一. 什么是Lambda
Tl/!Dn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
V{D~e0i/v 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,
mBtXa|PJ 8*$HS.Db' q$ZmR]p iYPlgt/Y! class filler
k1h>8z.Tg {
#uc9eh}CWO public :
,SZYZ 25 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m ?)k&{I } ;
&[Zg;r $eSSW+8q" G*y!
Q 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
1x'H# *mVQN1 V1]QuQ{&s gXb
*
zt2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
azCod1aL{ Y<WA-dYoF >;NiG)Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@
=XJ< E&_q"jJRi ?cvV~&$gc mzGMYi* 二. 战前分析
0nu&JQ 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。
b;2[E/JKB 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
+qiI;C_P\ -(FhjIr RF|r@/S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Kt*kARN? /* --------------------------------------------- */
. l>. vector < int *> vp( 10 );
*ujJpJZ2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&`LR{7m /* --------------------------------------------- */
;JHR~ TV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zu!# /* --------------------------------------------- */
l2h1CtAU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\&,{N_G#L. /* --------------------------------------------- */
V/@7XAt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}Nc Ed; /* --------------------------------------------- */
GpC*w
~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G5T( 0/4"Jh$t UV#DN`%n zPyN2|iFah 看了之后,我们可以思考一些问题:
"IA:,j.#g 1._1, _2是什么?
m2j]wUh" 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。
1Pp2wpD4iC 2._1 = 1是在做什么?
1x3>XN]a 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。
FE4P
EBXvu 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。
6Z>G%yK ,w|Or}h]7 x4Wu`-4^ 三. 动工
@;b @O
_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9lR- A2p]BW& RemjiCE0' "*HVL template < typename T >
-A(]U"@n class assignment
+d'1 {
nqC@dHP T value;
[;LP6n7v public :
}c@duf-l assignment( const T & v) : value(v) {}
E(miQ template < typename T2 >
;4Wz0suf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\]Y=*+{ } ;
pp1kcrE\M \}EJtux q q!Q*T^-rO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/`+ubFXc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]?*L"()kp ?atHZLF F [S'l Prqr, class holder
SG{&2G {
Mq Q'Kjo public :
NhRKP"<CO template < typename T >
bS&XlgnKi assignment < T > operator = ( const T & t) const
G@8wv J {
Dwbt^{N^ return assignment < T > (t);
PE&$2( }
d8N4@3 CkL } ;
N@3&e;y Tr$37suF @E%fAC 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
-Zfq:Kr ~aL&,0 static holder _1;
+T8]R7b9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
B"3uuk8 0fAo&B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(RafidiH 而不用手动写一个函数对象。
abtYa byN4?3F H|I.h{: DP08$Iq 四. 问题分析
-/LB-t 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。
aFd87'^ 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。
$m[*)0/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a(IZ2Zmr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m.&"D>
\t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2bt).gGm Ox^VU2K;&. 五. 问题1:一致性
_qU;`Q 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~ea&1+Z[3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jUCDf-_ m evro]&N{ struct holder
iXD=_^^o . {
VdE$ig@ //
M2piJ'T4u template < typename T >
dhmrh5Uf T & operator ()( const T & r) const
\(`,z}Ht _ {
k!ac_}&NNv return (T & )r;
sUN9E4 }
@jT=SFf } ;
T&u25"QOf Y8Z-m (OQ 这样的话assignment也必须相应改动:
%R@&8 H5/w!y@ template < typename Left, typename Right >
y;ymyy& class assignment
e?\34F {
#|;;>YnZ Left l;
y2:Bv2} Right r;
6bd{3@ public :
N7#,x9+E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yq,%<%+ template < typename T2 >
.v[!_bk8C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Cg&:+ } ;
~09k IO) Hr!%L*h? 同时,holder的operator=也需要改动:
g<s;uRA4O9 TykY> cl
template < typename T >
KYC<*1k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>+F +"NAN {
9ve)+Lk return assignment < holder, T > ( * this , t);
R/ 3#(5 }
H':0 Oi$$vjs2 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。
C`b)}dY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gM_MK8py :8l#jU`y return l(rhs) = r;
i?IV"*Ob1N 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。
mL3 Q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3Nk
) U~_G *0 template < typename Tp >
?Suv.!wfLl class constant_t
%40+si3c {
(&xIBF_6 const Tp t;
tN-B`d1 public :
41^
$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
C)|#z/" template < typename T >
Z.3*sp0
yv const Tp & operator ()( const T & r) const
X,ok 3c4X {
"xp>Vj return t;
*%jd>e7d }
*FC26_pH } ;
LT6VZ,S %)PQomn? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O^<\]_l 下面就可以修改holder的operator=了
DPylc9[- +Q&CIo template < typename T >
RxXiSc`^z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}`D-]/T8. {
gtJCvVj>g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ahrtl6@AS }
% QI6`@Y" FXo{|z3 同时也要修改assignment的operator()
qY|NA)E)Bp "<1-9CMl template < typename T2 >
Vo(V<2lw} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eN-lz_..7 现在代码看起来就很一致了。
!AFii:# GL'zNQP- 六. 问题2:链式操作
`fUPq
; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!?J?R-C 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。
f<l.%B 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。
u\P)x~-TM 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。
;BjJ<?^{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.tt= \R p5 )+R/ template < typename T >
D[bPm:\0M struct result_1
x(bM
{
mBWhC<kKs typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zR_yxs' } ;
:IX_}| brClYpp,h 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:
}
f+hB .9KW|(uW template < typename T >
4!0nM|~ struct ref
n^$HC=}S {
`)_11ywZ typedef T & reference;
O>sE~~g]? } ;
4{J'p19 template < typename T >
MD=VR(P?eq struct ref < T &>
k
ks
?S', {
?8aPd"x typedef T & reference;
~7"6Y] } ;
OCYC
Dn >W?7a:#, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qD/FxR-! NZ?| #53 template < typename T >
6v9A7g;4. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
8@'Q=".J {
*'hvYl/?> return l(t) = r(t);
nO7#m~ }
Rhil]|a/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
NJTC+`Hm 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N~@VZbS(6 fE&wtw{gi 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'ktWKW$
D _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O4w:BWVsn _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>m&r,z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
PmT,*C`/X 最后的布局是:
ht@s!5\LK Add
'c|Y*2@ / \
H-Z1i Divide 5
(VA:`pstP / \
=| M[JPr _1 3
g w`}eA$ 似乎一切都解决了?不。
aok,qn'j 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。
JdW:%,sv 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。
60St99@O 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:
Ro oem dCM kVu-,OU template < typename Right >
Al(u|LbQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:i_kA'dl& Right & rt) const
/o=,\kM {
FI|@=l;_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KV$J*B Y }
(6Sf#M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^XQr`CqI XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
V`z2F'vT 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
niIjatT 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
1GL@t?S 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
W!G2$e6 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?
ooPH [p 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:
$6]7>:8mz N}2xt)JZz template < class Action >
<r{ )*]#l class picker : public Action
k(v8zDq* {
ET7(n0*P}] public :
4? a!6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
1@Zjv>jy[ // all the operator overloaded
P"WnU'+ } ;
StuDtY \PB ~6 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
044*@a5f 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
4f?Y'+>Z, zu
Jl #3YP template < typename Right >
`+(|$?C u picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
De*Z UN|< {
\4.U.pKY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ToHCS/J59 }
ZP&"[_ "wPFQXU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"jUr[X2J 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。
K$..#]\TM B R-(@ template < typename T > struct picker_maker
)2P4EEs[ {
6QOdd6_d typedef picker < constant_t < T > > result;
y'<juaw } ;
3=r8kh7, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n_n0Q}du {
aQEMCWxZ typedef picker < T > result;
J0U9zI4 } ;
+{j? +4(B 43;@m}|7$ 下面总的结构就有了:
_r}oYs%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。
@: ~O 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。
f*g>~! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t?0D* !D 至此链式操作完美实现。
rwlV\BU AVR9G^ce_ Lw]:/x 七. 问题3
Upr:sB 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。
61Nj&1Ze $e|G#mMd- template < typename T1, typename T2 >
w\'Zcw,d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{q1&4U~'>O {
S4]xxc return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
nr>g0_%m }
]8q5k5~ r'p;Nj. 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
,0#5kc*X 26E"Ui5q template < typename T1, typename T2 >
.d5|Fs~B struct result_2
FV/X&u8~ {
N2VF_[l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+OF(CcA^ } ;
zJ#e3o . B(mxW8y 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
EO,;^RtB 这个差事就留给了holder自己。
A`7uw|uO$ 'r%`(Z{~ N1KYV&'o template < int Order >
SPIYB/C class holder;
<=V2~
asB template <>
KLXv?4! class holder < 1 >
l{4=La{?j {
*_$%Tv.] public :
buRXzSR template < typename T >
)Xa`LG=| struct result_1
X9nt;A2TU+ {
<GShm~XD2 typedef T & result;
j8@YoD5o } ;
L;xc,"\3 template < typename T1, typename T2 >
yg "u^*r& struct result_2
]do0{I%\eq {
&j/ WjZPF typedef T1 & result;
+b]g; } ;
'
%OQd?MhL template < typename T >
} VE[W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O!zH5 {
e+=Oj o# return (T & )r;
kRskeMr:Rd }
~\K+)(\SNp template < typename T1, typename T2 >
T IPb ] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uG3t%CmN {
A0M)*9 f return (T1 & )r1;
xkOyj`IS
}
o:#MP(h,N } ;
zp4Jd"XBX E`>-+~ZUsk template <>
9p(s FQ
[ class holder < 2 >
.*D~ .! {
E/ (:\Cm^ public :
KS'? DO template < typename T >
4D[W;4/p struct result_1
-)
$$4<L {
zb~!>
QIz{ typedef T & result;
d> Y9g } ;
au574tj template < typename T1, typename T2 >
:n>m">4 struct result_2
XN]kNJX {
:SSe0ZZ_6b typedef T2 & result;
J']1^"_' } ;
E/LR(d_ template < typename T >
1bd(JL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ro6peUL*2` {
uKh),@JV return (T & )r;
]BCH9%zLj }
gOO\` # template < typename T1, typename T2 >
.0#?u1gXsX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S8<O$^L^ {
R{@WlkG} return (T2 & )r2;
hti)<#f }
"VkraB.i } ;
$t-HJ<! .BlGV 2@^# T\b
e(@r 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+|Xx=1_?BK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%`HAg MgP 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}9>W41 9pStArF?F0 return l(i, j) = r(i, j);
=4/lJm`` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I9ubV cV8 2@1A, return ( int & )i;
(2QFwBW] return ( int & )j;
//>f#8Ho 最后执行i = j;
+K;(H']Z<- 可见,参数被正确的选择了。
`pm6Ts{, A%oHx|PD a7nbGqsx !iCY!: A"#Gg7]tl' 八. 中期总结
+Ld4e] 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Tw`^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JpxJZJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hPx=3L$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
: UD<1fh sk$MJSE
~ yFshV\ 1'R]An BV P$N\o @
RXb+"/ 九. 简化
PR{?l 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。
d"Hh9O}6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U8?QyG
2A 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:
B@A3T8' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TNUzNA +-*/&|^等
|9jeOV}/ 2. 返回引用。
:|M0n%-X =,各种复合赋值等
YT}m
8Y 3. 返回固定类型。
'F?T4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t@>Uc`% 4. 原样返回。
|OUr=b operator,
&$qqF& 5. 返回解引用的类型。
QK%{\qu operator*(单目)
OCa74)( 6. 返回地址。
/^i7^ operator&(单目)
ON~SZa 7. 下表访问返回类型。
gsqlWfa operator[]
60*2k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Aj;Z
& operator<<和operator>>
.4Jea#M&x `Ou\:Iz0u OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7d]}BLpjWz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
't{~#0d= >jME
== U0 template < typename Left >
ux& WN , struct value_return
vp1IYW {
weU'3nNN template < typename T >
A|I7R- struct result_1
T'
%TMA {
|#L U"D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
GP<A v1 } ;
9sFZs]uM G}&B{Ir template < typename T1, typename T2 >
/z>G=kA struct result_2
ZC@ 33Q( {
(2[tQ`~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1CU-^j } ;
r;g[<6`!S } ;
"6w-jT ZO5_n UIi;&[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q35$GFj"jD Waj6.PCFm 下面我们来剥离functor中的operator()
X&8&NkH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oa? bOm <xKer<D
% return l(t) op r(t)
) kfA5xi[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WId"2W3M return op l(t)
NBwxN return op l(t1, t2)
SS[jk return l(t) op
zp:kdN7!^ return l(t1, t2) op
ARGtWW~: return l(t)[r(t)]
T
]hVO'z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
/X~l%Xm {~_X-g5|] 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:
>k"Z'9l 单目: return f(l(t), r(t));
U$&G_&*0a return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@@"}i7 双目: return f(l(t));
>\y|}|? return f(l(t1, t2));
+3dWnBg? 下面就是f的实现,以operator/为例
qT$;ZV
# LuM:dJ struct meta_divide
HQw98/-_W {
_[su?C template < typename T1, typename T2 >
}><VcouJ[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Uoe;4ni {
?&
qM C return t1 / t2;
9fj3q>Un, }
y3{'s>O6 } ;
r:]t9y>$< HT0VdvLw 这个工作可以让宏来做:
thy)J.<J sG[v vm #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
T2<?4^xN template < typename T1, typename T2 > \
{VtmQU?cJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d]{wZ#x 以后可以直接用
S
{oW DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B9^@d 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
|T\`wcP`q (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。。。)
r"sK@ -c|dTZ8D)8 AiKja>Fl< 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
V`7 I
.jB^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W=:4I[a6Q class unary_op : public Rettype
N4]QmRX/j {
Fk=Sx<TX Left l;
qM=
$,s* public :
y (@j;Q3(r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ySAkj-< /P :FB-GNd template < typename T >
@SeInew;`l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oS6dcJHf {
UKX9C"-5v return FuncType::execute(l(t));
nX~Qt% }
ntR@[)K kZ7\zbN> template < typename T1, typename T2 >
$;7,T~{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1Tl^mS~k {
PxfWO1S( return FuncType::execute(l(t1, t2));
VBnD:w"z }
(#I$4Px{ } ;
KmS$CFsGL (mbC! !> 8_byS<b8 同样还可以申明一个binary_op
p+M#hF5o e.-+zkQ8EI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cjK\(b3 class binary_op : public Rettype
[PG#5.jwQ {
cHo@F!{o= Left l;
p[oR4 HWr Right r;
BNi6I\wa public :
:kU#5Aj gK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~5`p/.L)ZD K^32nQX template < typename T >
?R-4uG[( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N;Hoi8W {
pHKcKqB*13 return FuncType::execute(l(t), r(t));
S
$j"'K }
WxPu{N *^[m?3"W template < typename T1, typename T2 >
)M3}6^s] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E>LZw>^YJ {
7x>\/l( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)<ig6b% }
.X1xpi% } ;
VT ikLuH /UWv}f
0 !AR@GuQPE 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*2,tGZ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z$*m=]2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>wSrllmj@ 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。
hW<TP'Zm* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,zF^^,lO7 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。。。
jJ.isr|` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Mo'6<"x 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)
t[e`wj+qz 下面是修改过的unary_op
] 6Y6q])Z DXF>#2E^+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=w !>/#U class unary_op
i<\WRzVT {
\wR;N/tg Left l;
JnE\z*NB } "QL"% public :
S7B\mv \Gl>$5np unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;$.^ Q]1s*P template < typename T >
-3GlpC22 struct result_1
MSqW { {
j{$2.W$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W?H-Ng3E } ;
Q30TR $V870
< template < typename T1, typename T2 >
T`$!/BlZ struct result_2
B;64(Vsa8 {
BAIR! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[gaB}aLn } ;
g0-~%A, <Z
j>} template < typename T1, typename T2 >
@
JfQ}` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'O^<i`8U] {
*";O_ :C! return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k0bDEz.X }
a{
p1Yy-] X..<U}e template < typename T >
{>Yna"p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DCP
B9:u {
Y3.^a5o return OpClass::execute(lt(t));
ET0^_yk }
^k2g60] *{!E`),FX } ;
e3.q8r ]KM3G RI2/hrW 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
`f<&=_,xfH 好啦,现在才真正完美了。
3f-J%!aH 现在在picker里面就可以这么添加了:
myOdf'= 2TccIv template < typename Right >
E#n=aY~u- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/?%1;s:' {
*v#Z/RrrA return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
OrY^ ?E }
%CV.xDE8 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。
K''2Jfm G'T:l("l jaL# /k.?x] Ab ^&7gUH*v 十. bind
[:M Fx6 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。
0bfJD'^9RP 先来分析一下一段例子
ne|N!!Dmk @(CJT-Ak E$C0\O!7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
m% %\k
\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VmON}bb[zz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MlV3qM@ 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。
B=)tq.Q7 我们来写个简单的。
9Pql\]9"o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6KE?@3;Om 对于函数对象类的版本:
U>hpYqf_ R*O<( template < typename Func >
PUEEfq!% struct functor_trait
4Z0Y8y8) {
wCt!.<, . typedef typename Func::result_type result_type;
b *Ca*! } ;
|xFSGrC 对于无参数函数的版本:
}qg.Go m](q,65 2 template < typename Ret >
JN-W`2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
-ZH6*7! {
HX#$ ^@Q( typedef Ret result_type;
,CIsZ1[VS } ;
KkZS 6rD\ 对于单参数函数的版本:
&hnKBr(Lw L=&dJpyfT template < typename Ret, typename V1 >
y q6:7< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%\B@!4] {
M7.H;.? typedef Ret result_type;
~j yl } ;
\hDjZ 对于双参数函数的版本:
xM_+vN*( Yan,Bt{YJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~=t K17i struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
r*g<A2g% {
/DX6Hkkj % typedef Ret result_type;
"b[w%KYyl } ;
F.iJz4ya_ 等等。。。
@DuSii#.S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%I#[k4,N rnP *} template < typename Func >
B*otquz struct func_return
_ykT(`.# {
do DpTwvh template < typename T >
fl+2'~ struct result_1
Yu:!l> {
s:*" b' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!"SuE)WM } ;
]SL0Mn g8 j4+kL4M@H template < typename T1, typename T2 >
Vi>`g{\ struct result_2
LvW7>- {
}3=^Ik;x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1q/Q@O } ;
)#v0.pE } ;
AEo
%Krf,H b G/[mZpRT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wZb77 Qq<+QL | template < typename Func, typename aPicker >
eT@,QA(3 class binder_1
k? !'OHmBL {
s!?T$@a= Func fn;
lr9s`>9 aPicker pk;
>#|%y>g .o public :
PvW~EJ cm`x;[e6l template < typename T >
K2D,
*w struct result_1
wY*tq{7 {
aK]H(F2# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sh;>6xB } ;
`|e3OCU u.,l_D_ template < typename T1, typename T2 >
I5#zo,9 struct result_2
NU%<Ws= {
hIFfvUl typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
94xWMX2 } ;
]SG(YrF 3?s1Yw>? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
WoWmmZ &5Huv?^a' template < typename T >
5^C.}/#>F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O_^;wey0}? {
frUO+ return fn(pk(t));
nE=,=K~ }
b|nh4g template < typename T1, typename T2 >
Mcqym8,q|3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:NXM.@jJ=" {
,_I#+XiXY return fn(pk(t1, t2));
1Ts$kdO }
2Z7r ZjXW } ;
T*qSk! BL H~`N3U wD5fm5r= 一目了然不是么?
h5}:>yc 最后实现bind
tQIa6c4| h.)o4(bO W5R / template < typename Func, typename aPicker >
4(TR'_X( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rfYFS96 {
a
G\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2)(ynrCe }
Y *n[*N +K7oyZg 2个以上参数的bind可以同理实现。
v_I)eac z 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。
/s "Lsbe tlcNGPa 十一. phoenix
5'S~PQka* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{ !NXu [6f(3|" for_each(v.begin(), v.end(),
{R}Kt;L:Ut (
E[2xo/H do_
l G $s( [
@q+X:K5b cout << _1 << " , "
1[ 40\ sM ]
Jq_AR!} % .while_( -- _1),
FwqaWEk cout << var( " \n " )
<L+y
6B )
IRIYj(J );
EJ=ud9 l1eF&wNC 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
zaG1 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ws< (LH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#T$yQ;eQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W \XLf,_+ I6rB_~]h R>R8LIZZc template < typename Cond, typename Actor >
ZHimS7 class do_while
lC'U3Q& {
\7] SG Cond cd;
H1-eMDe Actor act;
")D5ulb\ public :
@=dwvl' W template < typename T >
89\DS!\x9 struct result_1
'oS= d {
l9#@4Os typedef int result_type;
@3Gr2/a } ;
N'~l,{ `]j:''K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`XrF , ?XB[awTD~ template < typename T >
n>W*y|UJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=pd#U {
giORc
do
-^$`5Rk {
Cnv?0to2l act(t);
d'k99(vy }
v`Yj) while (cd(t));
5DmW5w'p return 0 ;
|H
,-V; }
ph>0?Z =bn } ;
+jb<=ERV[ T&+y~c[au %![3?|8~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T,/:5L9 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。
=:_DXGW2H 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。
0[.T`tpN' 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。
^0HgE;4 下面就是产生这个functor的类:
wf2v9.;X:< &NH[b1NMr >!WH%J template < typename Actor >
Dy|)u1? class do_while_actor
'f-8P {
/Jf}~}JP Actor act;
>G}g=zy@ public :
Jsf"h-)P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$3]]<oH SGP)A(,k9 template < typename Cond >
9i+.iuE%Bu picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ndHUQ$/( } ;
`l0"4[? U?=-V8#M| 1<;G
oC" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+d=w%r) 最后,是那个do_
[Zne19/ =XFyEt z
-uW, class do_while_invoker
d8.A8<wUr {
~PyZh5x public :
7f>~P_ template < typename Actor >
ne
8rF.D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6)yi^v {
T&^b~T(y return do_while_actor < Actor > (act);
).IK[5Q` }
odKdpa
Zc[ } do_;
$7*@TMX R?HuDxHk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
eXi}-~o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4(&sw<k 最后来说说怎么处理break和continue
" 2Q*- 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。
#+L:V&QE 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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