一. 什么是Lambda
C~.\2D`zy 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[;-;{
*{G 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,
h5aPRPU g
gth_Sz5!# zt|1tU: tOk=m'aUK class filler
Abmi=]\bx {
)`W|J%w+ public :
MX!N?k#KhP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;<0~^,Xm } ;
"9*MSsU `W1TqA c;yp}k]\ 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:
$6r>
Tc]( &:g1*+ l;aO"_E1m )N3/;U; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rt)[}+ox sUxEm}z +>u 8r&Jw. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
QJx<1# #!yX2lR .p'McCV= [;D1O;c'W. 二. 战前分析
W_/$H_04+ 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。
hQL@q7tUr 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
+zo\#8*0MF jzi^OI7 Yyw3+3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j#p3<V S4 /* --------------------------------------------- */
23bTCp.d vector < int *> vp( 10 );
A~0yMww:$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k"/}9[6:U5 /* --------------------------------------------- */
x @9rc,by sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fL'Ci;.;+ /* --------------------------------------------- */
"18cD5-# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
RR/?"d?& /* --------------------------------------------- */
F6+4Yy+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
l[WX77bp= /* --------------------------------------------- */
:8+x&zn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A&-2f]L
tl ,^v_gc Ck/w:i@>? 4VsttT 看了之后,我们可以思考一些问题:
'XYjo&w 1._1, _2是什么?
)7E7K%:b, 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。
(CYQ>)a 2._1 = 1是在做什么?
E(*CEW.V* 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。
v806f8 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。
\vL{f;2J !L)|N< Kj4L PG 三. 动工
vr
kj4Jf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i~4$V (ze9-!% K)n058PO Ogh, template < typename T >
\K
Kt&bKL class assignment
bNvc@oo {
v//Drj T value;
`'bu8JK public :
1u }2}c| assignment( const T & v) : value(v) {}
uXG$YDKqC template < typename T2 >
sbhUW>%. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C,<FV+r=^ } ;
uCWBM Je K0>< 8ux 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o7v9xm+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;_=dB[M zItGoJu %wJ?+D/ nIUts?mB class holder
,v9*|>4 {
UH5A;SrTqR public :
z<cPy)F]" template < typename T >
yOk]RB<'r assignment < T > operator = ( const T & t) const
vsB3n$2@u {
@]V_%, return assignment < T > (t);
Orlf5{P }
Cv`dK=n> } ;
Z?eedVV@ 0o
8V8 : 6D*x5L-1o 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Jb7^'P y]ya.YG static holder _1;
*44E'Dxv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O%} hNTS" --7@rxv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5~i}!n 而不用手动写一个函数对象。
3#`Sk`z< Te>m9Pav sA,2gbW PiNf;b^9 四. 问题分析
=cx_3gCr{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
lO1]P&@ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
TSRl@QVy 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RAxp2uif 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J@4 Z+l9 下面我们可以对这几个问题进行分析。
v dU) vC^n_ 五. 问题1:一致性
qcBamf 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
*OY
Nx4 k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(Ii+}Mfp e{ZS"e`! struct holder
^8g<>,$ {
;![rwra //
iis}=i7| template < typename T >
:l {%H^;1 T & operator ()( const T & r) const
Uee$5a>( {
_xo;[rEw8 return (T & )r;
p,mKgL63 }
L5]uT`Twa } ;
qI2&a$Zb$ WG5)-;>q| 这样的话assignment也必须相应改动:
)6U^!95 Xc
G template < typename Left, typename Right >
R)]+>M-. class assignment
e1R<+`] {
{"*gX&;~ Left l;
(S63:q&g Right r;
VzuU0 public :
nS^,Sq\Ak assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QM=Y}
template < typename T2 >
'#612iZo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A+"'8%o9} } ;
Es1T{<G|w &f/"ir[8i 同时,holder的operator=也需要改动:
U1=\ `)u; |u^~Z-. template < typename T >
:LTjV"f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B5#>ieM* {
Y\9zjewc return assignment < holder, T > ( * this , t);
?Pt*4NaT; }
(ZD~Q_O- %/%TR@/ 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。
`_pVwa<@w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]/?$DNjCc xL!@$;J return l(rhs) = r;
7$JE+gL/7 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{$_Gjv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4{D^ 4G ?;
tz template < typename Tp >
%VO>6iVn class constant_t
A 1aN<!ehB {
V6^=[s R const Tp t;
cx*$GaMk public :
O
_^Y*! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7,R
~2ss5z template < typename T >
na]
9-~4 const Tp & operator ()( const T & r) const
=O~Y6| {
<e$%m(] return t;
zQsW*)L }
:gx]zxK } ;
i [2bz+Z? :eR\0cn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
eY'RDQa 下面就可以修改holder的operator=了
'F^"+Xi
#UqE%g`J template < typename T >
2;ac&j1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&MJ`rj[% {
J!5&Nc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#} `pj}tQ }
n6#z{,W<3 |DXi~ 同时也要修改assignment的operator()
)3)fq:[ 9_J'P2e template < typename T2 >
d@+u&xrd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X->` ~-aj 现在代码看起来就很一致了。
dwUs[v .|2[!7CXH 六. 问题2:链式操作
z_nY>_L83* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
IMHt#M` 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。
X/A(8rvCr 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。
Qa,$_,E 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
k$w#:Sx 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
O+ J0X*&x Q^Q6|
n template < typename T >
X"Q\MLy struct result_1
$&.
rS.* {
c- "# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(6X{ & } ;
.-.b:gdO( CWS]821; 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
cjf_,x LTnbBh*mc template < typename T >
G5!!^p~ struct ref
}ZfdjF8N! {
U/>l>J5 typedef T & reference;
L
[X"N } ;
kC/An@J^# template < typename T >
RtF!(gd struct ref < T &>
{6HgKI {
Fz@U\\94z typedef T & reference;
)S|&3\ } ;
#++D|oE X ="]q|Z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GT-ONwVDq h%Uq template < typename T >
(T =u_oe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MQlGEJ {
>xIb|Yp)& return l(t) = r(t);
*:Y9&s^6j }
256V
xn 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
O5A]{W 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z#s-(wf rh6 e 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
4+F@BxpB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t9&=; s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m%)S<L7
l +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p+^K$w^Cs 最后的布局是:
hCB _g Add
X@%4N< / \
zTfl#% Divide 5
DfVSG1g / \
N'I9J?e Q _1 3
:qtg `zM/4 似乎一切都解决了?不。
fs8C ^Ik>~ 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。
X9ec*x 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。
5YQJNP 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:
lYy:A%yDT f:ep~5] G template < typename Right >
j`_tb
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<E7y:%L[Go Right & rt) const
F-2Q3+7$ {
)wk9(|[o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0MN)Z(Sa }
cp4~`X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kjOI7` DU 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。
X^d}eWP`I 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。
r9~I R 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。
z=qxZuFkDs 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。
rz5@E 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?
PH=O>a`a_O 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:
oX?~ gg$:U template < class Action >
*)Pb-c class picker : public Action
VoNk.h"T {
/B5rWJ2AS public :
NP$ D9#
picker( const Action & act) : Action(act) {}
$%5vJiuk // all the operator overloaded
fP{IW`t}] } ;
bl4I4RB $A>]lLo0 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
g7Z3GUCGL 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Hx ojxZwm @EUvx template < typename Right >
?nD]p! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
QMwV6cA {
h{CyYsQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CA,2&v" }
P8GGN vJ uL+'[i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
T_<: 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
p?x]|`M x^y&<tA template < typename T > struct picker_maker
-Vj112 fI {
c5t7X-L B typedef picker < constant_t < T > > result;
]{= qdgJ } ;
I<hMS6$<LE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,ydn]0SS {
Fc a_(jw typedef picker < T > result;
gr4JaV } ;
OdtS5:L q=+wQ[a< 下面总的结构就有了:
HLl"=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。
M|qJZ#{4> 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。
Zu/1:8x picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z xR 至此链式操作完美实现。
zq]:.s 8%^W<.Y r&nEM6 七. 问题3
g HKA:j`c 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。
kTo{W]9] Q6fPqEX= template < typename T1, typename T2 >
KwhATYWQb ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iLf*m~Q {
USbFUHdDc return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
v\Zq=,+ }
tdnd~ WSR &dJ\}O[r 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:
- _BjzA| n;~6'fxe template < typename T1, typename T2 >
~{[,0,lWU struct result_2
Z+Ppd=||, {
qz|xow/ns@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qj,^"rp1: } ;
sKDL=c;?j JO\KTWtjO 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?
zc!q a"4yM 这个差事就留给了holder自己。
yz_xWx#9 jW]Fx:mQi P.O/ZW>g template < int Order >
0]l9x} class holder;
7OLchf template <>
8V+ class holder < 1 >
zA@w[. {
dt(Lp_&v public :
{0Ej*% template < typename T >
>RKepV(X7 struct result_1
ux>LciNq {
_kQOax{c/ typedef T & result;
>`+lEob } ;
qEnmms 1 template < typename T1, typename T2 >
:A`jRe. struct result_2
=}[m_rp& {
l7uEUMV typedef T1 & result;
yeN(_t2. } ;
n$3w=9EX* template < typename T >
8PvO_Gz5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u1/q8'RW {
\D}$foHg return (T & )r;
4
zipgw }
n2&M?MGX template < typename T1, typename T2 >
WmZ,c_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*5R91@xt {
c_syJ< return (T1 & )r1;
y?8V'.f| }
LH>h]OTQF } ;
KZwzQ" Hl yb'v*B] template <>
RBOhV/f class holder < 2 >
kk+:y{0V {
[I%'\CI; public :
HG[gJ7 template < typename T >
txy'7t struct result_1
F1&7m
)f$l {
#L xfE<^ typedef T & result;
/{nZI_v# } ;
r }Nq"s< template < typename T1, typename T2 >
>I9|N}I
struct result_2
q%wF=<W {
z.
xRJ typedef T2 & result;
1DM$FG_Z- } ;
^%Fn|U\u template < typename T >
mcSZ1d~,( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gBE1aw; {
$lf\1)B~* return (T & )r;
cb9@
0^- }
;($ 3,d8 template < typename T1, typename T2 >
t)b
/c:ql typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6>-Gi {
zjwo"6c> return (T2 & )r2;
x DX_s:A }
R5'_il } ;
k1M?6TW& t:qPW<wc 9XW[NY#)# 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> >。
2Jn?'76` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f'B#h;` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0p!N'7N
`;#I_R_K return l(i, j) = r(i, j);
kl9<l* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1Yy*G-7} dF0:'y return ( int & )i;
Kw,ln<)2 return ( int & )j;
'K3%@,O 最后执行i = j;
{m5R=22^ 可见,参数被正确的选择了。
LX iis)1 ? p^ ':@= Y# ?M%I%j v*EErQML8b _@ @"' 八. 中期总结
cUM#|K#6 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:
Fj0h-7L 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}}~ t!/x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z;[Z'_B 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Rj{D#5 u"M^qRhD k0!D9tk *(]@T@yN wvg>SfV,e S:xG:[N@ 九. 简化
"=XRonQZ 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。
-xc'P,` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"Yf?33UNZ 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:
Qv:J#uVw?O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
m4kUA"n5 +-*/&|^等
^tKJ}} 2. 返回引用。
K9f7,/ =,各种复合赋值等
%TRH,-@3h 3. 返回固定类型。
"Kt[jV;6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8??%H7~ 4. 原样返回。
qGc>+!y operator,
<=7^D 5. 返回解引用的类型。
O8S"B6?$~' operator*(单目)
>l|dLyiae 6. 返回地址。
OX/}j_8E^( operator&(单目)
$)Pmr1== 7. 下表访问返回类型。
*`.4M)Ym~ operator[]
3ZU<u; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&y=~:1&f operator<<和operator>>
7q,M2v; ~`x<;Ts 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。
a]|k w4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<IL$8a )9JuQ_R template < typename Left >
+{S^A) struct value_return
ce P1mO {
*ocbV` template < typename T >
>VWH
bo struct result_1
#3act)m {
-QUvd1S40 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_fQBXG2 } ;
; 'J{ylRQ 9oA.!4q template < typename T1, typename T2 >
XDi[Iyj struct result_2
'^Ce9r} {
$N1UEvC%Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f;
1C) } ;
kKg%[zXS } ;
g>*t"Rf: y*Wl(w3 E-q*u(IW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m]NyEMYg l+1GA0'JP 下面我们来剥离functor中的operator()
|J#mgA}( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d^.fB+)A3 (l3P<[[? return l(t) op r(t)
sS|N.2* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\aG:l.IM0 return op l(t)
4l*4wx""v return op l(t1, t2)
W8
m*co return l(t) op
L'Fy\K\ return l(t1, t2) op
A_WtmG_9 return l(t)[r(t)]
&u/T,jy` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
zWh[U'6 ]o]*&[C 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
cCH2=v4hU 单目: return f(l(t), r(t));
pZ4]oK\* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
va/$dD9 双目: return f(l(t));
Zu/}TS9bi return f(l(t1, t2));
2!35Tj"RFE 下面就是f的实现,以operator/为例
$xf{m9 8 4W''j[Y/ struct meta_divide
*OQr:e<} {
G:2m)0bW template < typename T1, typename T2 >
;9hi2_luV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-v(.]`Wo&; {
&<E*W*b[ return t1 / t2;
w&7-:."1i }
8f<[Bu ze } ;
058+_xX Gq/f|43}@O 这个工作可以让宏来做:
@ 0RB.- zU9G:jH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Q7 Clr{& template < typename T1, typename T2 > \
C +%&!Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zU'\r~c 以后可以直接用
&&;ol}W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]'F{uDm[ 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
5Go&+|c vJ (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。。。)
}bVWV0Aeim -PSI^%TR# Uaho.(_GP 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
&ns !\! 89@e &h* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{g>k-. class unary_op : public Rettype
siHS@S {
Tej-mr3P Left l;
eswsxJ/! public :
Jn>7MuG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`!j|Ym XACbDKyS template < typename T >
<<da TQV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H3"[zg9L:a {
/QsFeH return FuncType::execute(l(t));
^ )Lh5 }
Xh/i5}5 t ,f4mFL0~N template < typename T1, typename T2 >
w`vJE!4B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iTt"Ik' {
wR?M2*ri return FuncType::execute(l(t1, t2));
oOhm`7iy }
e4V4%Qw } ;
AT:T%a:G? >69+e+|I $Wy7z^t 同样还可以申明一个binary_op
an 3"y6.8 NW`.RGLI< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xP.B,1\X class binary_op : public Rettype
,x?H]a) {
{g2cm'hD Left l;
IPU'M*|Q Right r;
.-;K$'YG public :
oVsj
Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FKd5]am L)'JkX J template < typename T >
u:pdY'`"# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
" -4V48ci {
P nsQ[}. return FuncType::execute(l(t), r(t));
oQC* d}_E} }
l[O!_bH 2roPZj template < typename T1, typename T2 >
x+vNA J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h94SLj] {
OYJy;u3" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{_1^ GIIS }
Z1FO.[FV } ;
zi23k= N7%+n*Z 5r<%xanXW/ 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\F}TE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Sq&*K9:z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
UAT46 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。
J'4{+Q_pa 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K,[g<7X5 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。。。
2*Uwp;0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O`O{n_o^u 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)
aC>r5b#: 下面是修改过的unary_op
TR rO- .9Bimhc6K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
0}q ij class unary_op
/>XfK,c- {
Z&=K+P Left l;
BBw`8! L`YnrDZK public :
=iRi9r'l ^Ois]#py unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GBvB0kC) c VuwBnQ.2k template < typename T >
V-CPq struct result_1
!W/O g 5n {
$Trkow%F] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=1lKcA[z } ;
g/so3F%v
. D5)qmu template < typename T1, typename T2 >
x{u_kepv[k struct result_2
?L#C'Lz2+ {
cD8.rRyD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q{!lLka } ;
M}}9 3O<<XXar template < typename T1, typename T2 >
qFW-
~T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^aDos9SyV {
?rWqFM:hb return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*9%<}z }
VG+Yhm<SL E$/`7p8) template < typename T >
3=)/-l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z-uJ+SA {
zzuDI_,/ return OpClass::execute(lt(t));
B4R!V!Z* }
'g#Ml`cm fyx-VXu } ;
TQ" [2cY AynWs5|z= |!dyk<}oIu 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
'/SMqmi 好啦,现在才真正完美了。
SxC$EQgL 现在在picker里面就可以这么添加了:
$I-$X? ExI?UGT template < typename Right >
3j0/&ON picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P6S^wjk {
<(?ahO5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y<k-dbr }
Gu~y/CE' 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。
N2;T\xx, |A7Yv :D-d`OyjG> Ka2U@fK" `8\pihww 十. bind
QY-P!JD 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。
>Fz_]z 先来分析一下一段例子
b`E0tZcJ B8Jev\_ ' rHkJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Iqe4O~) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%B3E9<9>U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;e()| 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。
BkA>':bUr 我们来写个简单的。
Uk-^n~y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jN 5Hku[? 对于函数对象类的版本:
tHXt*tzq dI-=0v-| template < typename Func >
w48T? struct functor_trait
q>r9ooN {
B c*Rn3i@ typedef typename Func::result_type result_type;
+KDB^{ } ;
:cG_aOkid 对于无参数函数的版本:
Q0,]Q ]_ -a]oN:ERb template < typename Ret >
3w
?)H struct functor_trait < Ret ( * )() >
c>!>D7:7 {
>t'/(y typedef Ret result_type;
]0xbvJ8oK } ;
`BMg\2Ud* 对于单参数函数的版本:
w@X<</` ]XJpy-U template < typename Ret, typename V1 >
jr*A1y* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'%V ;oJ" {
tn6\0_5n typedef Ret result_type;
kxhvy,t } ;
"X>Z!> 对于双参数函数的版本:
0+;.T1? /81Ux@,(e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`9s5 *;Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rgB`<[:b {
KKa"Ba$g typedef Ret result_type;
Bca\grA } ;
9,82Uta 等等。。。
??aOr*% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<QugV3e !a~>;+ template < typename Func >
d'kQE_y2. struct func_return
tu6c!o,@ {
7zVaj"N( template < typename T >
Bg"b,&/^u struct result_1
\UGs_5OT {
"xa<Q%hk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j?+FS`a! } ;
4bhm1Q st|$Fu template < typename T1, typename T2 >
bh6Mh<+ struct result_2
NV9D;g$Y {
m!|u{<,R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6t*pV
[ } ;
N/8qd_:8 } ;
2
Nr j@q r{#od
7; ub{<m^|) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gr4Hh/V }7g\1l\ template < typename Func, typename aPicker >
P@lExF*D1: class binder_1
`T{{wty {
`w@fxv Func fn;
)mB+#T<k- aPicker pk;
hp%|n:.G public :
4M6o+WV dU3UCD+2y template < typename T >
@mNf(& struct result_1
/.aZXC$] {
v~?d7p{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z\oq b)a } ;
"7JO~T+v &tj0Z: template < typename T1, typename T2 >
:w#Zs)N struct result_2
vy,ER< {
82YTd(yB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GW
?.b_6* } ;
z(:0@ 5 Ii?<Lz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TCX*$ac" *,%H1)Tj} template < typename T >
q<@f3[A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zKx?cEpE {
KR^lmN return fn(pk(t));
R KFz6t }
"e69aAA, template < typename T1, typename T2 >
XK`>#*"V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k*J}/HO {
2rB$&>}T return fn(pk(t1, t2));
TF}<,aR }
`5r*4N< } ;
^e"BY( d}EGI L
oe!@c 一目了然不是么?
`ihlKFX 最后实现bind
8do]5FE qmdl:J|? mv/'H^"[_ template < typename Func, typename aPicker >
8+k\0fmy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7
}4T)k(a {
.</d$FM JE return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I+kGEHO} }
8Focs p2
'VS!< 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ett%Y*D+J 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
AY5%<CWj8 94=Wy- 十一. phoenix
zy(sekX; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LcoJltY{5 Om0Z\GP= for_each(v.begin(), v.end(),
@.yp IE\ (
'v GrbmK do_
Y#V`i K [
jX-v9eaA cout << _1 << " , "
M`-#6,m3 ]
X~*1 .while_( -- _1),
u>
XCE|D* cout << var( " \n " )
+7U$qEG )
w=vK{h#8 );
fJBp,{0 yd$_XWp?\ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
KS!mzq- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
BD&JbH!( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
hk3}}jc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&p8b4y_ -M2c8P:.b <.HX_z3l template < typename Cond, typename Actor >
%"r3{Hs class do_while
(TM1(<j {
)o`|t Cond cd;
&|'1.^f@;E Actor act;
#K.OJJaG public :
12U1DEd>- template < typename T >
OC nQSkj struct result_1
a x4V( {
\L>3E#R-Q typedef int result_type;
RZ#b)l } ;
5<wIJ5t 1//d68*" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;{[&&qMwU wHq*)7#h# template < typename T >
>B<jR$`6@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WPs6)8 {
[#`)Bb&w do
5,cq-` {
J.W0F# ? act(t);
X,y0J }
.|^L\L(! while (cd(t));
1v)ur\>R return 0 ;
[`Seh $ }
\2KwF}[m } ;
48vKUAzx` S+
gzl#r )ZC0/>R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
BF{v0Z0/}k 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。
FBJw (.Jr 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。
ZjF5*A8l 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。
pKJ0+mN#" 下面就是产生这个functor的类:
3qwi)nm w/BaaF.0 _^]2??V template < typename Actor >
-7,xjn class do_while_actor
;*>Y8^K&Q {
EVZuwbO)| Actor act;
}iZO0C public :
2L Kpwz? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
L}NckL P>n}\"z4 template < typename Cond >
C +S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FC[8kq>Hk } ;
`1k0wT( d+[GMIxg MWTzJGRT 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
TR}ztf[e 最后,是那个do_
mucKmb/ [hC-} 9 "I+71Ce class do_while_invoker
}TE4)vXs {
7vO3+lT/Y; public :
S bI7<_ template < typename Actor >
uvC  const
9jW/" {
M9so3L<N0 return do_while_actor < Actor > (act);
$fZVh% }
w6FtDl$ } do_;
P(AcDG6K vdA3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U?BuV 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=E$Hq4I 最后来说说怎么处理break和continue
Ot,eAiaX 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。
$bSnbU< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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