一. 什么是Lambda
J%}9"Q5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5y-8_)y8o 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,
-wv5c 7.g)_W{7} X{KWBk.1 ?g9mDe;k class filler
E)z[@Np {
JA0$Fz public :
m| 8%%E}d void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$Gt1T[:QUX } ;
D>"U0*h *I,3,zO 8&snLOU
-Q 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
E/ %S0 tk3%0XZH 6&V4W"k \;AW/&Ea for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~um+r],@@ ;m6Mm`[i< BkfWZ O{7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\bAsn89O E><!Owxt/ 2B&Yw .s$#: ls? 二. 战前分析
^,S\-Uy9 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。
8qwc]f$.w 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
DCS$d1 ]}z;!D> :(tSL{FO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q)JG_Y.p /* --------------------------------------------- */
cy)b/4h@ vector < int *> vp( 10 );
iw1((&^)" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Yc;cf%c1 /* --------------------------------------------- */
T{=.mW^ x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N}{CL(xi /* --------------------------------------------- */
/E>z8J$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,Nl]rmI /* --------------------------------------------- */
aIaydu+ \ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e
iS~*@ /* --------------------------------------------- */
x" 21 Jh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A6w/X`([O ~:7AHK2
PRmZ3 =uKGh`^[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
_i [.5 1._1, _2是什么?
pAg;Rib
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。
*0bbSw1kc 2._1 = 1是在做什么?
"aNl2 T 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。
`K[:<p} 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。
tm\ <w H wqDRFZ1*P g*8LdH6mq 三. 动工
b:fy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'>FJk`iI H8yc< KLBV(`MS -,jJ{Y~ template < typename T >
YLk; ^? class assignment
Mi'Q5m {
lh`inAt)" T value;
A(AyLxB47* public :
n0:+D
R assignment( const T & v) : value(v) {}
Zrfp4SlZZ template < typename T2 >
U|odm 58s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m'1NZV%# } ;
#|^7{TN
5r/QPJ<h 6suB!XF; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Bv"Fx*{W 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WH :+HNl1d L;.6j*E* X70 vDoW ~h -G class holder
5n;|K]UW {
Avw"[~Xd public :
9[5NnRv$P template < typename T >
.FK'TG assignment < T > operator = ( const T & t) const
&B3Eq1A {
{y0*cC return assignment < T > (t);
:K{`0U&l5 }
(\FjbY9& } ;
}|f\'S (_]{[dFr% IBl}.o&]B# 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
R7T"fN %kD WUJZ static holder _1;
AF
D/
J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
77/y{#Sk +Cx~4zEq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sw*k(i 而不用手动写一个函数对象。
a AYO(;3 (omdmT%D r5[om$|* q p|T,D% 四. 问题分析
,G1|]
~ 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。
q,d]i/T 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。
xt
+fuL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i2b\`
805 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;nj 'C1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~bT0gIc y<PPO6u7 五. 问题1:一致性
XRs/gUT 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?|
)?'sw5C 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,)V*xpp +`f gn9p struct holder
.}ZX~k&P {
*Q=-7am //
F']Vg31c template < typename T >
6 6x} |7
T & operator ()( const T & r) const
LYh5f# {
P;KbS~ SlC return (T & )r;
[OG-ZcNu? }
aVuan&]*= } ;
Cd#*Wp)s f&`v-kiAn= 这样的话assignment也必须相应改动:
)Tngtt D 9 N=KU template < typename Left, typename Right >
[gzU/: class assignment
c%pW'UE& {
CCq<y Left l;
e^~t52] Right r;
9b]*R.x:$& public :
~QBf78@Gf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$';'MoS template < typename T2 >
S,AZrgh,"X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$$ _ uQf } ;
hl}#bZ8] \+GXUnkj 同时,holder的operator=也需要改动:
)2YU| \Qk:\aLR template < typename T >
y(.WK8
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!nVX .m9 {
IvIBf2D;Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
NL&g/4A[a }
l[G,sq" |BH,
H 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。
k`)LO`)) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
M#S8x@U pI(FUoP^ return l(rhs) = r;
>jl"Yr# 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。
a^[io1}- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\<lV), 0 {{7 " template < typename Tp >
]CC~Eo-%- class constant_t
w?M*n<)
O {
+\Q6Onqr const Tp t;
.E;6Xx_+r public :
od^ha constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
QH\*l~;B\ template < typename T >
^fK8~g;rB const Tp & operator ()( const T & r) const
I]SR.Yp% {
vA`[#(C return t;
5tq$SF42X }
MiRH i<g0 } ;
\TMRS( <S$y=>.9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w5n>hz_5 下面就可以修改holder的operator=了
nj7Ri=lyS Z/-%Eb]L1 template < typename T >
\
vJ*3H6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vy|}\%*r~ {
* y(2BrL> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T82=R@7 }
SmR*b2U [c86b 同时也要修改assignment的operator()
) 0}o bPp LiV]!*9$KG template < typename T2 >
>^InNJd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u]dpA 现在代码看起来就很一致了。
Z,iklB- yAi4v[ 六. 问题2:链式操作
T}!7LNE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*DNH_8m 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,+'f unH 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ZN4&:9M 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_cGiuxf
# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_l8oB) IL%&*B template < typename T >
W2^eE9 struct result_1
aO<d`DTyJ {
nAts.pVy" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V|a59[y? } ;
9h0|^ttF > %Y#(_~a 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
nQ~q-=,L uwQ4RYz template < typename T >
,MvvW{EY struct ref
MPL2#YU/a {
/ TJTu_# typedef T & reference;
\'p7,F{:>5 } ;
W}=2?vHV= template < typename T >
EvECA,!i struct ref < T &>
y4?>5{`W {
R,^FJ typedef T & reference;
,*lK4?v } ;
%xk]y&jv M]_vb,=1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\Fj4Gy?MW qob!!A14p template < typename T >
d,0pNav) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A23 Z)` {
Ys3C'Gc return l(t) = r(t);
G:&Q)_ }
l{pF^?K 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Z$hxo)| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U)l>#gf8 /KV@Ce\ 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
dkn_`j\v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?PQiVL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
c`jTdVD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qzmZ/z96 最后的布局是:
OB^ Add
&a(w0< / \
x
p$0J<2 Divide 5
^IId
=V=2 / \
3&*%>) _1 3
D0]9
-h 似乎一切都解决了?不。
EnUo B< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p_nrua? 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
#]'V#[;~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
[a
Z)*L
; u}h'v&"e, template < typename Right >
a3)#tt=rA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qqAsh]Z Right & rt) const
u,]yd* {
3z ry %qV= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@Uu\x~3y }
x~z 2l#ow 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ZN1p>+oY! XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
NR [VGZj 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
hPH7(f|c{g 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
GJ$,@ 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。
g-s@m}[T 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?
V:+bq` 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:
0CR;t`M@ ;|%r!!#-t template < class Action >
I"!{HnSG` class picker : public Action
:({<"H)!' {
4CCux4)N public :
0k>&MkM\^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
6]3ZUH; // all the operator overloaded
&sWyh[`P } ;
PLyu1{1"z _aGdC8%[ 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。
{+EPE2X=C 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:
i_@RWka< i@6
/# template < typename Right >
r]S9z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,ym;2hJ {
#(H_w4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R}VL UL$ }
uj@<_|7 -a[{cu{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&|4Uo5qS=Z 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。
LNb![Rq 4tU~ ^z template < typename T > struct picker_maker
Y[DKj!v {
,+RO 5n typedef picker < constant_t < T > > result;
N'1~ wxd } ;
Dfo9jYPf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
D^{:UbN {
Z^l!y5s/H typedef picker < T > result;
ChGM7uu2 } ;
gK( 4<PO' !O-+h0Z 下面总的结构就有了:
@FV;5M:I 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。
.g~@e_;): 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。
a\w|tf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\2,18E 至此链式操作完美实现。
(AYS>8O& 1sjn_fPz U!5*V9T~J 七. 问题3
(n/1:' 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。
)8SP$ {+:XVT_+ template < typename T1, typename T2 >
&>{>k<z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sdWl5 " {
:c t+.# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j1<1D@UO }
{p
0'Lc<3n B>ZPn6?y 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:
A&F4;>dms Y
zS*p~| template < typename T1, typename T2 >
D3{lyi|8 struct result_2
;Y^RF?un {
l,FoK76G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@45 H8|:k } ;
+df?N
e 63|Z[8 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?
hhGpB$A 这个差事就留给了holder自己。
%b;+/s2W j!\0Fyr u2]g1XjeG template < int Order >
#:|?t&On class holder;
JZzf,G: template <>
hH}/v0_ jb class holder < 1 >
'.yWL {
&|'6-wD. public :
a7\L-T+ template < typename T >
XB-|gPk struct result_1
j*4S] ! {
`uA&w}(G typedef T & result;
Nh9!lB m*] } ;
]ECZU template < typename T1, typename T2 >
}!V<"d,! struct result_2
!d.>r
7w {
!^fR8Tp9 typedef T1 & result;
sVd_O[ } ;
z|*6fFE template < typename T >
L0b]^_tI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}27Vh0v {
Vor9
?F&w return (T & )r;
IGT_
5te }
:QV6z*#zD template < typename T1, typename T2 >
ukf\* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~^~RltY {
FM"BTA:C return (T1 & )r1;
~#_$?_/( }
lMez!qx,= } ;
5,BkwAr+6[ T1HiHvJ template <>
Xl6ZV,1=n7 class holder < 2 >
0DIM]PS {
kZ-~
;fBe public :
w s>Iyw.u template < typename T >
}#>d2 =T$ struct result_1
n "KJB {
_np>({ typedef T & result;
Uv`v|S:+2 } ;
jjT2k template < typename T1, typename T2 >
KH>sCEt struct result_2
9c}]:3#XO {
,
)pt_"-XA typedef T2 & result;
:YXQ9/iRr } ;
Qfu*F} template < typename T >
2G5!u) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ku9FN {
X /,1] return (T & )r;
>m6,xxTR }
Rn(F#tI template < typename T1, typename T2 >
I+?$4SC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u$,Wyi )L {
rI66frbj return (T2 & )r2;
JvJ!\6Q@ }
T>Rf?%o } ;
+Y9D!=_lj -_*XhD B
m@oB2x) 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> >。
TgE.=` "7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f9XO9N,hE: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:G=1$gb rn[}{1I33Q return l(i, j) = r(i, j);
4i\aW:_'i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^=Tu>{uD h8= MVh(I return ( int & )i;
<T.#A8c return ( int & )j;
C\2 >7 最后执行i = j;
UFAMbI 可见,参数被正确的选择了。
hPi
:31-0 27YLg c *o\Y~U-so dms:i)L2 zV(tvt 八. 中期总结
i~Ob( YIH 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
2N8sq(LK{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^@LhUs>3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)tI2?YIR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JvWs/AG1 ah"MzU) O{cGk:
y q{Ta?|x# awSS..g}L a0/n13c?G 九. 简化
3G/ mB 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
^%8Hvy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iMeRQYW 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
c;8"vJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-f;j1bQ +-*/&|^等
5nM9!A\D 2. 返回引用。
>-|90CSdSJ =,各种复合赋值等
<
J<;?%] 3. 返回固定类型。
ZJI1NCBZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=.f +}y 4. 原样返回。
-}qGb}F8! operator,
N7HbOLpM 5. 返回解引用的类型。
6[3Ioh operator*(单目)
]T3BDgu%& 6. 返回地址。
A]O5+"mc operator&(单目)
Yx}"> ;\ 7. 下表访问返回类型。
?(NT!es operator[]
5IE+M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
uM#U! operator<<和operator>>
J,0WQQnb q%kj[ZOY$] 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。
7MuK/q. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o!l3.5m2d Xm^h5jAr template < typename Left >
_Dcc<-. struct value_return
xlPcg7 {
K.iH template < typename T >
Yr"!&\[oz struct result_1
q{De&Bu {
",aT<lw. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qp~4KukL } ;
(|a$N.e&K x+*L5$;h template < typename T1, typename T2 >
o~.o^0Y struct result_2
$YGIN7_Gg {
U3|&Jee typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y%IG:kZ, } ;
@(,{_c] } ;
z^a!C#IX ),y!<\oQ rm)SfT< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!8" $d_=h T?]kF- 下面我们来剥离functor中的operator()
#-gGsj;F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&t*8oNwSs TH(Lzrbg return l(t) op r(t)
Ky'3z" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
THbtu*El return op l(t)
32bkouq return op l(t1, t2)
]g8i>,G return l(t) op
gM;) return l(t1, t2) op
$`XN return l(t)[r(t)]
FG;<`4mY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B=Zukg1G hV>4D&< 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:
@cS1w'= 单目: return f(l(t), r(t));
sx-Hw4.a" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I"F
.%re 双目: return f(l(t));
-M>K4*%K return f(l(t1, t2));
5}d/8tS 下面就是f的实现,以operator/为例
SN[L4}{ '!yS72{$2 struct meta_divide
/50g3?X, {
Q0L@.`~ template < typename T1, typename T2 >
m>abK@5na static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7{Ki;1B[w {
P"V{y|2 return t1 / t2;
,.6J6{ }
}W__ffH } ;
J2oWssw" I", &%0ycm 这个工作可以让宏来做:
[ n0##/ _@BRpLs:4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
* Y%<b86U template < typename T1, typename T2 > \
XYK1-m}2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
A'~%_} 以后可以直接用
MR?*GI's DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
[B"dH-r7 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
Uaus>Frx.T (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。。。)
}:RT,< EZ%w= 6=G~6Qu 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
v ]/OAH6D *gM,x4 Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[w+h-q class unary_op : public Rettype
7g A08M[O {
_4.]A3;} Left l;
>op:0on]} public :
m?D
<{BQ; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tp6csS,
c%AFo]H template < typename T >
t
g
KG& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4GU/V\e| {
eq@am(#&kY return FuncType::execute(l(t));
<THZ2`tTK3 }
d}{LM!s 7xv4E<r2 template < typename T1, typename T2 >
Z>(r9R3{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z.2r@Psk {
(|0.m8D~D return FuncType::execute(l(t1, t2));
BR& Aq }
k#axt
Sc } ;
Snc;p X(Y#9N" 9n1ZVP.ag 同样还可以申明一个binary_op
1HMUHZT ^_v[QV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1EVfowIl class binary_op : public Rettype
H2_/,n {
"\e:h|
.G Left l;
,4[dLWU Right r;
H&M1>JtE public :
l , ..5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8zY)J # 93j{.0]X template < typename T >
;HDZ+B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v?L {
\[yr=X return FuncType::execute(l(t), r(t));
ipobr7G.SD }
z
v>Oh# (S`6Q template < typename T1, typename T2 >
aX;A==> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U&X2cR &a {
SxJ$b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
CE uWw:) }
C5|db{=\.* } ;
`H\)e%] 69-:]7.g HTV ~ ?E 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
e+. \pe\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
afHaB/t{R DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#EDEYEW7 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。
>{C\H.N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`0{ S3v 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。。。
]dSK
wxk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/.Fj.6U5 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)
pj0fM{E 下面是修改过的unary_op
03k?:D+5 qj!eLA-aD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*RWm47 class unary_op
*FK`&(B+} {
ib$nc2BPb Left l;
T-gk <V } XR:2 public :
"7,FXTaer MV0Lq:# N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ql %qQZV c0_E_~ template < typename T >
`]=oo%(h struct result_1
C$d>_r {
uLQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DWU`\9xA* } ;
\,&9 ~6aCfbu%V template < typename T1, typename T2 >
L?5f+@0. struct result_2
EpYy3^5d {
;
A,#;%j typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;@3FF } ;
1[;;sSp `_vB+a template < typename T1, typename T2 >
P[ r];e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C3'rtY. {
(;_FIUz0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aG+j9Q_ }
mee$"Y (=4W-z7 template < typename T >
\4d.sy0&>- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EW<kI+0D {
!#2=\LUC return OpClass::execute(lt(t));
FLZWZ; }
S4CbyXW ln!'_\{ } ;
k]A8% z 7.Kc:7 #A7jyg": 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
C?4JXW 好啦,现在才真正完美了。
Hr<o!e{Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
px;/8c- en F :>H4 template < typename Right >
(1R?s>3o picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L!Cz'm"Nl {
S8d8%R~1=h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5kypMHJm }
nmU_N:Y 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。
Lw1EWN6}_& .|qK+Hnc h}`!(K^;3 JAjmrX 'XrRhF
( 十. bind
4+;$7"fJ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
fBn"kr; 先来分析一下一段例子
4Y> Yi*n (-77[+2 Ny- [9S-< int foo( int x, int y) { return x - y;}
YevyN\,}V! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
M:KbD| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g7V8D 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
l_'[27 我们来写个简单的。
v1JS~uDz 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7dG79H 对于函数对象类的版本:
*OJ/V O h%; e0Xz| template < typename Func >
J5p"7bc struct functor_trait
Y9=K]GB
{
57a2^ typedef typename Func::result_type result_type;
b-U
eIjX } ;
IQ<MyB( 对于无参数函数的版本:
9^"b*&>P }?F`t[+ template < typename Ret >
%3q0(Xl struct functor_trait < Ret ( * )() >
im} ?rY {
0P^L }VVX typedef Ret result_type;
s>k Uh } ;
DS-0gVYeDW 对于单参数函数的版本:
u]
:m"LM 9SlNq05G7 template < typename Ret, typename V1 >
@E( 7V(m/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
RIu~ @ {
/-bF$)vN typedef Ret result_type;
E:zF/$tG } ;
p.}Ls)I 对于双参数函数的版本:
'7wd$rl ih,%i4<}6m template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ah
@uUHB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!Fo*e {
M.-"U+#aD typedef Ret result_type;
<IW#ME } ;
iovfo2!hD 等等。。。
09A
X-JP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F' U 50usV |@ ,|F:h<M template < typename Func >
73{'kK struct func_return
Q9}dHIe1E {
5D M"0 template < typename T >
8}H1_y-g[ struct result_1
mk7&<M {
O#wpbrJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|qZko[W}= } ;
PB%-9C0 Go,N>HN template < typename T1, typename T2 >
WN(ymcdYB struct result_2
h)~=Dm {
SN4Q))dAU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`%+ mO88o } ;
]E =Iu } ;
*Av"JAX XwV'Ha %r&-gWTQ, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4Mk-2 Dx gaA<}Tp, template < typename Func, typename aPicker >
s9dO,FMs0t class binder_1
yc|VJ2R* {
1@u2im-O Func fn;
k = ?h~n0M aPicker pk;
WI]o cF public :
2G$SpfeIu pg]BsJN template < typename T >
,-x!$VqS struct result_1
tm7u^9] {
$/6;9d^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zlR?,h-[3 } ;
SIBoCs5 qV5DW0. template < typename T1, typename T2 >
`eu9dLzH struct result_2
cA6lge<{~ {
8M@BG8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
kB5.(O } ;
$gBd <N9|c d #jK=:eK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z|RY2P>E WyP W* template < typename T >
[AV4m
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=^
T\Xs;GK {
NEa>\K<\ return fn(pk(t));
r>bJ%M} }
N'xSG`,Mg template < typename T1, typename T2 >
(E]!Z vE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k6=nO?$ {
`9k0Gd return fn(pk(t1, t2));
0Z{j>=$ }
npRSE v } ;
Be+0NXLVy t>8XTqqi OFje+S 一目了然不是么?
1Bxmm# 最后实现bind
r!
Ay:r Y.^=]-n, dMR3)CO template < typename Func, typename aPicker >
lI>SUsQFfm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a<]B B$~ {
9n}p;3{f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!|c|o*t{ }
+2 Af&~T _)]CzBRq\6 2个以上参数的bind可以同理实现。
R *F l8
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
xq"Jy=4Q* ^&g=u5
d0 十一. phoenix
wcDRH)AW. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<3,<\ub b,8{ X< for_each(v.begin(), v.end(),
q&:=<+2" (
.xBu-?6s6 do_
a1Qv@p^._b [
xeGb?DPu cout << _1 << " , "
\c^45<G2qA ]
V]90 .while_( -- _1),
OzC\9YeA cout << var( " \n " )
\=>H6x]q )
^k<oT'89 );
%/updw#{B OT&k.!= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Y2'cs~~$Ce 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
]~Y<o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ExRe:^yU\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;2Q~0a| vX ] Gf4, 3j3N!T9 template < typename Cond, typename Actor >
Fv<`AU class do_while
r1fGJv1!o {
B7]MGXC Cond cd;
P'Q+GRpSw Actor act;
D-N8<:cA public :
H.UX,O@ template < typename T >
[V:\\$ struct result_1
2k<;R': {
fA89|NTSUh typedef int result_type;
|r bWYl.b } ;
{/pm<k= zRPeNdX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vB+ ' Zdn~`Q{ template < typename T >
"1,pHR-+R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0T46sm r {
'fPdpnJ< do
r [K5w {
MX+Z ? act(t);
"+unS)M;Y }
;t+ub8 while (cd(t));
jbR0%X2 return 0 ;
E\C9|1) }
K(q-?n`< } ;
*YlV-C<}W" >$ 2V%}; "le>_Ze_>| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p0pWzwTG3 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。
@}kv-* 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。
h>Hb`G< 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。
-1J[n0O. 下面就是产生这个functor的类:
MMj9{ou tr7<]Hm: a. z;t8 template < typename Actor >
5ms""LD/ class do_while_actor
8n>9;D5n {
XQS9,Hl Actor act;
8.[SU public :
-I=l8m6L do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
K#"O
a
h $1v&azM. template < typename Cond >
6&/T@LQYrh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`hb%+-lj+ } ;
B7!3-1<k> QVtQx>K` &-;5*
lg)0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8Ac:_Zg 最后,是那个do_
-a-(r'Qc( rdJR 2 _8E/)M class do_while_invoker
Z4\=*ic@ {
#B\"'8# public :
RU\/j%^ template < typename Actor >
=AuR:Tx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k1!@^A {
Sy
'Dp9!| return do_while_actor < Actor > (act);
BT(CM,bp }
rOVVL%@QqJ } do_;
[ 1u-Q%?# Gn&4V}F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!@v7Zu43, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@mfEKU! 最后来说说怎么处理break和continue
^f(@gS}? 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。
V 0rZz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]