一. 什么是Lambda
Y0s^9?* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A'[A!NL% 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,
R^1= :<)C P%ZWm=lg GdG%=+ |i|YlWQS class filler
?#04x70 {
T?AGQcG public :
Y1`. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
s$H5W`3 } ;
;lYO)Z`3\ }s}9@kl;& &CUkR6 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:
>x2T' <>j,Q 2i,Jnv=sR 'kH#QO\(e" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{H])Fob ZmmuP/~2K Tw!x* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
c}QQ8'_ y{j>4g$:z Qbv)(&i#~ Z
NCq/ 二. 战前分析
zN2sipJS8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
5VG@Q% 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
B@iIj<p~ #y>oCB`EM .*Hv^_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A]H+rxg /* --------------------------------------------- */
D|=QsWZI vector < int *> vp( 10 );
'O{hr0q} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k;LENB2iv /* --------------------------------------------- */
+s[(CI.b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/)oxuk&}c /* --------------------------------------------- */
LR9'BUfFv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(/@o7&>*50 /* --------------------------------------------- */
^+GN8LUs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?7G[`@^Y
/* --------------------------------------------- */
p%3';7W\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0HNe44oI+D fcw\`. oK(ua
<7PtC,74 看了之后,我们可以思考一些问题:
A)`M*(~ 1._1, _2是什么?
l@j!j]nE 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
k?J}-+Bm[| 2._1 = 1是在做什么?
@F3 d9t- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
.S?,%4v%% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|?g2k:fzB7 BwEL\*$g W]M[5p]* 三. 动工
N#[/h96F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$7BD~U k?S-peyRO )3G?5
OTS u[dI81` template < typename T >
VKR6 i class assignment
u"|.]r {
B"Fg`s+]U T value;
-C8awtbC public :
G 8NSBaZe assignment( const T & v) : value(v) {}
X;6X
K$" template < typename T2 >
)L#I#% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
97Q!Rot } ;
4e%SF|(Y'h %"KBX~3+Kj w^ DAu1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~&yaIuW< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x1Si&0T0P< ]h|GaHiE @NyCMe;] [n:R]|^a class holder
E3gQ`+wNg? {
`mWg$e, public :
9]7^/g*! template < typename T >
vkt)!hl ` assignment < T > operator = ( const T & t) const
q g%<>B&" {
tGf return assignment < T > (t);
:^ cA\2= }
%*s[s0$c } ;
\}<nXn! ]"YG7|E U Gm6^BYCk 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:
,$*IJeKx wiFckF/
static holder _1;
z!F?#L5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t;4{l`dk `[:f;2(@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ng-3|N 而不用手动写一个函数对象。
Pd@?(WQ ^$T>3@rDB G4=v2_] UnO -? 四. 问题分析
n=yFw\w' 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。
`Y(/G"] 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。
ChBZGuO: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
XS1>ti|< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/sYD+*a 下面我们可以对这几个问题进行分析。
a2g1 5;kM +q=/}| 五. 问题1:一致性
>yL8C:J9 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?|
7%?A0%>6G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'7E?|B0], ^ 5UIbA( struct holder
Qb SX'mx< {
c5t?S@b //
"0]i4d1l template < typename T >
V=
.'Db2D T & operator ()( const T & r) const
&]ImO
RN {
IRcZyry return (T & )r;
:Tjo+vw7$H }
&1VC0"YJWy } ;
>Vg<J~[g ^WVr@6 这样的话assignment也必须相应改动:
|#MA?oz3T JM!o(zbt template < typename Left, typename Right >
,I)/ V>u class assignment
?p}m[9@ {
mT)iN`$Y@ Left l;
OP>'<FK Right r;
fwOvlD&e public :
]^.#d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jLZ~9FXF2 template < typename T2 >
\a}%/_M\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ffSecoX } ;
+='.uc_ cQN}z
Ke 同时,holder的operator=也需要改动:
;up89a-,9 @y}1%{,% template < typename T >
R[Pyrs!H assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q,+d\-+ {
3g} ]nj:N return assignment < holder, T > ( * this , t);
%pV/(/Q }
EY&hWl*a^ W**a\[~$ 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。
&%INfl>o7. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G#K=n Qs*g)Yr return l(rhs) = r;
a[t2TjB 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。
~KCOCtiD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o,u-% Q;`#ujxL template < typename Tp >
CFn!P;.! class constant_t
7]G3yt-> {
X_"TG;*$ const Tp t;
]3C7guWz public :
hPH=.rX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UX(#C,qgG template < typename T >
9r8*'.K`Z const Tp & operator ()( const T & r) const
Q7f\ 5QjT {
A-4\;[P\ return t;
friNo^v& }
ci|6SaY* } ;
M"5,8Q`PkI +MXI;k_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_kgw+NA&-H 下面就可以修改holder的operator=了
wD"Y1?Mr \~U8<z template < typename T >
JZN'U<R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
41,Mt {
\u2p] K> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aQw?r }
<{7B ^' t&0pE(MO/ 同时也要修改assignment的operator()
"M1[@xog vMDV%E S1t template < typename T2 >
<+pwGKtD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3fM~R+p 现在代码看起来就很一致了。
gHA"O@HgDI >STWt>s 六. 问题2:链式操作
@)|62Dv / 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|%we@
E 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。
r#3(;N{= 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。
;#cb%e3 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。
ZB<goEg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
A2g+m g!cTG-bh>J template < typename T >
TDk' struct result_1
iIA&\'|;i {
'$;S?6$eW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5c!~WckbJ } ;
9SXFiZA(r DNC2]kS< 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:
8"Hy'JA$O {Jwh .bJ template < typename T >
(
{5LB4 struct ref
9}jF]P*Q {
[C9 ->`(` typedef T & reference;
ON\_9\kv } ;
'eZUNX template < typename T >
AWc7TW struct ref < T &>
YrL:!\p. {
,QdUfM typedef T & reference;
{-09,Q4[& } ;
IXe[JL: z* "zXLC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^ ,d!K2` ehV`@ss template < typename T >
V*2uW2\} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kR3g,P{L {
VkZrb2]v return l(t) = r(t);
>/Gz*. }
y}FTLX $ 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。
tQ&.;{5[f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:]v%6i. sjvlnnO 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
NVAt-u0LB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
yL7D;<!S& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u`O
xY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
P=OHiG\z 最后的布局是:
DKx8<yEky Add
py6|uGN / \
=rMT1 Divide 5
nm_]2z O / \
$0~H~- _1 3
4#1[i|:M 似乎一切都解决了?不。
MuQyHEDF 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。
uckag/tv 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。
$h"tg9L^) OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?~Fk_#jz,@ 6-c3v template < typename Right >
:GBWQXb G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3&^4%S{/ Right & rt) const
0,1:l3iu1M {
N.vt5WP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M,7A|?O }
0&mOu #l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E LZCrh6* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
3Un
q
9 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
n,q+EZd 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
}1VxMx@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]d=SkOq 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
4C\>JGZvq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}(4U7Ac ]h3<r8D_# template < class Action >
S='AA_jnw class picker : public Action
^I*</w8 {
/g BB public :
d!mtSOh picker( const Action & act) : Action(act) {}
ms@*JCL!t // all the operator overloaded
^V#9{)B } ;
.&:y+Oww~ >RZ]t[)y Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
{7.."@Ob<v 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`z=U-v'H)D O$%M.C' template < typename Right >
$O9Nprf picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
EnnT)qos {
YBqu7& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uLX5khQ }
l=,\ h& e33 j&:O Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>qk[/\^O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
rf^Q%ds Y_tLSOD#/ template < typename T > struct picker_maker
veIR)i@dx {
%xF
j;U? typedef picker < constant_t < T > > result;
azF|L"-RP } ;
(L} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
rH
Et]Xa {
FKRO0%M4}Z typedef picker < T > result;
#}*w &y } ;
,#:* dl 6;6a.iZ 下面总的结构就有了:
qkVGa%^ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
PLD6Ug picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
QWz5iM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a$H*C(wL 至此链式操作完美实现。
pESlBQ7{I =oQw?,eY
+y'V 七. 问题3
&D0suK# 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。
?0
93'lA K(@QKRZ7[ template < typename T1, typename T2 >
wTb7 xBI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Whp;wAz {
B7BXS*_b return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s3@sX_2 }
t>.1,'zb [!1z;
/ 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:
:ZG^`H/X1d \i_y(; template < typename T1, typename T2 >
db#QA#^S struct result_2
]k~Vh[[ {
NsDJq{ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`7_=2C } ;
Rj6:.KEJ GPlAQk 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?
:?W {vV 这个差事就留给了holder自己。
OjO$.ecT hd{Vz{;W ?|!167/O template < int Order >
/^ *GoB class holder;
3 d
$ template <>
_%^t[4)q class holder < 1 >
\)Jv4U\; {
&* GwA public :
!_0kn6S5 template < typename T >
LoZ8;VU struct result_1
mw0#Dhyy1= {
jusP
aAdW typedef T & result;
h<;kj#qbb } ;
b*$/(2"m template < typename T1, typename T2 >
~3-2Iu^F struct result_2
6!P];3&o\A {
^@f%A< typedef T1 & result;
0w^\sf%s } ;
ZK,}3b{ template < typename T >
M7z>ugk" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CY2DxP % {
.Rl58]x~ return (T & )r;
EGMj5@> }
18JhC*in template < typename T1, typename T2 >
0_b7*\x c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;4.D% {
<K4`GT"n return (T1 & )r1;
8qwc]f$.w }
DCS$d1 } ;
]}z;!D> :(tSL{FO template <>
q)JG_Y.p class holder < 2 >
K^z-G=|N {
qT]Bl+h2 public :
iw1((&^)" template < typename T >
pl62mp! struct result_1
[XFZ2'OO {
XP'Mv_!Z typedef T & result;
Zur7"OkQ } ;
OdX-.FFl template < typename T1, typename T2 >
CORX .PQ struct result_2
5MY+O\ {
V+M2Gf typedef T2 & result;
^$3 ~;/| } ;
'G z>X : template < typename T >
%-"? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_i [.5 {
pAg;Rib
return (T & )r;
*0bbSw1kc }
"aNl2 T template < typename T1, typename T2 >
.&2p Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m(JFlO {
xo{f"8}^ return (T2 & )r2;
rhFa rm4a }
U!m-{7s$ } ;
#sit8k`GR8 :&$4&\_F Bm%.f!` 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> >。
/bA\O
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-eAo3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L^PZ\OC q|m8G return l(i, j) = r(i, j);
9R.IYnq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(?-5p; wqo2iRql return ( int & )i;
?QO)b9 return ( int & )j;
Re?sopg0r 最后执行i = j;
20 gPx; 可见,参数被正确的选择了。
YN4P
>d 2 cfzLW( ]7kq@o/7 ;cZ9C 1 jeb<qi> 八. 中期总结
F= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|E@G sw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JA7HO| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6 .DJRY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2^Gl;3 +T[3wL~ @t`|w.]ml nut;ohIh xXO& -v{ 8 g'9( )& 九. 简化
2a*1q#MpAt 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。
lD2>`s5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Jl3l\I' 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:
L]0+u\( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IDBhhv3ak +-*/&|^等
+AyQ4Q(-o 2. 返回引用。
xMg&>}5 =,各种复合赋值等
MnFem $ @ 3. 返回固定类型。
r5[om$|* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"%ag^v9 4. 原样返回。
f
; |[ operator,
Y">tfLIL_ 5. 返回解引用的类型。
|w[}\#2 operator*(单目)
R@>R@V>c 6. 返回地址。
;nj 'C1 operator&(单目)
~bT0gIc 7. 下表访问返回类型。
hXS'*vO" operator[]
bf3LNV| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q3%a=ba)h operator<<和operator>>
9<<$uf.B 0<{/T*AU: 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。
mquna"}N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&dvJg 7=om / template < typename Left >
x[nv+n , struct value_return
l>"gO9j {
G%ycAm template < typename T >
.&7=ZY>E struct result_1
U._ U!U {
_wM[U`H}s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
k_V1x0sZ } ;
,Z_nV+l_ 8!>uC&bE8 template < typename T1, typename T2 >
DS>s_3V struct result_2
M;zRf3S {
: ` F>B typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
eHv~?b5l } ;
KGi@H%NN } ;
DWJ%r"aN ~'fa,XZ< BO[Q"g$Kon 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X_s;j5ur #CV(F$\1{ 下面我们来剥离functor中的operator()
2 )RW*Qu;+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ABhza| 4)2*|w return l(t) op r(t)
Ms1\J2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
* VW\ return op l(t)
ygpC1nN return op l(t1, t2)
d;lp^K
M return l(t) op
MBcOIy[&A return l(t1, t2) op
XP2=x_"y return l(t)[r(t)]
2!68W
X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
+6<MK; LDV{#5J 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:
\07Vh6cj 单目: return f(l(t), r(t));
r\],5x'xSu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~R)w
9uq 双目: return f(l(t));
0 {{7 " return f(l(t1, t2));
]CC~Eo-%- 下面就是f的实现,以operator/为例
w?M*n<)
O +\Q6Onqr struct meta_divide
.E;6Xx_+r {
7M;Y#=sR template < typename T1, typename T2 >
8x,;B_Zu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9U}EVpD {
(-dJ0!
return t1 / t2;
qwFn(pK[ }
m$LZ3=v%8 } ;
W\~ZmA. "r"]NyM 这个工作可以让宏来做:
R<UjhCvx. aE{b65'Dt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"6KOql3 template < typename T1, typename T2 > \
Cc Ni8Wg_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sef!hS06 以后可以直接用
't)j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
fE7WLV2I> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
eA4*Be;9e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
m(OBk;S~ k}T~N.0 jHz] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
gP1$#KgU svo^#V~h' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;prp6(c class unary_op : public Rettype
`}Q;2 F {
5,Q('t#J Left l;
8#Z$}?W public :
e:7aVOm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q ^ 39Wk@ uDoSe^0 template < typename T >
fs)O7x-B( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9(X
*[X# {
%;W8; return FuncType::execute(l(t));
-;~_]t^a }
wkm
SIN: ^E:;8h4$9 template < typename T1, typename T2 >
.!6ufaf$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T3?kabbF {
N@d4) return FuncType::execute(l(t1, t2));
in+`zfUJ9 }
{?L}qV } ;
JK_$A;Q &P+cTN9) 4P:vo $Cy 同样还可以申明一个binary_op
Sr+1.77} =)I{KT:y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O/-OW: 03 class binary_op : public Rettype
3QR-8 {
3K0J6/mc Left l;
fV5#k@,") Right r;
15s?QSKj public :
1gm{.*G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V&}Z# 9Dx f
Fz8m template < typename T >
jcG4h/A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7olA@;$ {
DHJnz>bE return FuncType::execute(l(t), r(t));
4PF4# }
X|q0m3jt rU~"A template < typename T1, typename T2 >
GYs4#40 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4%6Q+LS']Q {
1bDc ct return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]D]K_`!K }
;;`KkNysm } ;
<_Lo3WGwc )eG&"3kFe! oDP|>yXC) 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
}`g*pp* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Anm5Cvt;i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ux<h`
s 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。
Fwqv1+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
z"H%Y8 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。。。
Ud9\;Qse 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]E3g8?L 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)
;kF p)*i 下面是修改过的unary_op
23fAc"@ B 9"aTF,'F/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
G^OSXf5 class unary_op
M<L<mP} {
i@;a%$5 Left l;
u}h'v&"e, tvH)I px public :
>L(F{c: VuR BJ2D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x$p\ocA J+4uUf/d! template < typename T >
Q:LuRE!t struct result_1
Umd!j, {
S:j0&* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*Xo f;)Z^ } ;
";xEuX
Ay`a>:p template < typename T1, typename T2 >
<wA_2S
Y struct result_2
$k?L?R1 {
>*(>%E~H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M]{!Nx } ;
sd6Wmmo #}Cwn$ template < typename T1, typename T2 >
0t&H1xsxX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sg y {
\X`P
W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^
Q}1&w% }
zhe5i;M -I*A `M template < typename T >
kr/h^e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
loB/w{r*x {
WI9.?(5q return OpClass::execute(lt(t));
i_@RWka< }
i@6
/# r]S9z } ;
,ym;2hJ %!S !RD,:\5V 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
4s8E:I=K 好啦,现在才真正完美了。
^`7t@G$ D 现在在picker里面就可以这么添加了:
t<7WM'2<y 7AiCQWf9 template < typename Right >
[ bW=>M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`3KprpE8v {
L_r &'B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CvJm7c }
^m=%Ctu# 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。
>KPJ74R kA_3o)J yM2&cMHH~ l_%~X9" l.juys8s 十. bind
85
hYYB0v 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。
jJvNN -^ 先来分析一下一段例子
Y Pc< 8iN As#s o~K 2K5I int foo( int x, int y) { return x - y;}
-(.7/G'Vk> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
57>ne)51 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_ XZ=4s 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。
h"ylpv+ 我们来写个简单的。
OKVYpf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{+:XVT_+ 对于函数对象类的版本:
&>{>k<z sdWl5 " template < typename Func >
:c t+.# struct functor_trait
j1<1D@UO {
{p
0'Lc<3n typedef typename Func::result_type result_type;
l/^-:RRNKi } ;
8957$g 对于无参数函数的版本:
v~Qy{dn
P zTB9GrU template < typename Ret >
E2|iAT+=. struct functor_trait < Ret ( * )() >
obq}# {
M<unQ1+wh typedef Ret result_type;
+a-@
!J~: } ;
-/%jeDKp 对于单参数函数的版本:
Jf$wBPg pG6-.F; template < typename Ret, typename V1 >
~S6 {VK. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B6\VxSX4{ {
(Y)h+}n5N typedef Ret result_type;
?m1$*j } ;
]LTc)[5Zj 对于双参数函数的版本:
uN
62> %Z yPK,(" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1,QZnF!.x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z-5#bOABW {
0)5Sx /5' typedef Ret result_type;
17)M.(qmuP } ;
5-HJ&Q 等等。。。
kVnyX@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
b]BA,D4 7V
(7JV<> template < typename Func >
=bWq 3aP)P struct func_return
}!V<"d,! {
%}XMhWn{ template < typename T >
}dJ ~Iy struct result_1
8
-;ZPhN& {
3gy;$}Lq T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N RSse" } ;
QV$dKjMS B5HdC%8/} template < typename T1, typename T2 >
vXyo struct result_2
f+Me dc~ {
xm5FQ) T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0t?<6-3`/ } ;
K=TW}ZO } ;
i%PHYSJ. YBIe'(p MIF[u:& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Az9J{) &6=ZT:.6Te template < typename Func, typename aPicker >
#0^3Wm`X; class binder_1
\BaN5+B6 {
',`4 U F Func fn;
J 7;n;Mx aPicker pk;
V
C'-h~ public :
!a(qqZ|s 0Y*gJ!a template < typename T >
{mnSTL` struct result_1
dG>Wu o {
|/=p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q
EGanpz } ;
({kGK0 S aet";pf` template < typename T1, typename T2 >
H0 n@kKr struct result_2
Qfu*F} {
2G5!u) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ku9FN } ;
X /,1] gc7:Rb^E5t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Rn(F#tI I+?$4SC template < typename T >
:'rZZeb' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FJ,\?ooGf {
*5'6E' return fn(pk(t));
>\x_"oR }
pD_eo6xX template < typename T1, typename T2 >
|DPpp/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_&Uo|T {
M(WOxZ8 return fn(pk(t1, t2));
`(Q_ 65y }
bc=u1=~w } ;
VueQP| @1-GPmj- d>b,aj( 一目了然不是么?
NT9- j#V 最后实现bind
!QW 0 _KhEwd ]#-/i2-K template < typename Func, typename aPicker >
i2}=/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5A]LNA4i {
`MYK XBM return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m>-^K }
u3i|}` "ko?att~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
M3;v3
}z<- 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
?]:EmP g yH7((#i 十一. phoenix
?)o4 Kt'h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
t k/K0u >;&V~q:di for_each(v.begin(), v.end(),
{p*hN i)0 (
yH"$t/cU"R do_
i&'^9"Z)O [
[FV=@NI cout << _1 << " , "
CbH T # ]
$h]Y<&('G .while_( -- _1),
uZ`d&CEh cout << var( " \n " )
xBE
RCO^ )
UFIAgNKl );
qqt.nrQ^ NZ+?Ydr8k 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
'oHOFH9:{b 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
k E#_Pc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L[D/#0qp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;$tv8%_L[ q~'
K9 Jyz$&jqyr' template < typename Cond, typename Actor >
EBDC '^ class do_while
$7gB&T.x {
uM#U! Cond cd;
J,0WQQnb Actor act;
q%kj[ZOY$] public :
7MuK/q. template < typename T >
o!l3.5m2d struct result_1
3VRZM@i {
Eagmafu typedef int result_type;
B-ri}PA } ;
ZaUcP6[h ?m9UhLeaS= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Va/@#=,q] K,C$J
I template < typename T >
^2;(2s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hA1gkEM2o {
{7![3`%7 do
{?>bblw/d {
AR+\uD=\I- act(t);
s?G'l=CcKu }
sAjKf\][ while (cd(t));
5nxS+`Pn.) return 0 ;
N9JgV,` }
Xx y
Bg!R } ;
& L.PU@ XC/]u%n8]( X\3,NR, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
LcpyW=)}"V 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。
n2y/zP>TC 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。
Z*vpQBbu 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。
d[>N6?JA/ 下面就是产生这个functor的类:
+zVcOS*- +.gf]| sQ>B_Y! template < typename Actor >
b!^M}s6 class do_while_actor
=@1R ozt {
;*)fO?TG) Actor act;
e0|_Z])D public :
e1 {t0f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B~_,>WG cpF1Xp vT template < typename Cond >
|?fW!y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CNpe8M=/3 } ;
HV$9b~( z7@(uIl=X Ah" 'hFY 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4*D fI 最后,是那个do_
Kixr6\ Q0L@.`~ m>abK@5na class do_while_invoker
7{Ki;1B[w {
&Xn8oe public :
V'Z&>6Z template < typename Actor >
68J 9T^84 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
94p:| 5@ {
/mMAwx return do_while_actor < Actor > (act);
F; MF:;mM }
M8#*zCp{5 } do_;
!HdvCYB> 1o;g1Z/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n2jvXLJq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r{_B: 最后来说说怎么处理break和continue
V&mH#k 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。
0U~;%N+lv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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