+A38N$J 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?
F^w0TD8 这个差事就留给了holder自己。
j`#|z9`(pB MJD4#G NH?s template < int Order >
0\mM^+fO class holder;
<iMkHch template <>
{<_}[} XY class holder < 1 >
F>}).qx {
tz)L`g/J~ public :
\
0CGS template < typename T >
`\qU.m0(j struct result_1
?ph"|LyL {
56v<!L5% typedef T & result;
HL)1{[|` } ;
EU\1EBT^ template < typename T1, typename T2 >
*$s)p > struct result_2
sn*s7v: {
:l7\7IT typedef T1 & result;
m2V4nxw]Qp } ;
jK{CjfCNz template < typename T >
PEBQ|k8g& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R<wb8iir {
57oY]NT? return (T & )r;
MBg^U<t8 }
^*0;Z<_ template < typename T1, typename T2 >
=B/^c>w2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ngNg1zV/q {
.N5"IY6> return (T1 & )r1;
-Rf|p(SJ,E }
adxJA}K} } ;
bEy%S"\< <n#JOjHV template <>
Cf+O7Y`^ class holder < 2 >
q| j;dI& {
@!F9}n
AP public :
7N""w5 template < typename T >
NeWssSje struct result_1
GRs ;-Jt {
l"vT@g| typedef T & result;
foN;Q1?lS } ;
't>Qj7vh0 template < typename T1, typename T2 >
iCc\p2p struct result_2
Onk~1ks:
{
H)4Rs~;{'g typedef T2 & result;
L72GF5+!! } ;
kQ:2 @SOm template < typename T >
5=
F-^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u}$U|Cw-;T {
p;B
+g X return (T & )r;
jLEU V }
=N3~2=g~A template < typename T1, typename T2 >
G3e%~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^ZV xBQKg {
;Lu}>.t return (T2 & )r2;
A7sej }
EdU3k'z$ } ;
6Qo6T][ iffU}ce E O}(MXS 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> >。
l@GpVdrv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q6,xsO,+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qItI):9U %tu{`PN< return l(i, j) = r(i, j);
w%$n)7<* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0lBl5ke sG}9 l1 return ( int & )i;
O_:Q# return ( int & )j;
3C[ ;2 最后执行i = j;
X)|%[aX}q 可见,参数被正确的选择了。
o3`Z@-.G q!7\`>.2:{ Oc8+an1m ?W|POk} YvU#)M_h 八. 中期总结
Oq.)
8E. 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
E+>;tLw3j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jALo;PDJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`q/y|/v< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
im?nR+t+X g)"6|Z?D" ^@ux }cf-r>WaR >0m-S :lk .)o5o7H 九. 简化
'IgtBd|K> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
a@X'oV`(2b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Kzmgy14o 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
X31k HK5F_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"y`?KY$[N +-*/&|^等
x0#+yP 2. 返回引用。
=GpLlJ`- =,各种复合赋值等
j^k{~]+_^] 3. 返回固定类型。
LQS*/s0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NN$`n*;l 4. 原样返回。
dxd}:L~z operator,
y3xP~]n 5. 返回解引用的类型。
xq]&XlA:ug operator*(单目)
ZBYmAD 6. 返回地址。
j9,X.?Xvx operator&(单目)
|)lo<}{ 7. 下表访问返回类型。
Tu"yoF operator[]
m760K*:i\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T&h|sa( operator<<和operator>>
q8p 'bibY FqiK}K.~/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jVA xa|S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c9&
8kq5 RXP"v- template < typename Left >
[IYs4Y5 struct value_return
HsXFglQ {
''(T3;^ +
template < typename T >
0 Hq$h struct result_1
9 (&!>z {
U_J|{*4S.! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OO@$jXZB } ;
_6|b0*jv'& Zw3|HV(so template < typename T1, typename T2 >
{k)MC)% struct result_2
cEN^H {
Z]6D0b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
oDRNM^gz } ;
}`eeIt I+ } ;
1|`9Hp6 57#:GN$EL Z# :Ww 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@!Pq"/ &A`QPk8n 下面我们来剥离functor中的operator()
UOwj"#
首先operator里面的代码全是下面的形式:
#a0 (Wh7 /RMep8& return l(t) op r(t)
.FC1:y<aO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M5q7`
}>G return op l(t)
4]g^aaQFd> return op l(t1, t2)
vz _U return l(t) op
uo%zfi? return l(t1, t2) op
9:m+mpL=9 return l(t)[r(t)]
6tJM*{$$H return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|_A35"v 3j3AI7c 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:
9K&b1O@Aj 单目: return f(l(t), r(t));
yb]a p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
O[m+5+ 双目: return f(l(t));
+Y\#'KrA return f(l(t1, t2));
e]5QqM7 下面就是f的实现,以operator/为例
e5AiIVlv I7}[%(~Sf/ struct meta_divide
]02V,'x {
HH]LvK template < typename T1, typename T2 >
5-sxTp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\;sUJr"$ {
]__M* return t1 / t2;
rzex"}/ly }
#A|MNJ%m } ;
5zUD W? ;\H2U. 这个工作可以让宏来做:
-W oZwqh #\"5:.H Oz #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mjw:Z, template < typename T1, typename T2 > \
?>w%Lg{L} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
YlYTH_L>E 以后可以直接用
TN0dfba[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|+[bKqI5 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
5bAy@n (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。。。)
!W6]+ [#.QDe tIRw"sz 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
i#eb %9Mn VfQSfNsi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HWc=.Qq class unary_op : public Rettype
wWH5T}\ {
f6z[k_lLN Left l;
Bp b_y;E public :
KI#hII[Q. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K/08F|]a Xf.SJ8G template < typename T >
R[9[lQ'vR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5` Q#2 {
}96^OQPE return FuncType::execute(l(t));
z,^baU }
/|>z7#?m^ |i|>-|`! template < typename T1, typename T2 >
P>)qN,a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p{88v3b6 {
khyVuWN
return FuncType::execute(l(t1, t2));
y0z}[hZ }
jPFA\$To } ;
U/TF,JUI UGAP$_j
]P d#A.A<p* 同样还可以申明一个binary_op
m. XLpD 9]|cs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d^,u"Z9P class binary_op : public Rettype
=WHdy; {
b&0q%tCK Left l;
BCFvqhF7s Right r;
-`A6K!W&~p public :
&L;0% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vQ
5
p sqsBGFeG template < typename T >
\`x$@s? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qi$6y? {
yQ h":"$k return FuncType::execute(l(t), r(t));
VJm).>E3k }
uN'e~X6 Ut0oh template < typename T1, typename T2 >
V+DN<F- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$My%7S/3 {
sN;xHTY return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\QQw1c+ }
T,5]EHea } ;
N5o jXX!l% 0<fN<iR` `vUilh ^c 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
z#*fELV 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
EdLbVrN, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Z+E@B>D7A^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
YQ;?N66 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
p'!cGJL 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
qWy(f|:hYi 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(Y:5u}*Y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
cbNrto9 下面是修改过的unary_op
s)\%%CM xa ??OT`( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H71LJfH class unary_op
|&3[YZY {
y&UcTE2;%( Left l;
N<9CV!_ ([^1gG+>J public :
ZI}7#K<9X e'p'{]r<w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l7n c8K 'tklz* template < typename T >
`gx_+m^ struct result_1
HW)> ` {
r 1n l! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[a`89'"z } ;
>6KuZ_ 7"FsW3an template < typename T1, typename T2 >
x} {/) ?vC struct result_2
1@egAo) {
1 VcZg%I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)|zLjF$ } ;
Etj@wy/E 2ntL7F<ow template < typename T1, typename T2 >
Ho2#'lSKM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+coVE^/w {
7'LKyy
!"3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WRe9ki=R }
%
tT L Q9Sh2qF^2 template < typename T >
")}^\Om typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uf4A9$R.G {
iz.J._& return OpClass::execute(lt(t));
*2P%731n5 }
\oA>%+]5 3rBSwgRl } ;
!:]CKbG &@<Z7)) GHWi,' mr 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~=67#&(R 好啦,现在才真正完美了。
*eK\W00 现在在picker里面就可以这么添加了:
"wy|gnQJ MAb*4e# template < typename Right >
x-1RmL_% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qr~P$ {
Jz<-B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
98'/yZ }
0%&ZR=y(G 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。
B]iPixA6 piULIZ0 n@[_lNa4GD E^qJ5pr_P _3~/Z{z8 十. bind
qQ6rF
nA 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。
@G,pM: t 先来分析一下一段例子
^hiIMqY_{` b~>kTO <NKmLAfX int foo( int x, int y) { return x - y;}
D`d*bNR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
RUco3fZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zZp0g^;.? 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。
Di)%vU 我们来写个简单的。
3b{ 7Z 2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wz`\RHL 对于函数对象类的版本:
amvD5 Mu: y9o95 template < typename Func >
}:+SA struct functor_trait
QP>tu1B| {
*hWpJEV typedef typename Func::result_type result_type;
6Ft?9
B(F: } ;
0gTv:1F/ 对于无参数函数的版本:
Rxb?SBa 3u[m? Vw template < typename Ret >
lDsT?yHS`Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
nQ*9E|Vx {
X\4d|VJ?m typedef Ret result_type;
ddK\q!0 } ;
iq1HA.X( 对于单参数函数的版本:
.bYZkO:oy /{Mo'.=Z template < typename Ret, typename V1 >
03pD< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<fSWX>pR {
aW=c.Q. typedef Ret result_type;
`) y<X#[8 } ;
00SYNG! 对于双参数函数的版本:
R5Pk>-KF m#K)%0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z=ZTSl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pmwVVUEQ {
=-bGH
typedef Ret result_type;
)_C+\K* } ;
qTZ\;[CrP" 等等。。。
amTeTo]Tg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A4uKE"WE j)nL!":O template < typename Func >
@6lw_E_5 struct func_return
*qa.hqas {
S4 j5- template < typename T >
2NMg+Lt8v struct result_1
/ <C{$Gu {
IN8G4\r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lQl!TW"aO } ;
)2sE9G, Yyx sj9 template < typename T1, typename T2 >
Xfc+0$U@ struct result_2
Y-?0!a=e. {
%8O1sF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W{RZ@3ZY } ;
HOaNhJ{7D } ;
g?.y7!m ]SC|%B_* R?t_tmKXC! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/9pN.E =fRC$ template < typename Func, typename aPicker >
ObPXVqG"? class binder_1
~U r {
u4#YZOiY)A Func fn;
]z#+3DaH aPicker pk;
6o0}7T%6 public :
&t~NR$@ S;0z%$y template < typename T >
PZ>(cvX& struct result_1
`5Bv2wlIV {
X L3m#zW& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J Bgq2 } ;
R 7h^
@ [I?[N.v template < typename T1, typename T2 >
G! Y
l0Zr struct result_2
,&~-Sq)~ {
,<=gPs;x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)2lB } ;
$l $p| Qz"+M+~%& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3D-0
N0o w/z o template < typename T >
$Ge0<6/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sa[?B {
J!Q #xs return fn(pk(t));
9a2[_Wy }
XJ!?>)N . template < typename T1, typename T2 >
)1f%kp#] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z9G4in8 {
G|oO return fn(pk(t1, t2));
G} f9:G }
O3V.4tp } ;
&S=Qu?H gR+P!Eow
Y\Z6u) 一目了然不是么?
`_k_}9Fr 最后实现bind
hg%iv%1B' w`DcnQK' @HzK)%@
template < typename Func, typename aPicker >
j8oX9
Yo0= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;Fo7 -kK {
~:L5Ar< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#Iu"qu }
S{RRlR6Z ,.kmUd 2个以上参数的bind可以同理实现。
-^)<FY\ 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。
<&^[?FdAa Im?/#t X 十一. phoenix
k8\KCKql Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PR/>E60H '>ASr]Q for_each(v.begin(), v.end(),
(*M0'5 (
|}2/:f#Iz* do_
2D(sA [
>/Gw)K}#E cout << _1 << " , "
b#
Dd ]
tPa(H; .while_( -- _1),
ScjeAC) cout << var( " \n " )
ow )
.sc80i4 );
^W(ue]j}o [,MaAB 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:
L8q#_k 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
RH{+8?0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,SPgop' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}3,
4B-8! S\]9mHJI "n{';Q) template < typename Cond, typename Actor >
ZbiC=uh class do_while
q44vI {
;HBKOe_3 Cond cd;
a x)J!I18 Actor act;
p TaC$Ne public :
+PnuWK$ template < typename T >
7Vk9{x$z struct result_1
UD8e,/ {
Rp;"]Q&b typedef int result_type;
"@5qjLz] } ;
(-Q~@Q1 '4It>50b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ePZAi"k 'gXD?ARW template < typename T >
Y4w]jIv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yn$:|$ {
JB%_&gX)v do
<2oMk#Ng^ {
& kVa*O act(t);
Qn|8Ic` * }
G)^/#d#& while (cd(t));
!vSq?!y6*P return 0 ;
/NjBC[P }
FA>.1EI } ;
R|^bZf^ 8KN3|) 2D:,( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H)h^|A/vO 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。
*DvX||`& 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。
g-jg;Ri 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。
Nmd{C(^o 下面就是产生这个functor的类:
St(jrZb $&qLrKJ
* ] template < typename Actor >
r\#nBoo( class do_while_actor
ZXL'R|? {
gG@4MXq. Actor act;
?w!8;xS8 public :
5~Ek_B do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kN3 <l7 cHVJ7yAZI template < typename Cond >
`k*;%}X\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qdy(C^(fa } ;
u,nn\>Y #_x5-?3 Xn?.Od( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`1n^~ 最后,是那个do_
Qd\='*:! D"-Wo}"8O' D 5oYcGc class do_while_invoker
9BpxbU+L; {
/F9Dg<#a public :
j!NXNuy: template < typename Actor >
g\q4- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qBcbMa9m {
oemN$g&7 return do_while_actor < Actor > (act);
- f ^!R }
b{,v?7^4 } do_;
w &T\8k= Q"U%]2@= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0>Td4qr+u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N
P+vi@Ud 最后来说说怎么处理break和continue
{$Uj&/IC 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。
F-b]>3r 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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