一. 什么是Lambda
/eI|m9ke 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0
0N[
:% 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,
6kYluV+j ZwkUd-=0i Cz0FA]-g Ix- Mp
class filler
J8qFdNK {
XwY,xg&o public :
jr=9.=jI8k void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&DLWlMGq } ;
dH y9
wU aKDY_D \N9=13W<lK 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:
'z$$ZEz!C F\m^slsu7= {7o3wxsS 6KMO*v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-G(me"Cu .nPOjwEx&Y [E1qv; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#L*\ ^ c Lc{AB!Br w:5?ofC aJ'Fn 二. 战前分析
32wtN8kx 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。
S(gr>eC5 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
cnu&!>8V IL*B@E8 x3q^}sj% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
danPy2 /* --------------------------------------------- */
@7Ec(]yp vector < int *> vp( 10 );
t7f(%/] H0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
> Vm}u`x /* --------------------------------------------- */
S%iK); sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`?z('FV /* --------------------------------------------- */
N3%#JdzZ$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B!wN%>U /* --------------------------------------------- */
8,U~ p<Gz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!D=! /* --------------------------------------------- */
b j&!$') for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2FMmANH0ev +F)EGB%LXs GW AT0 1#vu)a1+b 看了之后,我们可以思考一些问题:
2Re8rcQQU 1._1, _2是什么?
^B<-.(F 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。
4fi4F1 f 2._1 = 1是在做什么?
eC-&.Fl 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。
NNt n 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。
90vWqL! w!m4>w 4|?(LHBD) 三. 动工
1aAOT6h 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Qc7*p]E& [+\He/M6 v3DK0 MW t/[2{'R4 template < typename T >
% !@E)%d0 class assignment
jj{:=lZB {
p/{%%30ke T value;
Ue}1(2.v public :
1S?~c25=h assignment( const T & v) : value(v) {}
QRju9x template < typename T2 >
`y>m
>j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TAYh#T=S } ;
[j6]!p]S$ zK6w0 q /JC\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n*\o. :f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ae2N"%Ej .q2r!B \'2rs152 {,Z|8@Sl% class holder
JG;}UuHYM {
uH89oA/H public :
RvR.t"8 template < typename T >
#N][-i assignment < T > operator = ( const T & t) const
#6M |T+= {
^&;,n.X5Z return assignment < T > (t);
K@p9_K8 }
#._JB-,' } ;
_WS8I> -53c0g@X =X'[r 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:
~i1
jh:, Uh.swBC n static holder _1;
:q/s%`ob Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o(tJc}Mh+( @fA{;@N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fq>{5ODO 而不用手动写一个函数对象。
|eRE'Wd0 zfop-qDOc ,u}wW*?,sT !$NK7- 四. 问题分析
B2NIV7 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。
^li3*#eT 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。
(PPC?6s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a<-aE4wdm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:
;8L1' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^|<>`i6 )xVf3l
pQ 五. 问题1:一致性
lW"0fZ_x'E 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?|
N_92,xI# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{`):X _$T yV`Tw"p struct holder
S/ oD` {
XVNJK-B //
3/gR}\= template < typename T >
`\@n&y[`7 T & operator ()( const T & r) const
:?UcD_F {
qb;b.P?~D$ return (T & )r;
@tSB^&jUWu }
|cd"cx+ } ;
=R:O`qdC4e %f CkR`: 这样的话assignment也必须相应改动:
!n;3jAl&$ <<-L,0 template < typename Left, typename Right >
`Ij EwKra class assignment
*SJ[~ {
Ab[o~X" Left l;
b"\lF1Nf&o Right r;
nP[Z6h public :
KC"S06 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Rk5#5R n template < typename T2 >
b~UWFX#U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kB?/_a`] } ;
1>[#./@ Ep(xlHTv 同时,holder的operator=也需要改动:
z4
=OR@ h } J?,?>Z template < typename T >
>-V632(/{o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g}R#0gkdk} {
E-^(VZ_Xj return assignment < holder, T > ( * this , t);
9Tr ceL; }
U B+~K/ /*;a6S8q 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。
'__>M>[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4IW
fp&Q! --diG$x. return l(rhs) = r;
<}RD]Sc$1 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。
HY_>sD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
CF3x\6.q} R<fF
^^ template < typename Tp >
p8XvfM class constant_t
q~#>MB}". {
_N:$|O# const Tp t;
/t`|3Mw public :
e<uf)K=(C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0,-]O= template < typename T >
X9PbU1o; const Tp & operator ()( const T & r) const
t]Ln(r {
UUDbOxD^w return t;
f6J]=9jU }
/pkN=OBR } ;
_'mC*7+ j=U"t\{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FO>!T@0G 下面就可以修改holder的operator=了
=}tomN(F~[ (`slC~" template < typename T >
=RXeN+
&R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6|'7Mr~\ {
.Y2Hd$rs return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
] 7[#K^ }
*.eeiSi{ E$z- |-{> 同时也要修改assignment的operator()
cQxUEY('+ TDZ==<C template < typename T2 >
@"h4S*U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I@z@s}x> 现在代码看起来就很一致了。
prt(xr4@ qi~-<qW 六. 问题2:链式操作
[(g2u@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2.</n}g 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。
LmyaC2 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。
g$2#TWW5 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。
6:S,
{@G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1P"{TMd? QKEtV template < typename T >
";`jS&"= struct result_1
\IC^z {
L'a+1O1q&i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oCE'@}s.i } ;
|5`ecjb. W$wX[ 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:
&b^_~hB:q i,"Xw[H*s template < typename T >
9i 9
,X^= struct ref
JFc,f {
(!8b$)k typedef T & reference;
l'Za"TL: } ;
F{QOu0$cA4 template < typename T >
"0nsY E struct ref < T &>
XPf{R619 {
[?:MIl#! typedef T & reference;
!_3b#Caf } ;
x0%m}P/ #hn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
R+ \% \tvL<U"' template < typename T >
ChUE,) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&QD)1b[U {
Z~h6^h return l(t) = r(t);
,6MJW#~] }
Hmm0H6&u 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。
'MX|=K!C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!%}n9vr!}\ )M"NMUuU" 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
@,= pG _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,J+L_S+B~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9XQE5^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bJ
6ivz 最后的布局是:
6&'kN2 Add
P-[})Z= / \
!pRu?5 Divide 5
?[bE/Ya+S / \
2V%z= _1 3
kl~/tbf 似乎一切都解决了?不。
yU/?4/G! 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。
9 4H')( 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。
t\QLj&h}E 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:
$X-PjQb1Bb |uz<) template < typename Right >
<Qv/#
k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\reVA$M[ Right & rt) const
tboQn~&4 {
'{~[e** return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q,#s m'S }
G Wa6FX:/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"1a!]45 + 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。
Hc<@T_h+2 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。
Q3=5q w^ 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。
SD*q+Si,1U 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。
PHT<]:"`< 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?
'l!\2Wv2 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:
l,Y5VGiH# Oprfp^L template < class Action >
*szs"mQ/ class picker : public Action
I:oEt {
Ebj0 {ZL public :
1 Vc_jYO@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
ECM#J28D // all the operator overloaded
=$bF[3D } ;
-le^ 5M7 kq(><T 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。
F~E)w5?\O 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:
1Zp/EYWa{ E <j=5|0t template < typename Right >
YR~e_cA: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:ln|n6X {
Z R=[@Oi return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4<}@hk
Y }
]smu~t0\ ;xw9#.d#D Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v,Z]Vqk 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。
(ot56`,k (t&`m[>K template < typename T > struct picker_maker
?&,6Y'" {
kk<%VKC typedef picker < constant_t < T > > result;
bp?TO]LH } ;
NWiDNK[VE} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
W!.FnM5x {
}oG6XI9 typedef picker < T > result;
iNi1+sm } ;
uA
=%EEZ Bx}"X?%S 下面总的结构就有了:
_nzq(m1@ 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。
IMdp" 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。
_(gkYJ+MK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
OOIp)=4 至此链式操作完美实现。
,Js_d .WN&]yr, (JdheCq!x 七. 问题3
y_W?7S 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。
(DvGA I NRG~ya > template < typename T1, typename T2 >
"38<14V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6ZI7V!k {
gU&+^e > return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M Tl
@#M }
^)Y3V-@t &Q"vXs6Gt 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:
N
GnE bvZD@F`2 template < typename T1, typename T2 >
3;}YW^oXq struct result_2
"#0P*3-c {
yr>J^Et%_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p}!)4EI= } ;
5 z3WRg 3HP
{
a 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?
_a"|
:kX 这个差事就留给了holder自己。
6K8v:yYPa 6?US<<MQ Fq+Cr?- template < int Order >
xA:;wV class holder;
n;xzjq- template <>
rttKj{7E class holder < 1 >
>a2[P" {
,*lns.|n public :
U{lf$ template < typename T >
`aX+Gz? struct result_1
DtGkhq; {
$$4flfx typedef T & result;
BIx*( } ;
&e).l<B template < typename T1, typename T2 >
buzpmRoN) struct result_2
'CqAjlj {
RB""(< typedef T1 & result;
<T.R%Jys } ;
<)O#Y76s template < typename T >
6-?/kY 6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n@bkZ/G {
+J| LfXgB return (T & )r;
SV ~QH&0' }
5M)B template < typename T1, typename T2 >
{*CG&-k2D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@g#| srYD {
"tk1W>liIN return (T1 & )r1;
qx >Z@o }
';v2ld 9 } ;
cJwe4c6.m IhSXU<] template <>
OH n~DL2 class holder < 2 >
:Zq?V`+M {
5)k/4l ' public :
L!/{Z template < typename T >
9,Dw;|A] struct result_1
{#z47Rz {
u|ihUE!h typedef T & result;
32J/ } ;
<daH0l0 template < typename T1, typename T2 >
9_&]7ABV struct result_2
$E:z*~? {
^Vh^Z)gGi typedef T2 & result;
%O(W;O } ;
*n@rPr- template < typename T >
E:\#Ur2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SU7,uxF {
xK1w->[ return (T & )r;
A~?)g!tS< }
E'8XXV^I?P template < typename T1, typename T2 >
!.@:t`w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FRPdfo37 {
T DPQ+Kg_ return (T2 & )r2;
G6Wa0Z }
g;o5m} } ;
TK>~)hc} cqZlpm$c c(3idO*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> >。
$'*{&/@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_Eq,udCso 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5|bfrc ~U8#yo return l(i, j) = r(i, j);
9K&YHg:1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Vn/FW?d7 4uE/!dT return ( int & )i;
>K%+h)%kI return ( int & )j;
4 l+z 最后执行i = j;
V%M@zd?u. 可见,参数被正确的选择了。
Iz#jR2:yn JGzEm>_m T`I4_x brCL"g|}
G}WY0FC6 八. 中期总结
%3HF_DNOY= 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:
$Zrc-tkV 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q8e] {sT'! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[zrFW
g6N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a*_"
nI&lr sC :.}6 Y{4nBu #iD`Bg!VXc 7Z}T!HFMr KlwBoC/{K 九. 简化
Z y6kA\q 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。
V3
~&R:Z9e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
YZ->ep} 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:
raP9rEs 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FPE6H:' +-*/&|^等
#xq|/JWs 2. 返回引用。
YcSPU( =,各种复合赋值等
vhU
$GG8 3. 返回固定类型。
Q? Xqf7y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-3y
$j+ 4. 原样返回。
#V[Os!ns operator,
01%0u8U 5. 返回解引用的类型。
gHWsKE
% operator*(单目)
m{yq.H[X 6. 返回地址。
O `>u70 operator&(单目)
lj*=bK 7. 下表访问返回类型。
[RDY(}P% operator[]
PP6gU=9[) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'?mky,:HT operator<<和operator>>
@_#]7
qs
(L2'7/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
u@4khN:
^p 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0SZ:C(] 5S7ATr(* template < typename Left >
BUBtK-n~"3 struct value_return
^w
jM u5f {
)b|xzj @ template < typename T >
m\ @Q} struct result_1
`7 Nk; {
!,DA`Yt typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Qz<i{r-z } ;
jq/ CXYv JWxSN9.X template < typename T1, typename T2 >
ae+*gkPv8 struct result_2
J@q!N;eh| {
c8o2* C$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8(-N;<Ef2 } ;
H ;HFen| } ;
zK: 2.4 hi ),PfAV ]vCs9* |B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X&%;(` gYw=Z_z 下面我们来剥离functor中的operator()
$j0<ef! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)},/=#C0 |@MGGAk return l(t) op r(t)
Y^5)u/Y=U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TI^X gl~ return op l(t)
3pkx3tp{ return op l(t1, t2)
2$joM`j$ return l(t) op
ZP4y35&%y return l(t1, t2) op
1W>0 return l(t)[r(t)]
R+=Xr<`%U| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l27J Lyjp 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:
-
SCFWc 单目: return f(l(t), r(t));
Ec!R3+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*,XT;h$'> 双目: return f(l(t));
HwBJUr91] return f(l(t1, t2));
XpP}(A@G 下面就是f的实现,以operator/为例
F:G
Vysy |OBZSk1jp struct meta_divide
DV~g {
YD;"_yH template < typename T1, typename T2 >
v<]$,V] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
h]^=
y.Q {
=#?=Lh return t1 / t2;
E@)9'?q }
]7%+SH,RdD } ;
TmgSV#G J/A UOInh 这个工作可以让宏来做:
dYp} R>+ BbNl:` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1lHBg template < typename T1, typename T2 > \
TI637yqCU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V_H0z 以后可以直接用
frbeCBP&) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k{+Gv}Y 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
m^1'aO_;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。。。)
9Qc=D"' ' "o2;J)7 24d{ol) 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
@Yzb6@g" y6Ea_v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8G_KbS class unary_op : public Rettype
Vs&Ul6@N {
.v#Tj|w^ Left l;
E"t79dD public :
]=sGLd^)E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`g,i`< GuRJ template < typename T >
KA]5tVQA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:stA]JB#
w {
]iH~1 [ return FuncType::execute(l(t));
x@,B))WlGr }
:.F;LF& XbW 1`PH template < typename T1, typename T2 >
-F';1D!l% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bBXUD;$ {
-ob1_0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
hkvymHaG }
|6zx
YuX } ;
,gn**E ~5wT|d @DCw(.k* 同样还可以申明一个binary_op
d?1[xv; K}Rq<zW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
iVf8M$!m class binary_op : public Rettype
>I*uo.OF {
4[f>kY%[ Left l;
}FT8[m< Right r;
pq<2:F:Kl public :
C4t@;U=x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oa8xuFu(n `:;fc template < typename T >
vI+X9C? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'&Tq/;Ml {
4lF?s\W: return FuncType::execute(l(t), r(t));
#P-T4R }
|C.[eHe&D eR:!1z_h template < typename T1, typename T2 >
"| KD$CY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DzG$\%G2R} {
\kVi&X=q: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
R\n*O@E
v3 }
>R2o7~ } ;
gjex; h E|omC_h S"Mm_<A$@ 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
y@u,Mv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y>_*}>2 ,O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$Rv(v% 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
.V\:)\<| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Tq!.M1{& 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
s_Gf7uC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jL9to6 Hmr 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
|s*tRag 下面是修改过的unary_op
~ YCZvJ o_&*?k* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ub=Bz1._ class unary_op
j+QE~L {
" 2J2za Left l;
V75P@jv5J *S{fyYyM public :
xBKis\b Qwu~{tf+' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
137:T: 7q|51rZz template < typename T >
g0-J8&?X struct result_1
b;Uqyc {
cuo'V*nWQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8+OcM
;0 } ;
4WZ"8 L&h90Az1W template < typename T1, typename T2 >
/yO|Q{C}M8 struct result_2
\N"=qw^ t {
FW--|X]8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+'QE-#%{= } ;
^%~ux0%^T *HXx;: template < typename T1, typename T2 >
x*2I]4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k1Thjt {
VqK/GWg return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yUp"%_t0 }
S
0L"5B@ 0dKi25J template < typename T >
*Z
C$DW!- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hlye:.$ {
KJ;NcUq return OpClass::execute(lt(t));
!Au 9C
}
\rY<DxtOq K"U[OZC` } ;
qJf=f3 :Vl2\H=P ;Alw`' 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
EwH_k 好啦,现在才真正完美了。
<\C/; 现在在picker里面就可以这么添加了:
t~@~XI5 w*7BiZ{s< template < typename Right >
0)T`&u3! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ed=]RR4R {
E{B=%ZNnm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|$aTJ9 Iq: }
F1UTj"<e 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#>@~3kGg b Q6<R4 dyMj=e WyDL ah^/ Dhy@!EOS 十. bind
vgvJ6$# 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。
rLzN#Zoi 先来分析一下一段例子
xD3Y-d9 `oUuAL mhZ60 RW int foo( int x, int y) { return x - y;}
{Mx3G*hr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8O0E;6b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-^+!:0'; 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。
NT}r6V(Aju 我们来写个简单的。
[$[1|r
*Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^jxV 对于函数对象类的版本:
`(@}O?w!1 {3{cU#\QA template < typename Func >
F1aI4H<(T struct functor_trait
%qj8*1 {
X=U >r typedef typename Func::result_type result_type;
g<&n V>wF } ;
-p\uW0XA 对于无参数函数的版本:
}HC6m{vH( +{F2hEYP template < typename Ret >
vPbmQh ex struct functor_trait < Ret ( * )() >
FG[YH5 {
bQFMg41*w7 typedef Ret result_type;
mzkv/ } ;
r p^Gk 对于单参数函数的版本:
<>tQa5; \uTy\KA template < typename Ret, typename V1 >
!?u{2D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~gAp`Q {
;mw$(ZKa# typedef Ret result_type;
_K5R?"H0 } ;
C+=8?u< 对于双参数函数的版本:
S"wn0B$" =Pu;wx9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xOAA1# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'**dD2
n {
.3QX*]{ typedef Ret result_type;
QFS5PZ } ;
d|RqS`h
] 等等。。。
[)E.T,fjMQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eumpNF%$ E"l/r4*f@ template < typename Func >
+.u)\'r;h struct func_return
1ae,s{| {
GV"Hk E; template < typename T >
f,_EPh> struct result_1
#uzp {
ZFNn(n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g*& |Eq/ } ;
^[]@dk9 9h$08l template < typename T1, typename T2 >
jLZ^EM- struct result_2
c{X:0man {
lPywrTG0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[m9Iz!E } ;
%Ct^{k~1 } ;
f*ICZM Z&VH7gi x]=s/+Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7ZsBYP8%
RrG5`2 template < typename Func, typename aPicker >
7i$)iNW class binder_1
sOY+X {
f0lpwwe Func fn;
|pA aPicker pk;
g$N/pg2>cT public :
K_" denzT+ TOe=6Z5h template < typename T >
/#C}1emK struct result_1
sBLf(Q, {
Mt93YD-2+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PqJB&:ZV } ;
yDil d}Y\;'2, template < typename T1, typename T2 >
aGR!T{` struct result_2
"nzQ$E>?$ {
9
Y-y?Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J:!m49fF } ;
Hv~&RZpe dN%*-p( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Fzc8) *w 8`{)1.d5[ template < typename T >
>$RQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0S%xm'|N {
l
7XeZ} S return fn(pk(t));
nN]GO} }
1j!LK- template < typename T1, typename T2 >
w I7iE4\vz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T|%pvTIe {
[@&0@/s*t' return fn(pk(t1, t2));
K|{IX^3)V }
? +q(,P@* } ;
Wz%b,! xRI7_8Jpyn 0,z3A>C 一目了然不是么?
RZgklEU 最后实现bind
LrGLIt` =sYUzYm `Q@w*ta) template < typename Func, typename aPicker >
@F-InfB8. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vx<`6uv {
XB.xIApmy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Nf!g1D"U }
`+\6;nM L2,.af6+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ki,SFww8r 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3tjF4C>h| &qjc+-r{l 十一. phoenix
,'nd~{pX"( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3bd(.he2u jGSY$nt9 for_each(v.begin(), v.end(),
(qbL=R" (
!<8-juY do_
T@ 4R|P&{) [
_&wrA3@/L cout << _1 << " , "
Z"pCDW) ]
Q:5^K .while_( -- _1),
"K9/^S_ cout << var( " \n " )
vh/&KTe?: )
^c-8~r|y, );
<l.l6okp yZ:AJNb 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:
ms]r1x" 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
6/5Xy69:h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=<;C5kSD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X7g@.Oy` AL;z's(F? #B!HPlrv template < typename Cond, typename Actor >
'nMj<:0wlD class do_while
6L!/#d0 {
sy]hMGH:3W Cond cd;
x_+-TC4IXn Actor act;
k',#T932x1 public :
%4QpDt template < typename T >
ixY[ HDPq struct result_1
1
O?bT,"b {
QhJuH_f 0 typedef int result_type;
B4Fuvi } ;
$A;%p6PO) m4r<=o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
cSD$I^$oq euyd(y$'k template < typename T >
j6: jN-z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yp!7^ {
A/c #2 do
)Ggv_mc h {
Pxvf"SXX act(t);
{44#<A< }
`9*
|Y 8: while (cd(t));
)
w1`<7L return 0 ;
Iysp) }
c<a)Yqf"] } ;
*yZ `aKfH }1#prQ0F YZk.{#^ c 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XkhGU?={ 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。
=G9I7Y@ 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。
rk-GQ#SKU 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。
a_3w/9L4r 下面就是产生这个functor的类:
(uVL!%61k FTQNS8 mz|p=[lR| template < typename Actor >
j>`-BN_ class do_while_actor
|pG%]?A {
.nzN5FB
U Actor act;
G`Df'Yy public :
,(A
$WT@e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%xv*#.<Vj eev-";c template < typename Cond >
B2,c_[UZ. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q|g>;_ } ;
8CUlE-R5 3oOr*N3R -.OZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dSI<s^n 最后,是那个do_
we/sv9v}n cSTF$62E (6* class do_while_invoker
yu>o7ie+;Y {
.%EYof public :
NZ"nG<;5 template < typename Actor >
r])V6 ^U do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+'$5Jtz {
SU5O+;{`' return do_while_actor < Actor > (act);
G1fC'6$3 }
cN-$;Ent } do_;
jVPX]8 hS1I ;*t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UDT\Xc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f~10 iD 最后来说说怎么处理break和continue
[jv+Of
IZ 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。
kMx)G] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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