一. 什么是Lambda
qp8;=Nfa 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3zkq'lZ 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,
2P*O^-zRp
}#1g; i@6 kIC uQ}kq7gd class filler
: s35{K {
/T0|<r!c public :
5 X rn] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
DuaOi1Gw } ;
,k4
(b BC3I{Y| d*(1t\ 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:
}j
QwP3eY QHeUpJ/^ u<[Y6m l%fl=i~oN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;iWCV&>w W NCd k$ RN;Tqq): 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
zB4gnVhus| juM?y'A &j$k58mX o{/D:B 二. 战前分析
y_w4ei 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l)zS}"F, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
on~rrSK
gBN;j 7_LE2jpC,5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Lgy }Gm8u5 /* --------------------------------------------- */
}6\p7n vector < int *> vp( 10 );
3Dy.mt P
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
P<U{jkM\/ /* --------------------------------------------- */
FRr<K^M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+aMPwTF:3 /* --------------------------------------------- */
3j6$!89' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z;LntQZp- /* --------------------------------------------- */
4IVCTz[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&WIPz\ /* --------------------------------------------- */
!GO4cbdQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N?aU<-Tn #qzozQ4 ^K8Ey#T 3;&N3:,X 看了之后,我们可以思考一些问题:
p AD@oPC 1._1, _2是什么?
hP #>`)aNY 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。
y3lsAe# 2._1 = 1是在做什么?
6D>o(b2 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。
sXAXHZ{ 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。
m$3&r2vgi m]85F^R0 aX~7NslR 三. 动工
Vki3D'.7N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UGIyNMY J::dY~@ { Uh/ ~zu ;Q ]bV52 template < typename T >
]P-;]*&= class assignment
h[Hw9$31 {
`5
bHZ T value;
>-Jutr<I"~ public :
ibh!8" [ assignment( const T & v) : value(v) {}
E0w>c'kH template < typename T2 >
y5>H>NS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*9G;n!t } ;
SJL?(S* 9R!.U\sq WVKzh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Pr" 2d\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+<I>]J2 1^vN?#Kt Rgg(rF=K6 4Vh#Ye:` class holder
' y1=Z {
f>dWl$/_s public :
7JjTm^bu template < typename T >
mIt=r_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
!pgkUzMW {
|iU#!+zY return assignment < T > (t);
`Q,03W#GJ% }
a
*>$6H; } ;
'z@(,5 ?EdF&^[3rD wTG6>l ]H 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:
x5s Yo\ P)4SrqW_ static holder _1;
b:oB $E Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gWRSS=8% >Qr(#Bt) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(Zp'|hx8o 而不用手动写一个函数对象。
Fq:BRgCE S'q (Qo 0I1bY]* E`$d!7O 四. 问题分析
=98@MX%P 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。
[+UF]m%W 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。
|-bAzt 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<a; <|Fm. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
46sV\In>? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rF'q\tJDz 3nMXfh/ 五. 问题1:一致性
n1X 7T0' 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?|
ZJ1% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ry0P\wY} !IF#L0z struct holder
}9=VhC%J {
Bg{"{poy //
-Z9e}$q$, template < typename T >
JHBX'1GQa T & operator ()( const T & r) const
KFx4"f% {
zyTeF~_ return (T & )r;
<;G.(CK@n }
[5yLg } ;
w,n&K6< edD1 9A 这样的话assignment也必须相应改动:
~"xc
3(h [jU.58* template < typename Left, typename Right >
]hRCB=G class assignment
K_;'-B {
Jsde+G,N Left l;
-pvF~P?8U Right r;
llN#4D9s public :
0e-M 24,C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7M9Ey29f template < typename T2 >
j&~`H:=E
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=f4>vo}@k } ;
teIUSB[ 8`M) r'5 同时,holder的operator=也需要改动:
2NB/&60< (=
#EJB1( template < typename T >
zT4SI'r?f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ap,%)on^ {
=wEU+R_#o return assignment < holder, T > ( * this , t);
_9*3Mr)2N }
^VabXGzo# h)7hk*I 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。
:@K1pAh 4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zg>4/10P1q O7vJ`K(! return l(rhs) = r;
h'%iY6!fA 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。
_[M*o0[@W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Qu]F<H*Y| ^26vP7 template < typename Tp >
I54`}Npp class constant_t
iW oe {
|T3F:],` const Tp t;
m%7T ~ public :
I8M^]+c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7
G37V"'' template < typename T >
D[#6jJAb const Tp & operator ()( const T & r) const
4b5'nu {
JlaT
-j return t;
H.-VfROi2 }
cqXP} 5 } ;
&RF*pU> lfTDpKz3D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[ H|ifi 下面就可以修改holder的operator=了
Oc A;+}> A43 mX!g\ template < typename T >
q}x+#[Ef assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n06T6oc {
}*Z *wC return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uPh/u! }
3FetyWl' xWR<>Og. 同时也要修改assignment的operator()
A-S!Z2m\ a>6@1liT template < typename T2 >
mLGbwm'K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S1SsJo2\ 现在代码看起来就很一致了。
5|:t$ 4 s&9A/&pC 六. 问题2:链式操作
$OGTHJA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s\/$`fuhx 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。
JA!?vs 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。
>/J!:Htk+K 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。
0*y|k1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_|1m]2'9 Wy:xiP template < typename T >
MVDEVq0 struct result_1
0vYHx V {
nNj<!}HvV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*gGL5<%T: } ;
VelR8tjP ais@|s; 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:
crvq]J5 <?h,;]U template < typename T >
dAba'|Y struct ref
$- 4 Zi {
A*x3O%zH typedef T & reference;
`bAOhaB,/ } ;
25R6>CXsi template < typename T >
#]SiS2lM# struct ref < T &>
vXI2u;=y {
{)KH% typedef T & reference;
"Qci+Qq } ;
FV~ENpncP x%]5Q/|Ur 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vHmsS\\~9 .G/>X%X template < typename T >
)y#~eYn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;:Kd?Tz$ {
A,fP l R return l(t) = r(t);
Gq)E,Ln&d }
veq.48E] 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。
<h"07.y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
G_1`NyI hf('4^ 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
V(#z{! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P70]Ju _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.S{>?2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oj$^87KX 最后的布局是:
A(2!.Y
2?* Add
: *g3PhNE / \
xPp\OuwK Divide 5
?yNg5z / \
Z23*`yR _1 3
(U?*Z/ 似乎一切都解决了?不。
Bk44 wz2X 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
g#}a?kTM@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
T*3>LY+bb OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
#Y>os3] I7C*P~32{n template < typename Right >
RX\l4H5; assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8n'"RaLQ8 Right & rt) const
d&G#3}kOb% {
\g;o9}@3~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2N/4. }
,Nk{AiiN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5&Vp(A[m[ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
\+3P<?hD# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
vQ_D%f4; 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Y(U+s\X 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
;;{!wA+"D 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
0D.qc8/V4. 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
j-}WA" 77?D
~N[ template < class Action >
7#pu(:T$ class picker : public Action
e6y,)W"WW2 {
&:@)roCR public :
|G(9mnZ1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
@!np
0# // all the operator overloaded
"j*{7FBqk } ;
|XV@/ZGl~ 0 v>*P* 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。
.z6"(?~ 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:
bsosva+ .?^a|] template < typename Right >
9snc
*< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%Bf;F;xuB {
B\mRHV! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hH3~O`~ }
[OU[i(,{ W? SFtz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uKF)'gj 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。
|f}1bJE+ H4Lvw8G template < typename T > struct picker_maker
gq|]t<' {
H="E#AC%8/ typedef picker < constant_t < T > > result;
*Y\C5L] } ;
{wq~+O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'jr[
?WQ {
-RK R., typedef picker < T > result;
W!=X_ } ;
xZc].l6 X8uAwHa6F 下面总的结构就有了:
y(92 Th$ 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。
81jVjf?` 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。
.KeZZLH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
i"Z 至此链式操作完美实现。
z7$,m#tw Ng 3r`S"_< zu52]$Vj 七. 问题3
H5J1j*P<d 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。
YQ
_]Jv k -+)06BqF} template < typename T1, typename T2 >
"MX9h }7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tA{B~> {
8}_M1w6v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ymo]. }
)Bo]+\2 :41Ch^\E 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:
+`]AutNv #*|Gp_l+% template < typename T1, typename T2 >
+5xVgIk# struct result_2
"'@>cJ= {
+B#+' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*^=zQ~ } ;
E,wOWs* D.:6X'hp 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?
appWq}db 这个差事就留给了holder自己。
^0T DaZDLp tsf)+`vt j.:I{!R# template < int Order >
-qNun3 class holder;
fnZ?YzLI template <>
2Q81#i'Cm class holder < 1 >
F!*tE&Se+ {
-RKqbfmi= public :
U_.9H
_G template < typename T >
P g.j] struct result_1
Bh0hUE {
FzM<0FJRX typedef T & result;
<Y"h2#M " } ;
mR3-+dB/ template < typename T1, typename T2 >
5!V%0EQqw struct result_2
q>5K:5 {
NO'37d typedef T1 & result;
QXLHQ_V } ;
Uz$.sa template < typename T >
=b_/_b$q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QFX/x {
(Rs052m1 return (T & )r;
K}a3Bj, }
(@nEe? template < typename T1, typename T2 >
5SQqE@g% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:JD*uu {
_|f_%S8a_= return (T1 & )r1;
{$P')>/ }
<!G%P4) } ;
[L`w nP ic=tVs template <>
H9+[T3b class holder < 2 >
1ww#]p`1 {
mi'3ibCG public :
~/m=Q<cV template < typename T >
dW#T1mB struct result_1
5h7M3s {
,We'AR3X typedef T & result;
-.t/c}a# } ;
]X\p\n'@j template < typename T1, typename T2 >
'MK"*W8QRM struct result_2
?&_u$Nn {
`&w{-om\ typedef T2 & result;
U@:h';. } ;
Q4e+vBECkq template < typename T >
2Y1y;hCK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p{0NKyOvU {
`JzP V/6 return (T & )r;
&OXm^f)K }
{({Rb$ template < typename T1, typename T2 >
+rWcfXOHM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OYLg-S {
F\Q X=n return (T2 & )r2;
G:4'')T }
@wPyXl } ;
|y.^F3PE U-:"Wx%G >hv8zHOO: 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> >。
?)V|L~/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M'5PPBSR 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6.6;oa4j E
x)fXQ+ return l(i, j) = r(i, j);
GzEvp 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@Pb%dS `;HZO8 return ( int & )i;
{'NXJ!I;t return ( int & )j;
$i;m9_16 最后执行i = j;
TW~%1G_v 可见,参数被正确的选择了。
/H~]5JZ3-E }F4%5go e#!,/pE dj2w_:&W (;cKv 八. 中期总结
c0f8*O4i 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
BG^)?_69 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=k\Qx),Ir 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
y"Ios:v@- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5a%i%+;N ]QSQr* z*e`2n#\ ,{Ga7rH*
vWVQ8S. +HkEbR'G0 九. 简化
w[]\%`69}Z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7RCVqc" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4WXr~?Vq9 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
TR'<D9kn 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,buo&DT{L +-*/&|^等
yF@72tK 2. 返回引用。
PM^Xh*~ =,各种复合赋值等
uFnq 3m^u 3. 返回固定类型。
63HtZ=hO7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
r*f:%epB% 4. 原样返回。
d$B+xW operator,
%0q)PT\ 5. 返回解引用的类型。
}m93AL_y operator*(单目)
w~ O)DhC 6. 返回地址。
*hlinQKs operator&(单目)
v9MliD' 7. 下表访问返回类型。
XM~eocn operator[]
iLk"lcX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r1a/'+ operator<<和operator>>
S
N;1F ![ @i+hl 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。
Y/]J0D 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xp%LXxj m2v'zJd}g template < typename Left >
2Q)pT$ struct value_return
]zh6[0V7V {
;nw}x4Y[ template < typename T >
H,Yrk(O- struct result_1
WQBpU?O {
aC#{@t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o+g\\5s } ;
iJb-F*_y >2ny/AK| template < typename T1, typename T2 >
O2S{*D={ struct result_2
nVoP:FHH {
xG:7AGZ$[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
oH1]-Nl$ } ;
n0b{Jg * } ;
M9Qx F 3\j3vcuy '@f#GNRT 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
17[vq!x6 ^~W s4[Guo 下面我们来剥离functor中的operator()
GB{Q)L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,
%A2wV )F m'i&F_ return l(t) op r(t)
} QpyU% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3Gt@Fo= return op l(t)
#C+7~ns' return op l(t1, t2)
@vPGkM#oW return l(t) op
]69z-; return l(t1, t2) op
C
A $R
return l(t)[r(t)]
J=B,$4)9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]~7xq)28 YJ{_%z|U 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
q],/%W 单目: return f(l(t), r(t));
# 66vkf* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j1K?QH=e#{ 双目: return f(l(t));
>=YQxm}GJ return f(l(t1, t2));
b X4]/4% 下面就是f的实现,以operator/为例
lB(P+yY,/' ~`<_xIvrq struct meta_divide
23'Ac,{ {
:tp{(MF template < typename T1, typename T2 >
Y|L]# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
85ND 3F6q4 {
,8+Jt@L return t1 / t2;
Ae'N1V }
=' &TqiIv" } ;
l-M
.C8N <^"0A 这个工作可以让宏来做:
r-ljT<f%J[ VE*&t>I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Xagz(tm/ template < typename T1, typename T2 > \
VV"1I R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\=
Wrh3 以后可以直接用
w
C-x' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T^H`$;\ 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
*wV`7\@ (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。。。)
L87=*_!B; DHh30b$c ;k8U5=6a 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
fX}dQN~z !==C@cH<N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zqm/<]A*l class unary_op : public Rettype
;c|G {
e@L?jBj8m Left l;
%J:2y public :
4H hQzVM{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I=|}%WO# Z'_EX7r template < typename T >
l%v2O'h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vR'rYDtU@ {
A~#w gLGn return FuncType::execute(l(t));
::!{f+Up }
&u0on)E Bu#\W template < typename T1, typename T2 >
Mf`@X[-; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-_fh=}.n+" {
v}&J*}_XZ return FuncType::execute(l(t1, t2));
]t;bCD6* }
Te@=8-u- } ;
rNeSg=j Q3aZB*$K wsAijHjJI! 同样还可以申明一个binary_op
9P# <T7 $GX9-^og=T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
B2)SNhF2Y class binary_op : public Rettype
?#VkzT {
Fr]B]Hj Left l;
b_-?ZmV^r Right r;
p"o_0{8 public :
#i|AE` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8&++S> < we2D!Ywr template < typename T >
9pq-"?vHY0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SAN/fnM {
k>!A~gfP~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
A IsXu" }
Q#sLIZ8= ]L9$JTGF`w template < typename T1, typename T2 >
{KM5pK?,BJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'L ]k\GO {
H05U{vR return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K6e_RzP,.w }
mW_ N-z } ;
;09U*S$eK
gIcm`5+T #B8V2_M 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
'v_VyK*w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5hE mXZ% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
fz`\-"f] 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
LABLT;c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[h~#5x
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
T|ZJ$E0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o7t#yw3 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)
}XIUz| 下面是修改过的unary_op
j$}W%ibj dnstm@0k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~ A4_ class unary_op
H@BU/{ {
+BkmI\ Left l;
afj[HJbY t^(wbC public :
^.(i!BG' ^y3snuLtE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+4m~D`fqt[ W,p?}KiO
T template < typename T >
mNnt9F3Eq struct result_1
d9yfSZ {
,|Lf6k typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7Un5Y[FZo } ;
_J-3{a `T~~yM)q template < typename T1, typename T2 >
rd!4u14 struct result_2
g;t>jgX
{
2j*o[kAE typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!;COFR } ;
z.] V]0~BV template < typename T1, typename T2 >
2^T`> ?{X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\EOPlyf8x {
,[|4{qli\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dEW I8Q] }
I-o|~ ylBjuD+ template < typename T >
i9quP"<9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J#jx)K! {
5_= HtM[v] return OpClass::execute(lt(t));
6xAR: }
V~_aM@q1 Tq`rc"&7u } ;
!%Qm{R &kNJs{ :/941?%M 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
E6mwvrm8 好啦,现在才真正完美了。
>Mc,c(CvU 现在在picker里面就可以这么添加了:
P q)C(Z d6;"zW|Ec template < typename Right >
>Sua:Uff picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
D}6~2j {
CiTjRJ-ZW) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)%=oJ!) }
GV(@(bI* 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。
~x 0x.-^A x,>r}I>^Q cuW&X9\m, nK;c@!~pS E G3?C 十. bind
Zh,{e/j 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。
|*-&x:p7O 先来分析一下一段例子
Kitx%P`i QocR)aN=+ Fi_JF; int foo( int x, int y) { return x - y;}
2fv`O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Rw#4 |& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c2d=dGP>~f 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。
Hj^_Cp]@* 我们来写个简单的。
t/L:Y=7w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wJKP=$6n_ 对于函数对象类的版本:
'o.A8su, GI$7uR} template < typename Func >
/1R` E9 struct functor_trait
t>izcO {
1#-=|:U typedef typename Func::result_type result_type;
%`1p 8>n } ;
tsvh/)V 对于无参数函数的版本:
Uel^rfE` T\Ld)'fNv template < typename Ret >
5$.e5y<&( struct functor_trait < Ret ( * )() >
i$:QOMA {
M
h5>@-fEE typedef Ret result_type;
X23#y7: } ;
-VVJf5/ 对于单参数函数的版本:
CBvvvgI o
>^q7:x\ template < typename Ret, typename V1 >
0281"aO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c-gpO|4> {
`bx}!;{lx typedef Ret result_type;
z),@YJU"z } ;
8C(@a[V 对于双参数函数的版本:
!H[K"7w `$N()P template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&q0s8'qA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a-<&(jV {
m"y_@Jk typedef Ret result_type;
L?slIGp%- } ;
-U#e 等等。。。
TaI72"8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8)
1+j>OQ _Nmc1azS template < typename Func >
Iurb? struct func_return
[~#]p9|L {
ql_GN[c/ template < typename T >
>GV= % struct result_1
yE4X6 {
m/(f?M l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>wOqV!0< } ;
m^M sp:T, +#a_Y template < typename T1, typename T2 >
\Q m1+tg struct result_2
/>,KWHR|: {
12JmSvD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x%d\}%] } ;
XFv) ]_G } ;
,q|;`?R; CV
)v6f VA^yv1We 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[9U:: 0V_dg |. template < typename Func, typename aPicker >
6mAaFDI,R class binder_1
+P5\N,,7R {
%SHgXd#X Func fn;
v62M8r,Y aPicker pk;
dNg5#?mzT5 public :
ap y#8] eNEMyv5{w4 template < typename T >
1U(P0$C struct result_1
8+yCP_Y4 {
1x8zub B typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"0ZBPp1q } ;
N&]GPl0 /+g9C([' template < typename T1, typename T2 >
?wpS struct result_2
/3`(Ki{
Q {
8'}D/4MUr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nhZ^`mP } ;
v3q.,I_ nS5g!GYY,k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"f5 neW #D2.RN template < typename T >
p|f5w"QcH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(0W)Jd[ {
k=D}i\F8 return fn(pk(t));
h.%)RW? }
e#/SFI0m template < typename T1, typename T2 >
dbG5Cf#K\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6hX[5?} {
A`nw(f_/ return fn(pk(t1, t2));
lCAD $Ia~ }
~p* \|YC } ;
s=BJ7iU_68 Y:-O/X Q%Fa1h:2& 一目了然不是么?
Y$\c_#/] 最后实现bind
31> $;" ]?3-;D.eG 1@"os[9 template < typename Func, typename aPicker >
}JlrWJRi picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_ \LPP_ {
$[1J[eY* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(aTpBXGr= }
zS<idy F` px>g 2个以上参数的bind可以同理实现。
#x|IEjoa 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。
7~2c"WE E-?@9!2
& 十一. phoenix
5%K(tRc| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ucwUeRw, JMVh\($,x for_each(v.begin(), v.end(),
]qPrXuS/ (
)ld`2)
4 do_
La9:qpj [
o_@6R"| cout << _1 << " , "
W#sCvI@ ]
*Q XUy
.while_( -- _1),
>)6d~ cout << var( " \n " )
id:6O+\ )
iR39lOr );
\>N"{T yZyB.wT 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
oH>G3n|U^ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
_p^&]eQ+k# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
agUdPl$e\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.jK,6't^ %SKJ#b 57`*5X template < typename Cond, typename Actor >
YU6D; class do_while
9J4gDw4< {
55K(]%t Cond cd;
l1uv]t < Actor act;
$_orxu0W public :
&(/QJ `*8 template < typename T >
mF`%Z~}b struct result_1
';iLk[ {
gH<A.5 xy typedef int result_type;
^P~NE#p5 } ;
eH' J FwaYp\z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y D:}&!\} t1rAS.z& template < typename T >
ToE^%J4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@?CEi#- {
0Ma3 do
KnxK9 {
sB+
B,DF act(t);
Y'eE({)<K }
s_RUb while (cd(t));
rOA{8)jIa* return 0 ;
V:*6R/Ft }
w3E#v&"=Y } ;
-![>aqWmj1 </-aG[Fi U{?#W 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ibL 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
JthW"{E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Q)L6+gW^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
/pYp,ak 下面就是产生这个functor的类:
%z"${ zw ]!'9Y}9a S<Od`I template < typename Actor >
4KnrQ-D class do_while_actor
CEl9/"0s6 {
_4-UM2o; Actor act;
>^TcO public :
{}DoRpq= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:{'%I#k2 .X;DI<K template < typename Cond >
Qoom[@$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6u[
B}%l } ;
07#e{ ds
"N*\. 9D,/SZ-v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rJw
Ws 最后,是那个do_
y\@INA^ 1T/ 72+R0 r"bV{v class do_while_invoker
4ztU) 1 {
\Jm^XXgS public :
>}) W5Y+ template < typename Actor >
z 8y.@<6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y41,T&ja {
(Y:?qy return do_while_actor < Actor > (act);
AZf$XHP2 }
+XoY@|Djd } do_;
=kDh: &u% +Vw]DLWR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Y |'}VU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M=#'+CF}W 最后来说说怎么处理break和continue
CA]u3bf~ 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。
2kW*Z7@D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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