一. 什么是Lambda
/E6)>y66 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1RkN^FZOxq 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,
e{8C0= L4iWR/& whI4@# HVM%B{( class filler
I(6%'s2 {
LNL}R[1( public :
*RY}e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g!0
j1 } ;
h),;j`PrC xbiprhdv ?"b __(3 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:
>Iij,J5i v8-szW). dwn|1%D 8i6iynR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c<1$zQY! u/tJ])~@ o9sQ!gptw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GVT 6cR !MSa - 9No6\{[M
n[/D>Pi 二. 战前分析
l"8g9z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
88u[s@ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
QmBHD;Gf t(}Y /' #|\|G3Si
% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WGV]O| /* --------------------------------------------- */
{Lju7'5L vector < int *> vp( 10 );
wW TuEM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;)rhx`"n /* --------------------------------------------- */
z{R
Mb sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&Zz&VwWR /* --------------------------------------------- */
8h
ol4'B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iu{y.}? /* --------------------------------------------- */
@G&oUhS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`y'%dY}$n /* --------------------------------------------- */
]`-o\,lq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jzi%[c<G *r>Y]VG;S ;$eY#ypx bP:u`!p
-i 看了之后,我们可以思考一些问题:
OBF M70K 1._1, _2是什么?
H~[q<ybxr 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~U<j_j)z4. 2._1 = 1是在做什么?
#cR5k@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
41R~.? Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
" "`z3- qA}l[:F+# S*r }oX0 三. 动工
dhLd2WSyH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
# wn>S< a aVq>$G3 G>dXK,f<B0 L< template < typename T >
"P5,p"k:) class assignment
.==c~>N {
`~axOp9N T value;
.9DhD=8aIO public :
,-])[u assignment( const T & v) : value(v) {}
JNU9RxR template < typename T2 >
u}'m7|)8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d3oRan}z } ;
%5ov!nm7 } %3;j5 ;6 ,9OER!$y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
N#J8 4i;ry 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l2#~
6hcs)X7m #E4oq9{0*W Z'AjeZyyE class holder
"<oR.f=0 {
wKW.sZ!S1 public :
W__$
i<1 template < typename T >
UXa%$gwFw assignment < T > operator = ( const T & t) const
B_!S\?}$ {
Xk^<}Ep)c return assignment < T > (t);
y=GDuU% }
BAqwYWdS } ;
R]Fa?uQW
0Dd8c\J s$^ 2Cuhv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
GWx?RIKF <{V{2V# static holder _1;
_)CCD33$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
45+kwo0 p3%cb?G%w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V(G{_>> 而不用手动写一个函数对象。
Q{hK+z`D &Ai+t2 $9@Z\0
?:PF;\U 四. 问题分析
%AMF6l[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*eAt ' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
d.sn D)X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a/d8_(0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nQw, /Lk 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(!ud"A|ab4 'pAq;2AA 五. 问题1:一致性
ud(w0eX 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
WAr6Dv,8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ohPXwp?] C-2#-{< struct holder
eET1f8B=L {
5IG#-Q(6sp //
o>M&C
X+j$ template < typename T >
`yXHb T & operator ()( const T & r) const
$nthMx$ {
mqQ//$Y
return (T & )r;
<XpG5vV }
o<S(ODOfi } ;
BBoVn^Z*R !O,`Z`T? 这样的话assignment也必须相应改动:
gA+@p'XnR Jl)Q# template < typename Left, typename Right >
\p iz Vt class assignment
cTJG1'm {
(
Qk*B Left l;
EU7mP
MxJ Right r;
r-}C !aF] public :
n\scOM)3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XQ k,xQ template < typename T2 >
:EC[YAK+D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^@maF<Jb } ;
G{s
q|1 m!<uY?,hf 同时,holder的operator=也需要改动:
w##$SaTI ~<_PjV template < typename T >
~
Q;qRx assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l;J B;0<s" {
r^"pLzAx return assignment < holder, T > ( * this , t);
L6pw'1' }
"qY_O/Eg]] 6[%4Q[ 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。
!_1RQ5]^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vP&JL~ d>Np; " return l(rhs) = r;
=
:\o/)+ 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。
_AVP1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SQBe}FlktK 9r,7>#IF template < typename Tp >
oGZ%w4T class constant_t
o7@81QA!e {
I_h&35^t const Tp t;
2HREO@._) public :
(^Hpe5h& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uHO>FM, template < typename T >
a^GJR]]
{ const Tp & operator ()( const T & r) const
]$WwPDZ {
@X>Oj . return t;
jUX0sRDk }
^&8xfI6? } ;
>BlF<
d`X n|I5ylt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[[0u|`T/ 下面就可以修改holder的operator=了
$>PV6 ||kUi=5 template < typename T >
|Xk>a7X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
odpjEeQC {
|`6*~ciUV return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
H(j983 }
b\Gw|?Rv DlbNW& V 同时也要修改assignment的operator()
KdtQJ:_`k T|Fl$is template < typename T2 >
lK3Z}e*eXQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(E?X@d iu 现在代码看起来就很一致了。
L,wEUI ^NiS7 )FX 六. 问题2:链式操作
niJtgK:H^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Tf?|*P 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。
3It9|Y"6[ 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。
'e06QMp@ 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。
aRF}FE,u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G$$y\e$
UB1/0o template < typename T >
La'XJ|>V struct result_1
2i_k$- {
sDnXgCcS! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ify}xv } ;
W~FM^xR?p z#elwL6 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:
_"0Bg3Y <mdHca template < typename T >
aqzIMOAf struct ref
u3ns-e {
#Z]l4d3{T typedef T & reference;
K_sHZ } ;
"xKykSk template < typename T >
y d4\%%] struct ref < T &>
I7q}<"` {
tjTnFP/= typedef T & reference;
i@p0Jnh| } ;
Dm0Ts~
+Q+>{HK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"nEfk{ g <*55d2 template < typename T >
Ryrvu 1 k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P4S]bPIp {
YZ0Jei8+- return l(t) = r(t);
@is !VzE
}
[=q&5'FY0 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。
CDU$Gi 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%qqX-SF0C .~t.B!rVSB 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
2Ub!wee _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dGY:?mf& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!O}^ Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^TF71uo 最后的布局是:
=9AX\2w*H; Add
soXIPf / \
gkw/Rd1oG Divide 5
(!B1}5" / \
nkn4VA?" _1 3
u#"L gG.X 似乎一切都解决了?不。
&nyJ :? 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。
xaG( 3 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]'d@Wyd 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:
p,K]`pt= Q=~*oYR template < typename Right >
QpZCU] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5:sk&0:@U Right & rt) const
$)6%LG_@ {
L6=`x a, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FLzC kzJ:6 }
wYAi-gdOi 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\x9.[?;=e 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。
BL^\"Xh$| 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。
$"[5]{'J 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。
$zUHka 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。
oW
\k%Vj 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?
$]t3pAI[H0 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:
yrVk$k#6} vQ",rP% template < class Action >
7U,[Ruu class picker : public Action
A5[iFT> {
M\rZr3 public :
kt;uB
X3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
]5Mq^@mD' // all the operator overloaded
F2:nL`]b[ } ;
C_ 4(-OWq JULns#tx} 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。
y8arFG 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:
y1c2(K>tu +l) [A{ template < typename Right >
#M~6A^) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a*(,ydF|L {
l}MVk%[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yJn<S@)VT: }
lzDA0MPI: '`nf7b( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
VY|'7in"M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,\Uc/wR ziTE*rNJ template < typename T > struct picker_maker
[.j&~\AG {
x=%wPVJ typedef picker < constant_t < T > > result;
tEFbL~n } ;
> t~2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L }L"BY3$ {
T1[B*RwC typedef picker < T > result;
0 F-db } ;
&6q67 Rw!wfh_+ 下面总的结构就有了:
J[ 7Sf^r 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。
p38RgEf 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。
UsQh+W"? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E,p4R%:$@1 至此链式操作完美实现。
fx3oA} 3 =-XA2zJ * ,#SwZ 七. 问题3
{&,MkWgG 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。
fuao*L] Lh
rU fy
template < typename T1, typename T2 >
G'IRqO*] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@b{I0+li"/ {
6s(.ul return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%&}gt+L(M }
tx_h1[qi h=
Mmd 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:
'LW~_\ m[8?d~ template < typename T1, typename T2 >
$;VY`n struct result_2
(F=q/lK$ {
*pj^d>< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(JdZl2A. } ;
w gU2q| XkRPD 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?
YE;Tpji 这个差事就留给了holder自己。
h6~H5X EaN1xb(DYa B6J< template < int Order >
bSgdVP- class holder;
$*q^7ME template <>
S\<nCkE^ class holder < 1 >
UR<a7j"@2 {
AXT(D@sI= public :
/w
"h'u template < typename T >
o_R_ struct result_1
ffI
z>Of: {
ZWXA%u7V typedef T & result;
V_"UiN"o } ;
WlW7b.2. template < typename T1, typename T2 >
Hkzx(yTi struct result_2
'1vm]+oM {
88g|(k/ typedef T1 & result;
0f9*=c } ;
`/RcE.5n\@ template < typename T >
g(QT"O!dY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
":W$$w< {
x.kIzI5 return (T & )r;
PQvpJFpb~h }
LVe[N-K template < typename T1, typename T2 >
JxmFUheLt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4RL0@)0F {
|] cFsB#G return (T1 & )r1;
D*}_L
}
mTgsvC } ;
05s{Z.aK w itx_r template <>
Y>J u$i class holder < 2 >
~sMEfY,p {
^t}8E2mq public :
Gy6PS{yY6t template < typename T >
RH~I/4e struct result_1
H7CWAQPfj {
AR3v,eOs typedef T & result;
I4(z'C } ;
EZJ[+ -Q; template < typename T1, typename T2 >
O)%s_/UX struct result_2
+nz0ZQ9 a {
> JP}OS typedef T2 & result;
pKkBAr, } ;
HApjXv!U[ template < typename T >
5ggsOqH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LOi/+;> {
,t@B]ll return (T & )r;
cxz\1Vphd }
RxO!h8 template < typename T1, typename T2 >
[m0G;%KR/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]=]fIKd {
_"h1#E return (T2 & )r2;
ICD;a }
-jk-ve } ;
=`E{QCW Ft<B[bQ ycj\5+g 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> >。
~%!"!Z4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|Sr
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
('1]f?:M "'*Qq@!3? return l(i, j) = r(i, j);
W0k7(v) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m8<.TCIQ w=kW~gg return ( int & )i;
@M!nAQ8hY return ( int & )j;
iq<nuO 最后执行i = j;
4,.[B7irR 可见,参数被正确的选择了。
c"oJcp e)f!2'LL S<81r2LT M,dp; g=e~YM85 八. 中期总结
(d*~Qpi{7 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:
C`["4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Qb#iT}!p% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+o|I@7f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Xk`' m[ {xRO.699 Q?V'3ZZF! W.nr&yiQ l#& \,T s[Whg!2~ 九. 简化
*]*0uo 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。
<2t%<<% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?)2; W 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:
f0 "_ {\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K;*B$2Z#k +-*/&|^等
[7Liken 2. 返回引用。
go?}M]c%7 =,各种复合赋值等
NeR1}W 3. 返回固定类型。
"L+NN| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J[al4e^ 4. 原样返回。
#L+ZHs~ operator,
"{x+ \Z\ 5. 返回解引用的类型。
@*=eqO operator*(单目)
P~h0Ul 6. 返回地址。
mbXW$E-&R2 operator&(单目)
[z,6 K= 7. 下表访问返回类型。
.TO#\!KBv operator[]
K'oy6$B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nG~^-c+ operator<<和operator>>
O
#5`mo O{Y*a )" OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
sI`oz|$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+Uxtxl' G2w0r,[ template < typename Left >
jE!?;} P1 struct value_return
{w mP {
4^7*R template < typename T >
juEH$7N! struct result_1
C}]143a/Q {
IgEVz^W?h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8=-#LVo~c } ;
eE" *c>I 2`A\'SM'4 template < typename T1, typename T2 >
AA5UOg\jI struct result_2
Bpp(5 {
+pxtar typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x.>&|Ej } ;
UV\&9>@L } ;
HXgf=R/$ z6Zd/mt~x z-m:l; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<;hy-Q()D }*c[}VLN 下面我们来剥离functor中的operator()
ne# %Gr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+HEL ^ vz^=o' return l(t) op r(t)
K~A@>~vFb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%<\tN^rP return op l(t)
Id{Ix(O return op l(t1, t2)
~;@\9oPpz% return l(t) op
yAQ)/u[| return l(t1, t2) op
QeQxz1 return l(t)[r(t)]
z'}z4^35, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@+hO,WXN b&!x.+d-z 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:
&/$3>MD2` 单目: return f(l(t), r(t));
.NMZHK?% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TRFza}4:i 双目: return f(l(t));
KSO%89R' return f(l(t1, t2));
uo3o[H 下面就是f的实现,以operator/为例
VKu|=m2vB 0}-MWbG struct meta_divide
RY]jY | E {
qU^`fIa template < typename T1, typename T2 >
' pfkbmJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Q#pgl {
}@vf=jm> return t1 / t2;
NW~`oc)NS }
.e|\Bf0P } ;
!_?#f| 6t'vzcQs 这个工作可以让宏来做:
R]NCD*~ KP CZiu7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8r.3t\o)X template < typename T1, typename T2 > \
Yq%r\[%* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ur(< ] 以后可以直接用
&G_XgQsg{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@!B%ynrG 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
BrsBB"<o,
(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。。。)
oT9qd@uQ0: m'U>=<!D )|
F O> 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
a.up&g_$
&,'CHBM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y|(?>\jBl class unary_op : public Rettype
z`!f'I--! {
0>yuB gh Left l;
89ab?H}/ public :
-NUA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wcL|{rUXba n8o(>?Kw template < typename T >
e84O
6K6o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^`f qK4< {
~\u?Nf~L return FuncType::execute(l(t));
CUx[LZR7m }
-|GX]jx(Y CzI/Z+\ template < typename T1, typename T2 >
sK7b4gmK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,R=)^Gh{ {
5)i+x- return FuncType::execute(l(t1, t2));
qTV.DCP }
gZ6tbp,X } ;
zRgl`zREr Z(BZGO< K5 Z'kkOk 同样还可以申明一个binary_op
AX6l=jFZx BCt>P?,UO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-fD W>]_ class binary_op : public Rettype
RH"EO4 {
/;`-[ Left l;
QVe<Z A8N; Right r;
.<Jq8J public :
U)D}J_Zi( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+,J!xy+~, 9%DLdc\z; template < typename T >
9C:V i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j!K{1s[.y {
EB8<!c ? return FuncType::execute(l(t), r(t));
$;j{?dvm. }
TTo5"r9I8 [ip}f4K template < typename T1, typename T2 >
TchByN6oN< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z*`nfTw l {
%]!xr6d return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ns.{$'ll }
h`:B8+k } ;
c4M]q4]F kjj?X|Un
iM"L%6*I^ 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
W=2#Q2) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<4%PT2R DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
goc"+K 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。
NQ,2pM<*- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9C| -|mo 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。。。
nOK1Wc%/' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yi,Xs|%. 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)
bqRO-\vO 下面是修改过的unary_op
'|nAGkA K4^mG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8s>OO& class unary_op
fi'\{!!3m^ {
VX e7b Left l;
@WP%kX.? 92M_Z1_w[ public :
v.Xmrry wZ/b;%I! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[#/@v/`
b#:!b template < typename T >
/y-8dgv0a struct result_1
/ a$B8, {
qoOq47F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y{
w9D`} } ;
lfte _tfi6UQ&lY template < typename T1, typename T2 >
8v\^,'@ struct result_2
W"1=K]B {
VevDW }4q* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nh>lDfJV< } ;
)0{ZZ-beG m=%yZ2F; template < typename T1, typename T2 >
=5#sB* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
94L>%{59 {
mxl"Y&l2< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
n4
J*04K }
}?[a>.]u (BY5omlh template < typename T >
pt~b=+bBm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?xtP\~ {
H`NT`BE return OpClass::execute(lt(t));
Vn6]h|vm }
!p(N
DQm Ky)*6QOw } ;
^zR*s |1Q vSGvv43G S0tPnwco[~ 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
B q7Qbj 好啦,现在才真正完美了。
g UA_&_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
[u7i)fn5? W.TdhJW9 template < typename Right >
dU#}Tk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+D|E8sz8 {
rIJd(= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}N
W01nee }
LRv[,]b 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。
Ypw:Vp jCL 1Bj )"f*Mp wQN/MYF[ P30|TU+B 十. bind
Vnnl~|Xx 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。
O
718s\# 先来分析一下一段例子
w>6cc#>q =X=m_\=~@ e%JH q int foo( int x, int y) { return x - y;}
}Bn`0;] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
GqD_6cdh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4!DXj0^ 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。
6_O3/ 我们来写个简单的。
3zo:)N \K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!Q5NV4gd+ 对于函数对象类的版本:
| gP%8nh'C +%LR1+/%b template < typename Func >
G*rlU struct functor_trait
1g_Dkv|D {
2q%vd=T typedef typename Func::result_type result_type;
MLt'tzgl } ;
n{xL1A=9 对于无参数函数的版本:
yIma7H@=L S3> <zGYk template < typename Ret >
@JpkG%eK struct functor_trait < Ret ( * )() >
E>k!d'+tb {
*[b22a4H( typedef Ret result_type;
,2lH*=m; } ;
aYcc2N%C 对于单参数函数的版本:
9u] "($ Oq*=oz^~1 template < typename Ret, typename V1 >
T#-U\C~o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E<L6/rG {
fb D typedef Ret result_type;
`8G {-_ } ;
OQh4MN#$ 对于双参数函数的版本:
XJZS}Z7h z9HUI5ns template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v?`DP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
xc_-1u4a9 {
TV*@h2C"i typedef Ret result_type;
OjfumZL# } ;
Qi\"b 等等。。。
)UAkg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ZA'Qw2fF0 ) (l=_[1Z5 template < typename Func >
~?uch8H struct func_return
qt4^e7o {
w4j,t template < typename T >
`E-cf 7% struct result_1
R6-Z]Hu {
FmC
[u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\Ea(f**2B } ;
T/TMi&:?. i[m-&
template < typename T1, typename T2 >
}g_\?z3gt struct result_2
9hdz<eFL {
|J^$3RX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#wfb-`,5&9 } ;
{=<m^
5b9 } ;
"wj-Qgz W,ik ;P\ 9\KMU@Ne 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_X]S`e1F |ZJ<N\\h- template < typename Func, typename aPicker >
?qR11A};tG class binder_1
'uU{.bq {
_e94 Func fn;
~<q^4w.=7C aPicker pk;
(K3eb public :
?$Ii_. nbdjk1E`~ template < typename T >
v `7` ' struct result_1
ioJr2wq6 {
Z^r?
MX/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?`U=Ps } ;
d{:0R9 9y( 491"o template < typename T1, typename T2 >
7V-'><)gI struct result_2
!7jVKI80 {
dI)
9@UL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
22r$Ri_> } ;
;eT+Ly|{ Or,W2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
:XeRc"m< Tb<}GcwJ template < typename T >
T7~Vk2o%( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DBk]2W|i {
FgTWym_ return fn(pk(t));
]Ofs,U^ }
n5;>e& template < typename T1, typename T2 >
#D|n6[Y'.t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#0'%51Jcl {
#7|73&u( return fn(pk(t1, t2));
k07pI<a? }
<_~e/+_. } ;
p@iU9K\, ^]ig*oS\` u @#fOu 一目了然不是么?
p-JGDjR0G 最后实现bind
2tI ,`pSU tl+ 9SBl -8m3L template < typename Func, typename aPicker >
9q_c` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C9L_`[9DO {
!i5~>p|4@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?OF9{$m3? }
=U,mzY( *5d6Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
W?X3 :1c9: 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。
'o%6TWl9s 67T=ku 十一. phoenix
M}x]\#MMY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oxXCf%! R(on[g_1 for_each(v.begin(), v.end(),
#8@o%%Fd (
2+cpNk$ do_
@23~)uiZa [
R/Z
zmb{ cout << _1 << " , "
?z0N-A2C2 ]
P9jPdls .while_( -- _1),
?3a:ntX h cout << var( " \n " )
|VQmB/a )
SkyX\& );
U*:E|'> ]'5 G/H5?; 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:
=SVb
k 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
Js/QL=, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tZan1C%p> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<BjrW]pM lGpci _kT{W] template < typename Cond, typename Actor >
E D^0t class do_while
aDda&RM {
5[Uv%A?H#_ Cond cd;
:s>x~t8g#n Actor act;
C@{-$z) public :
]8CgHT[^7 template < typename T >
{fa3"k_ke struct result_1
P$5K[Y4f {
qB5.of[N! typedef int result_type;
JasA
w7 } ;
.X34[AXd DIF-%X5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!!d?o tR(nD UHV5 template < typename T >
-mw`f)?Ev typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p((a(Q/ {
M.\V/OX do
4/AE;yX {
I`;SA~5 act(t);
^MO})C }
R*DQLBWc while (cd(t));
7>
8L%(7 return 0 ;
Fs&r^ [/b }
0sI7UK`m } ;
FaQc@4%o vKBijmE B}0!b7! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zD;k|"e 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
uR6 `@F 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
lRR A2Kql 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
"{[\VsX|c 下面就是产生这个functor的类:
gUY~
l= c u6SQq-)d ^.PCQ~Ql template < typename Actor >
_{/[&vJ class do_while_actor
G_<4% HM {
1$H<Kjsm Actor act;
8kT`5`}lB public :
U1O8u -X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'OvM GglGFXOL- template < typename Cond >
45rG\$%# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t~|J2*9l } ;
"3/&<0k wKKQAM6P1 P1ak>T*#2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5bBCI\&sam 最后,是那个do_
yxAy1P;dX |Wr$5r )+|Y;zC9 class do_while_invoker
QD%!a{I {
q _Z+H4 public :
HI7w@V8Ed template < typename Actor >
IKV!0-={!z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0o!mlaU# {
8Qhj_ return do_while_actor < Actor > (act);
Xw3j(`w$, }
,B'fOJ.2 } do_;
.y<u+) |}b~YHTs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7}vI/?r 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kpXxg: c 最后来说说怎么处理break和continue
zd/kr 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。
%OOkPda 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 ]