一. 什么是Lambda
}:4b_-&Q5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|E9iG 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,
TCetd#;R #'oGtFCd` H 5'Ke+4.e "DU1k6XC class filler
okQ<_1e{ {
J=AF`[ public :
?bH!|aW(H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^mCKRWOP' } ;
\LQ54^eB Q*8=^[x NaYr$` 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:
MXGz_Db4' RP~ hi%A fHR^?\VVp Ig"QwvR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Zp
<^|=D [W*Q~Wvp f,'9Bj.~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1_6oM/?' [mA\,ny9 y#)ad\ ?S~j2 J] 二. 战前分析
kr>H,%3~ 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。
pF}WMt 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
zJX _EO db0]D\ ])H[>.?K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XPsRa[08WK /* --------------------------------------------- */
.|z8WF* vector < int *> vp( 10 );
j55;E
E! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qCku
q /* --------------------------------------------- */
acdF5ch@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
="__*J#nze /* --------------------------------------------- */
6z ,nt int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>Eqr/~Q /* --------------------------------------------- */
N
Obw/9JO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DRuG5| {I: /* --------------------------------------------- */
YK6zN>M}E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XX[CTh?O% 7dtkylW s2t9+ZA+s Uy5G,! 看了之后,我们可以思考一些问题:
#jd&f,Tt 1._1, _2是什么?
Y]])Tq;h5 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。
uo[W|Q 2._1 = 1是在做什么?
IAzi:ct 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。
;kb);iT 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。
: XaBCF* |h* rkLY :DoE_ 三. 动工
w-wap 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/7jb&f m%)Cw)t
7 wC`+^>WFo m)Sdogt_ template < typename T >
^q)AO?_ class assignment
B`?}jJa9* {
}`^DO
Ar T value;
LMTz/M public :
uwo\FI assignment( const T & v) : value(v) {}
d_aHUmI^" template < typename T2 >
$s"{C"4q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
} za"rU } ;
c=#V*< :oO
?A "1|\V.>>; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O"V;otlC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nC(<eL =]m,7 v Rq EUjA-L( jSd[ class holder
E)z=85;_p {
TAp8x public :
]mT2a8`c.r template < typename T >
\_l4li assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ze"m;T {
@e:=
D return assignment < T > (t);
jN T+?2 }
GiS:Nq`$( } ;
DuI>z?bS /wT<p J1g+H2 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:
Eu|O<9U\ s|\\"3 static holder _1;
B<\HK:%{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^\C Fke= gi #dSd1\& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I#PhzGC@ 而不用手动写一个函数对象。
$L"h|>b\o (C.<H6]= #6*20w_u iOJ5KXrAO 四. 问题分析
DVz_;m6) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
p-XO4Pc6 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
L25%KGg'o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)18C(V-x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ld?'X=eQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yZQcxg% PWk\#dJN& 五. 问题1:一致性
&M{;[O{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8e32NJ^k~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X+kgx!u'y 2Og<e| struct holder
0)rayzv {
%00cC~}4 //
(z 9M template < typename T >
)f,9 h T & operator ()( const T & r) const
m^gxEPJK {
sf"vi i,1A return (T & )r;
t-Uo }
#\Zr$?t|V } ;
eI,H 2{<o1x,Ym 这样的话assignment也必须相应改动:
\![ p-mW{ Q?>DbT6 template < typename Left, typename Right >
7#(0GZN9h% class assignment
se=;vp]3a {
X m3r)Bm'3 Left l;
4 (XV)QR Right r;
qL4s@<|~ public :
Z rv:uEl assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@Yn+ir0>O template < typename T2 >
U^8S@#1Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A DVUx} } ;
a:Nf+t h@PE:= 同时,holder的operator=也需要改动:
Ot`znJU@ jN-!1O._G template < typename T >
{mUt|m7! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gI!d*]{BP {
SHT` return assignment < holder, T > ( * this , t);
8SA"
bH: }
+o?;7 n8tw8o%&[ 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。
0Wj,=9q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
8([ MR C8x9 Jrc return l(rhs) = r;
_y&XFdp 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。
\q\"=
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0S96x}]J B q%LjOPE
V template < typename Tp >
[*M': class constant_t
BA[ uO3\4 {
N\|BaZ%>| const Tp t;
V!l?FOSZ public :
Dt!
< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
SlG^ H template < typename T >
Gt)ij?~ const Tp & operator ()( const T & r) const
w' E(9gV {
w{ ;Sp?Os return t;
EJ(36h }
nxB[To*P } ;
.yDGw Lry /b\c<'3NY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`~z[Hj=2 下面就可以修改holder的operator=了
zhJ0to[%? 5|cRHM# template < typename T >
nRvaCAt^
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
TOhWfl; {
)|_L?q#w!' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a?yU;IKJ }
r.lHlHl Wm}gnNwA 同时也要修改assignment的operator()
\E[6wB>uN% 9J?lNq template < typename T2 >
/EG'I{oC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,,!P-kK$ 现在代码看起来就很一致了。
p8 Ao{ ?4oP=. 六. 问题2:链式操作
c/igw+L() 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7377g'jL 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。
BeN]D 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。
I\x9xJ4x 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。
684d&\(s 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*{P/3yH o2'Wu:Y" template < typename T >
8N+T=c struct result_1
>c Lh$;l {
`lQ;M?D typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;rF[y7\ } ;
XK\3"`kd 8*x=Fm,Ok 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
YYT#{>& x NjQ"'i8 template < typename T >
eWNg?*/ struct ref
H\qZu%F' {
W+/_0GgQ3 typedef T & reference;
_6V1oe2 } ;
iEZ+Znon template < typename T >
m[KmXPFht1 struct ref < T &>
JXMH7 {
lx=tOfj8 typedef T & reference;
]%y>l j?Y } ;
46pR!k \=7jp|{Yl 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nJGs ,~" El@*Fo template < typename T >
k_!e5c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)UM^#<- {
|35OA/O?X return l(t) = r(t);
o<%0|n_O& }
3z(4axH' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
"TJ*mN.i{} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hxK;f -fl6M-CYX 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
~bCA8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C l,vBjl h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R"9wVM;*c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
XL^05 最后的布局是:
vXRY/Zzj1 Add
KyfH8Na? / \
6o7t eX Divide 5
S,nELV~! / \
|oke)w=gn _1 3
9$Z0mz k 似乎一切都解决了?不。
5K 2K'ZkI 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。
Z#L4n#TT 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。
V^&*y+ 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:
5.oIyC^Ik 1kKfFpN template < typename Right >
g+4y^x(X@1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P3: t
4^ Right & rt) const
Hj|&P/jY]* {
jT=|!,Pn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4$[o; t> }
CDRbYO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{\(MMTQ 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。
@$T$ hMl 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。
`vgaX,F* 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。
,d,2Q 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。
Xs2 jR14` 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?
w|-3X 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:
]5c(:T F j}eb
_K+I template < class Action >
1QG q;6\ class picker : public Action
]FZPgO'G {
y'`/^>. public :
'2*OrY picker( const Action & act) : Action(act) {}
a
@2fJ} // all the operator overloaded
[i/!ovcY } ;
H{vKk lQHF=Jex 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。
ur\6~'l4 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:
^ls@Gr7`P #%\0][Xf template < typename Right >
X!ruQem / picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jRg
gj`o {
3WJk04r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=+Fb\HvX{ }
r!?ga (Z(S?`') Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$M 8&&M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
G/<zd) #BUq;5 template < typename T > struct picker_maker
7TMq#Pb {
gCb+hQq\ typedef picker < constant_t < T > > result;
2URGd#{VQ } ;
&Mk!qE<:N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]=qauf>3 {
05q760I+ typedef picker < T > result;
q2vD)r } ;
QDg5B6>$ 7@fS2mu 下面总的结构就有了:
A_zCSRF, 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。
/{i~-DVME 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。
dZ`Y>wH_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@%Ld\8vdfJ 至此链式操作完美实现。
\Y)HSJR;e Z^&G9I# ~R
w1 七. 问题3
T+}|$/Tv 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'K ?h6?# S)W xTE9 template < typename T1, typename T2 >
RW. qw4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9efDM {
&-yRa45? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K
{'
atc }
6DHK&<=D8 @|anu&Hm 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Y,)(Q Xfq`k/ W template < typename T1, typename T2 >
yS
W$zA, struct result_2
ZL6HD n! {
wf\"&xwh? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qPq]%G*{ } ;
_YF>Y=D- i-OD"5a` 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?
c,~uurVi 这个差事就留给了holder自己。
bkV<ZUW|; >zW2w2O3 j~-N2b6z template < int Order >
xSmG,}3mF class holder;
k4K.
mlIO template <>
rFg$7 class holder < 1 >
nHdQe {
%R c#/y public :
xpR`fq template < typename T >
1&=)Bxg4 struct result_1
Ek)drt7cy {
t{]Ew4Y4%O typedef T & result;
U6M~N0)Yr } ;
;
j!dbT~5 template < typename T1, typename T2 >
U#[&( struct result_2
Te+(7
Z {
*4U_MM#rX typedef T1 & result;
gZ,h95' } ;
odhS0+d^ template < typename T >
Fc1!i8vv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F/s
n"2 {
w \b+OW return (T & )r;
wXQxZuk[ }
YhN<vZ}U!~ template < typename T1, typename T2 >
]/=R ABi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"]S {
O
k`}\NZL return (T1 & )r1;
C
t,p }
_re# b? } ;
4Hj)Av<O( c;VqEpsbl template <>
'Lrn< class holder < 2 >
9eMle?pF {
G"<#tif9K public :
7?Wte&C];p template < typename T >
..)J6L5l struct result_1
$l]:2!R {
qIi
\[Ugh typedef T & result;
:<J7 g`f } ;
^9Pr`\ template < typename T1, typename T2 >
:V'99Esv` struct result_2
"v1{ {
5kiW@{m typedef T2 & result;
<w2h@ea } ;
Dkz/hg:q template < typename T >
YRu@;
` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kB
8^v7o {
9J3fiA_ return (T & )r;
?\V#^q- }
B6
0 template < typename T1, typename T2 >
e(0OZ_ w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ehx9-*] {
Tv=lr6t8 return (T2 & )r2;
(7Z+ De? }
U~x]2{} } ;
DDeU: T*x2+(r w2DC5ei' 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> >。
wMW<lT=; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TjUwe@&Rw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.?:*0 ?M4o>T%p " return l(i, j) = r(i, j);
#t
;` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]fM|cN8(zM ;{ifLI0# return ( int & )i;
s)1-xA{'. return ( int & )j;
=)Xj[NNRT 最后执行i = j;
g:Hj1!' 可见,参数被正确的选择了。
q1}!O kr"2 xuioU ;U* /\+*h /v
8"i^;} Q~N,QMr)k& 八. 中期总结
I"Zp^j 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:
T9nb ~P[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?
:H+j6+f 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HRf;bKZ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
G2`z?);1b ,2FK$:M\ b80#75Bj> Y(PCc}/\ d[a(uWEl J,Sa7jv[ 九. 简化
)WqolB 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。
/qLO/Mim 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"hk#pQ 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:
e*:K79y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
| v!N1+v0 +-*/&|^等
QOWGQl%! 2. 返回引用。
p D<w@2K =,各种复合赋值等
$.`o
3. 返回固定类型。
0S{23L4C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\L Q+
n+ 4. 原样返回。
_C !i(z!d operator,
@DysM~I
5. 返回解引用的类型。
:q9! operator*(单目)
~i.*fL_Y 6. 返回地址。
{-Y;! operator&(单目)
:iE b^F} 7. 下表访问返回类型。
!Z$d<~Mq q operator[]
',EI[
]+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%Ig$: I(o operator<<和operator>>
]oGd,v X <`nShP>vl 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。
:j&enP5R(q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~o'1PAW7 xUdF.c template < typename Left >
YSD G! struct value_return
y7HFmGM {
x%mRDm~- template < typename T >
~gI%lORqN struct result_1
NEq_!!/sF {
h^3gYL7O6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
zdYH9d>D } ;
p2STy\CS h@%Xy(/m' template < typename T1, typename T2 >
6 >kU Lp struct result_2
"^]gI Qc {
C~En0 G1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3aqH!?rVU } ;
aXe&c^AR } ;
NUsxMhP F[ E'R.: '@{:FrG*U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
io#}z4"'qY MPB[~#: 下面我们来剥离functor中的operator()
7b"fpB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|
eBwcC#^ D[$"nc/ return l(t) op r(t)
alb3oipOB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
('&lAn return op l(t)
bn*:Bn1 return op l(t1, t2)
gVG^R02#<k return l(t) op
-`L`kL< return l(t1, t2) op
/v!yI$xc return l(t)[r(t)]
*)K
5<}V return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Sz0PZtJ _o~ pVBl/ 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:
JQQyl: = 单目: return f(l(t), r(t));
F.vRs|fk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rL5=8l 双目: return f(l(t));
u]*7",R
uU return f(l(t1, t2));
Rpn<"LIoB: 下面就是f的实现,以operator/为例
R~g|w4a@sC !gXxM,R struct meta_divide
\+o\wTW {
Z=Y29V8 template < typename T1, typename T2 >
<nk|Z'G E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Nc+0_|, {
iK}p#"si return t1 / t2;
KsULQJ#, }
C*Q7@+& } ;
:C5w5
Vnj !Rv ;~f/2 这个工作可以让宏来做:
5IU!BQU //@6w;P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0+\725DJ template < typename T1, typename T2 > \
gPMR,TU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
88?bUA3] 以后可以直接用
Z`-$b~0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?1=.scmgDG 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
ucl001EK (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。。。)
:w8{BIUN) $0Y`>3 Z %pc" 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
vobC/m %FjUtB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*BKD5EwS class unary_op : public Rettype
`EKf1U\FI {
+`>7cy%cZ Left l;
m>uG{4<- public :
MHwfJ{"zo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W|<c[S KM &P5} template < typename T >
8^_:9&) i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7C|AiSH {
6J;!p/C8E return FuncType::execute(l(t));
lT[,w9 $ }
YnpN
-Y%g vP{i+s18B template < typename T1, typename T2 >
eU"yF >6' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?+}Su'pv} {
9a_P 9s3w return FuncType::execute(l(t1, t2));
Yc#Uu8f- }
9R=avfI } ;
ZA=J`->k h2Q'5G I"&cr>\ 同样还可以申明一个binary_op
{\>4)TA -VohU-6 | template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YdD; Qx#O class binary_op : public Rettype
$:u*)&"t| {
YKe&Ph. Left l;
-mJs0E*g Right r;
"dpjxH=xO public :
A f`Kg-c_( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}+jB5z'w RLf-Rdx/ template < typename T >
J`g5Qn@S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xOkdu k] {
c =m#MMc) return FuncType::execute(l(t), r(t));
NVzo)C8kb }
:'DX
M{ IJf%OA>v template < typename T1, typename T2 >
(^yaAy#4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:>!-[hfQ {
APl]EV"l return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
QN8+Uj/zx }
vU%o5y: } ;
bqn(5)% { :^(y~q? 45 biy(qa 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
V_3oAu54s{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H:~bWd'iz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8cO?VH,nk 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。
1e\cJ{B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>FE8CH!W& 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。。。
")8l'^Mq2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|-JG _i 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)
eX\v;~W* 下面是修改过的unary_op
w,P@@Q E co,0@.i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
];5J class unary_op
mX|M]^_,z {
P 0\`4Cr! Left l;
!$n@:W/ bofI0f}5. public :
r QzdHA !v2/sq$G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RrxbsG1HP ,|c;x1|O template < typename T >
qz-
tXc, struct result_1
MXW1: {
j~_iv~[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+aOevkY] } ;
R\cx-h* n]6'!Eo template < typename T1, typename T2 >
OK4r) struct result_2
,LZA\XC {
v
RD/67 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
38sLyoG=i } ;
=b66H]h? XrUI[ryE template < typename T1, typename T2 >
glC,E> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(?A
c`H {
.]E"w9~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
e
oE)Mq }
xqSZ{E: Dt!KgI3 template < typename T >
$mK;{9Z
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z1b@JCWE {
~g{1lcqQP return OpClass::execute(lt(t));
8$c) ]Bv }
hXFT(J= xjBY6Ylz } ;
KsGW@Ho: vcW(?4e In4VS:dD 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
7zz F M 好啦,现在才真正完美了。
pcv\|)&} 现在在picker里面就可以这么添加了:
b7hICO-w .hckZx / template < typename Right >
n-K/dI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!>'A2V~F {
8nZ_. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nt"\FZ*;3 }
Fr50hrtkU 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。
mfj%-)l9 `i|!wD,=\ ")9 ^ <:AA R2= w
nBvJb]4l 十. bind
# [i3cn
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。
N5W!(h) 先来分析一下一段例子
gb!0%* 2v(Y'f. l`#rhuy` int foo( int x, int y) { return x - y;}
5222"yn"c bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7
2i&-`&4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{|$kI`h,3- 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。
k@9hth2Q 我们来写个简单的。
A1;'S<a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7%$3`4i`O 对于函数对象类的版本:
<FR!x#!
qYoU\y7 template < typename Func >
7*K2zu3 struct functor_trait
,2U {
W)Mz1v #s typedef typename Func::result_type result_type;
=,6X_m } ;
},X.a@: 对于无参数函数的版本:
^d#
AU7V| Uo9@Y{<B template < typename Ret >
@ o<OI struct functor_trait < Ret ( * )() >
-+i7T^@| {
-p0*R<t typedef Ret result_type;
c0l?+:0M } ;
16N| 对于单参数函数的版本:
7}NvO"u S@[NKY template < typename Ret, typename V1 >
8B+C[Q:+' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uEhPO {
hKhad8 typedef Ret result_type;
_s<BXj } ;
'A3*[e|OS 对于双参数函数的版本:
]N\D^`iQ ,Y|
;V template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G,+3(C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
D'%M#S0 {
-`\n/"#X6i typedef Ret result_type;
Wm}T=L` } ;
9]T61Z{OW1 等等。。。
*yHz#u' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
C \5yo nxEC6Vh' template < typename Func >
b%x=7SMXO struct func_return
2zbn8tO {
./zzuKO8XK template < typename T >
L)<~0GcP struct result_1
M%$ITE {
h'GOO( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uwi.Sg11 } ;
6uUzky } gwfe
H template < typename T1, typename T2 >
JoG(Nk] struct result_2
E:B<_ {
!]fSS)\H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XR<g~&h } ;
,dosF Q } ;
KR R)pT [ns==gDD A!^r9 ?< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V@y&n1?6 (+xT5 2 template < typename Func, typename aPicker >
mBB"e"o class binder_1
;*+H& {
<Mj{pN3 Func fn;
Z;tWV%F5 aPicker pk;
C]3:&dx9 public :
\|B\7a'4 U|QP]6v template < typename T >
~PAI0+*"q struct result_1
a-nn[j {
Gf+X<a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9GT}_
^fb } ;
5-H"{29 PQ;9iv template < typename T1, typename T2 >
B>I:KGkV struct result_2
]
M#LB&Pe {
kaoiSL<[6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>T:0 } ;
*)?'! "~zLG" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
UxF9Ko( ]d sV0NDM0 template < typename T >
]Nssn\X7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Y\?v-^~; {
OwNo$b]h` return fn(pk(t));
@.)[U:N }
xzFQ)t& template < typename T1, typename T2 >
rR/{Yx4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9@mvG^ {
C1l'< return fn(pk(t1, t2));
bVa?yWb. }
.kkhW8: } ;
/2*BdE[yG |TQ4:P1T =\MAz[IDj 一目了然不是么?
mQSn*;9\T3 最后实现bind
M
'%zA;Wl $Xu/P5 `PI*\t0 template < typename Func, typename aPicker >
O'@[f{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mC-wPi8 {
Ejf5M\o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
LylCr{s7 }
-eD]gm
}J-e:FUF# 2个以上参数的bind可以同理实现。
8X278^
# 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。
~4twI*f \L}7.fkb8 十一. phoenix
l,3,$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
R[*n3
wB !g)rp`? for_each(v.begin(), v.end(),
r1}1lJ>7H (
h qhX do_
2 J3/Eu [
i]4n YYS cout << _1 << " , "
.RAyi>\e ]
H;q[$EUNb .while_( -- _1),
Bu?Qyz2O cout << var( " \n " )
8A::q ; )
GDiyFTr );
%~>-nqS E`C!q
X> 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:
Oz&*A/si+3 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
>pJ#b= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
jffNA^e 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0jPUDkH* ^ZRZ0:rZ GZn=Hgv8 template < typename Cond, typename Actor >
K_:2sDCaN class do_while
hd(TKFL^y {
!h<O c!9 Cond cd;
}s6Veosl Actor act;
|YV> #l public :
e"{"g[b/7 template < typename T >
>,_0Mem2Rr struct result_1
8$Zwk7 w8A {
m~P30) typedef int result_type;
=w"Kkj>%oh } ;
/;[x3}[ c^puz2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&"27U _V0%JE' template < typename T >
O,vC:av typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T{-gbo`Yji {
lkR^2P do
Of$R+n. {
V\]j^$ act(t);
@t*D<B$ }
ukc
7Z
OQ while (cd(t));
Tow! 5VAM return 0 ;
gSj0+| }
B%kC>J } ;
`
vFD O$K AGjjhbGB >ZeARCf"f 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
TXf60{:f 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Z5*(xony0 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
N[fwd=$\# 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。
\DBEs02 下面就是产生这个functor的类:
fOdqr }QQ 7jE `R7dn/ template < typename Actor >
X?&{<
vz class do_while_actor
_6`GHx {
MA}}w& Actor act;
2i
!\H$u` public :
0w< ilJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
sX3qrRY L$+_ template < typename Cond >
;O{bF8U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h+Yd
\k } ;
`_i|\}tl 5ug|crX ;volBfv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
| WTWj 最后,是那个do_
.jC5 y& kt\,$.v8 EA9.?F
class do_while_invoker
jENC1T( {
g>w {{G public :
".N{v1 template < typename Actor >
'|), ? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
u?g&(h {
.n4{xQo,EJ return do_while_actor < Actor > (act);
^w"hA; }
Hvy$DX|p } do_;
B9KBq$e o2hZ=+w> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7'Hh^0< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A"s?;hv\fS 最后来说说怎么处理break和continue
j {2 0 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
Dv`"3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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