一. 什么是Lambda
lmB+S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@5TJ]= 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,
lkgB,cflpi Yfx'7gj ~
6Hi"w ]Hrw$\Ky class filler
?uqPye1fc {
w0fFm"A|W public :
/QVhT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IL<@UWs6 } ;
bH_zWk 5x'
^.$K > . AX6xc6
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:
F2mW<REg{ 6Y}Bza etH]-S |&rxDf}W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Np R&`] ykG^(.E YRJw,xl 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-Sj|Y} x=VLRh%Gvl R8fB
8 ) LT)G"U~ 二. 战前分析
]08
~"p 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。
Xh"8uJD 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
WB=|Ty~l Cb;49;q *`bAu * for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4'0rgS /* --------------------------------------------- */
EnXTL]=0S vector < int *> vp( 10 );
X##hSGQM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*W=R:Bl! /* --------------------------------------------- */
C2W&*W* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3X}>_tj /* --------------------------------------------- */
%8T"h int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!Ytr4DtM
/* --------------------------------------------- */
dO\irv) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%jmL#IN) /* --------------------------------------------- */
>^%TY^7n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
i@STo7= WhN~R[LE_ @wO X</_g _9b;8%?Yf 看了之后,我们可以思考一些问题:
OqA#4h4^ 1._1, _2是什么?
OG}m+K&< 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。
p*"H&xA@ 2._1 = 1是在做什么?
E=8$*YUW(g 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。
TTzvH;S 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。
O{nM
yB j43-YdCJ @j?)uJ0Q 三. 动工
,.&y-? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jsnk*>j ayoqitXD? 84u%_4/ P+[\9Gg template < typename T >
K,L class assignment
(uskVK>L {
@If ^5s;z T value;
8^6dK public :
^K
n{L assignment( const T & v) : value(v) {}
xdd;!HK, template < typename T2 >
XKepk? E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P|4qbm4%O, } ;
zQ~8(E]Rf uPveAK}h [DO UIR9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
E]j2%}6Z% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\dw*yZ^ )Y@mL/_ W:
vw. tgB\;nbB class holder
[agp06 $D? {
Q7@.WG5 public :
o$+"{3svw? template < typename T >
x*2' I assignment < T > operator = ( const T & t) const
T`.RP&2/d {
or{X{_X7 return assignment < T > (t);
%>Y86>mVz }
]S#m
o } ;
h#!u"'JW E;Sb
e9] l
d4#jV ei 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:
-<Zs7( S 8$kxQg static holder _1;
QvN=<V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W_ hckq. #^~[\8v> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N++jI( 而不用手动写一个函数对象。
P(#by{s 7Ta",S@m m?Qr)F_M 3>t^Xu~ 四. 问题分析
ME%W,B.|"s 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
jk'.Gz 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
b 5X~^L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:RE.m d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ysz&/ry 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ApxGrCu lYq4f|5H}m 五. 问题1:一致性
s9'lw' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
}+4^ZbX+: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q-g}{mFS 2po>%Cp struct holder
1^4z/<ZWm {
N1O.U"L; //
``p()^zT template < typename T >
-$js5Gx1 T & operator ()( const T & r) const
0+P<1ui {
>u:t2DxE return (T & )r;
mgxoM|n6 }
ufekhj } ;
7jL3mI;n%; 3j
iSvrfI 这样的话assignment也必须相应改动:
]d|:&h bEJz>oyW" template < typename Left, typename Right >
uYv"5U]MFv class assignment
?-`G0 ( {
v9qgfdBS5 Left l;
@GpM4>: Right r;
dE[nPtstb public :
&eHhj9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W%xg;uzp template < typename T2 >
MWxv\o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Mr3;B+S } ;
RN3-:Zd_X XH?}0D( 同时,holder的operator=也需要改动:
4G4[IAu_ :7w^2/ZGo template < typename T >
(79y!&9p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vxRy7:G" {
)d\u_m W^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
q{?ku!cL }
V{j>09u Gw5j6
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。
e)WpqaI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(\UA+3$4 ?{OB+f}Mo return l(rhs) = r;
lStYfO:<'v 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
VQQtxHTC3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
61W
ms@D% KAucSd` template < typename Tp >
P sLMV:O9S class constant_t
&GC`4!H {
IU8/B+hM~ const Tp t;
JIl<4 %A public :
tCJ+OU5/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f"=1_*eH template < typename T >
%)Pn<! L const Tp & operator ()( const T & r) const
rl0sN5n {
/~49.}yt return t;
=2
3H/ }
r
pv`% } ;
G8y:f%I!b c3X'Sv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=lzRx%tm 下面就可以修改holder的operator=了
Vd-\_VP20 LG0z|x(
template < typename T >
| Vtd!9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b>B.3E\Pc {
D{]t50a. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aIrQ=} }
FZW)C'j G\y: O9( 同时也要修改assignment的operator()
oA^aT:o + y&HfF~ template < typename T2 >
dPdodjSu,! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'.sS"QdN 现在代码看起来就很一致了。
Vt {uG ]}3AP!: 六. 问题2:链式操作
zHI_U\"8D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=@ '>|-w| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
X*'tJN$ 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。
HAHv^ 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。
Oie0cz:>: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
X}~5%B( \
2$nFr?0 template < typename T >
+bG^SH2ke struct result_1
s~@4 {
~w&P]L\dB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7IrbwAGZ3 } ;
}=1#ANM1 a@ E+/9 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
qno8qF* 1}moT# template < typename T >
3fS+,>s\O struct ref
gEVN;G'B<= {
b
h%@Lo typedef T & reference;
7~2b4"& } ;
(vq0Gl template < typename T >
i?.7o*w8 struct ref < T &>
IXm}WTgF! {
G@YX8!wU typedef T & reference;
V
&K:~[ M } ;
#1INOR9 5BSh`r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
uM!$`JN wA+QUN3#n template < typename T >
39xA h*}G] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Z/#&c {
Vv"JN?dHi return l(t) = r(t);
aZ[
aZU }
1:7 uS. 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。
+d7sy0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n+C]&6-b [Yo3=(7J 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
j.? '*?P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
AY{-Hf& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9~bl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
PGaB U3 最后的布局是:
zYCrfr Add
i+x$Y)= / \
F/MzrK\':m Divide 5
&+@~;p5F / \
f`zH#{u _1 3
Q.3oDq 似乎一切都解决了?不。
Q&zEa0^rG6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
gnW]5#c@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
lzJ[ `i. OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
"pP5;*^f V-#OiMWa~ template < typename Right >
AqPE.mf assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
av-l_iE Right & rt) const
'hTAO1n8 {
s:_M+_7_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6`/nA4S4. }
n|t?MoUP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
mlIX>ss|7B XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
wA@y B" 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
c4]/{!4 Q 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"A_,Ga 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
]2^tV.^S^ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
e,Ih7-=Er, 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
+Dg%ec XCQS_'D template < class Action >
0*G5Vd class picker : public Action
!1i(6 ?~#4 {
9}~WwmC|x public :
c$X0C&m picker( const Action & act) : Action(act) {}
BXNt@% // all the operator overloaded
>d.o1< } ;
[@SLt$9" W<J".2D Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
AJ0qq 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[x`trypg l[KFK%? template < typename Right >
Y)?dq( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Z3:M%)e_u$ {
I6bekOvP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G8c 8`~t }
Irk@#,{< HPc7Vo( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
deD%E-Ja 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。
r"yA=d'c JsNqijVC template < typename T > struct picker_maker
F[q:jY {
.C]V==z`[4 typedef picker < constant_t < T > > result;
^P5+ _P } ;
jy=dB-& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
rg Q6/3}qc {
A=Au>"nAA typedef picker < T > result;
qT`sPEs;V } ;
z^+`S: \(y6o}aW 下面总的结构就有了:
#+mt}w/ 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。
w28!Yj1Q 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。
NGl/F{< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TW2OT } 至此链式操作完美实现。
MA\^<x_?L} 71AR)6<R ;D Mv?-H 七. 问题3
yN*HIN 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。
E,6(/`0H* >Ab>"!/'K template < typename T1, typename T2 >
Yg 8AMi ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2ckAJcpEb/ {
d/Q}I[J.u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kF:4[d }
Wa#!O$u Qr`WPTQr" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9zdp8?T C4Pi6.wf template < typename T1, typename T2 >
# 2As-9 struct result_2
vn n4 {
_xgF?# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ML6V,V/e } ;
i^c !olvP*c" 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Yjv[rH5v 这个差事就留给了holder自己。
f
wN ahagt9[,:F (!h%)
_?.l template < int Order >
&!I^m class holder;
xkv2#"*v template <>
wJ_E\v P class holder < 1 >
)9~1XiS, {
OrXx0Hn public :
sb
3l4(8g
template < typename T >
fo63H'7 struct result_1
y'(bp=Nq {
tw.2h'D typedef T & result;
> QwZt } ;
p fj%AP: template < typename T1, typename T2 >
d*%-r2K struct result_2
F$kLft[: {
TGnyN'P| typedef T1 & result;
s>Eu[uA } ;
M8Y\1#~ template < typename T >
=}S*]Me5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O.7Q*^_ {
neQ2k=ao return (T & )r;
rbP"
n)0= }
IY@) template < typename T1, typename T2 >
!!Tk'=t9"3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0 S3~IeJ {
Ndj9B|s_ return (T1 & )r1;
7g(,$5 }
pg3B^ } ;
?!H<V@a /1X0h template <>
i2or/(u` class holder < 2 >
]?P9M<0PM {
"hRw_< public :
vkmTd4g template < typename T >
.lMIJN&/ struct result_1
zh5{t0E}C {
76[O3% typedef T & result;
9XGzQ45R } ;
F{*S}&q*)o template < typename T1, typename T2 >
0mB]*<x8 struct result_2
*wW/nr=\; {
&gc8"B@V typedef T2 & result;
l6b3i
v, } ;
VFN\
Ryd template < typename T >
`r"euO
r\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
846j<fE {
c nAwoTt4 return (T & )r;
'U<-w$!f+^ }
{;4AdZk template < typename T1, typename T2 >
^FSUK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]JQk,<l5E {
Zf<M14iM return (T2 & )r2;
wAE,mw }
m
ys5B} } ;
=re1xR!E5 -Z&6PT7 #84pRU~ 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> >。
D$k40Mz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%
R~9qO 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jREj]V> ZOl
=zn return l(i, j) = r(i, j);
ZVotIQ/Q' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B 95}_q Ij>x3L\- return ( int & )i;
>j1\]uo return ( int & )j;
i][7S mN 最后执行i = j;
[07N<< 可见,参数被正确的选择了。
xw-x<7 z^
+CD- u/FnA-L4 4VE7%.z+ pfW0)V1t 八. 中期总结
hx$-d}W{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Qg+0(odd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)%8oE3O# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VXvr`U\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;i`X&[y; !pI)i*V| :<d\//5<9 =LJc8@<:f rkA0v-N6v d>:(>@wz 九. 简化
\RZFq<6> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
\ief [ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+~J?/ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
-X(%K6{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
EzY?=<Y( +-*/&|^等
fc lmxTy 2. 返回引用。
x#"|Z&Dw0 =,各种复合赋值等
:u#Ls,OZz 3. 返回固定类型。
E" iH$NN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
SymSAq0$F 4. 原样返回。
j(G}4dib operator,
0 3L"W^gc 5. 返回解引用的类型。
-!( operator*(单目)
*W q{ :k 6. 返回地址。
S1^u/$*6 operator&(单目)
#=R) s0j" 7. 下表访问返回类型。
<Ft6d operator[]
^GdU$%aa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}NPF]P; operator<<和operator>>
We3*WsX\
GqhnE> 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。
Nd/iMV6V; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D1bS=>
;," #V[?puE@ template < typename Left >
U:>'^tkp struct value_return
b3e:F{n
^ {
Y4`MgP8t template < typename T >
NLM ]KT struct result_1
ay#cW., {
-bo2"*|m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1QM*oj: } ;
PPT"?lt*& )NZ6!3[@ template < typename T1, typename T2 >
%>'2E!% struct result_2
/h%<e {
v'*Q[
(' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vBsd.2t~ } ;
>x)YdgJ* } ;
WM BntB <Fb3\T L w\=zTHo88 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;nG"y:qq ]@1YgV 下面我们来剥离functor中的operator()
XhFa9RC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ke|v|@ 94%gg0azp return l(t) op r(t)
!c:Q+:,H return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ea1{9>S return op l(t)
"+s#!Fh * return op l(t1, t2)
LU4\&fd return l(t) op
5bFE;Y;
return l(t1, t2) op
*=0Wh@?0 return l(t)[r(t)]
PEZElB; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1d!7GrD F
WZ5[tZf 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:
Mw7!w-1+ 单目: return f(l(t), r(t));
+Tc4+q! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"5e~19 双目: return f(l(t));
>]Hz-2b return f(l(t1, t2));
exV6&bdu 下面就是f的实现,以operator/为例
#(h~l> r I"@X~Y7} struct meta_divide
y|q4d(P. {
d9|dHJf template < typename T1, typename T2 >
#/@U|g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
([UuO}m- {
JY0t Hs return t1 / t2;
Y+<C[Fiq }
(w]w
2&YD } ;
FQB)rxP /dhx +K~ 这个工作可以让宏来做:
Pca~V>Hd sW+YfJT #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%Rr!I:[ $ template < typename T1, typename T2 > \
#})Oz| c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$-"AMZ899 以后可以直接用
:ORCsl6- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
sF]v$kq 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
y?<[g;MuT (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。。。)
l9)iLOj j>eL&.d ~j3B' 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
Yqmx] 7Y4 u#%Ig3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|8&AsQd class unary_op : public Rettype
5. :To2 {
3/:O8H Left l;
0~A<AF*t public :
UA{sUj+? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k@5#^G u1`8f]qt template < typename T >
KpC)A5u6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\^;Gv%E {
COFs?L.` return FuncType::execute(l(t));
l7aGo1TcIh }
s8}:8 Ol9U^ template < typename T1, typename T2 >
swG^L$r` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xj{X#[q): {
"Na9Xea return FuncType::execute(l(t1, t2));
O 4N_lr~ }
J><O
51 } ;
lZ0+:DaP2 T;GBZR% V-A^9AAPm 同样还可以申明一个binary_op
qh0)~JL4 &o^ wgmS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/`\-.S9 class binary_op : public Rettype
vPmP<c)cb {
nen6!bw4 Left l;
E{T\51V]% Right r;
GWjKZ1p public :
Jkpw8E7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@<CJbFgJp <Xp
F template < typename T >
#1hT#YN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
POH>!lHu {
)oTEB#J return FuncType::execute(l(t), r(t));
Qat%<;P2 }
FvG9PPd "x9xJ template < typename T1, typename T2 >
z:u`W#Rf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<Ml,H%F {
T_Z@uZom. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_I~TpH^1K }
P.qD,$- } ;
R|V<2 G&D N'bp E=~H,~ 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
dr~MyQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
GOJi/R.{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
m80+b8b 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。
z$7YC49^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+Jt"JJ>% k 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
P(X#w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PC\Xm,, 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
IS&`O=7 下面是修改过的unary_op
0#K@^a r{\cm
Ds template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[.6>%G1C class unary_op
mI9h| n {
cD0 Left l;
F1M@$S, QIi*'21a+ public :
pC8(>gV<h
enG6T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YL){o$-N"J G8u8&| template < typename T >
^l$(- #'y struct result_1
yl 0?Y {
{6 #3` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x ?^c:`. } ;
$nn~K <g*rTqT' template < typename T1, typename T2 >
FT|*~_@ struct result_2
iM8hGQ` {
zNE!m:s typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yqejd_cd } ;
'Dat.@j dC( 6s=4 template < typename T1, typename T2 >
!ox &` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bx6@FKns} {
7[D0n7B@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C{!Czz.N }
*D AgcB ]VwAHT&je template < typename T >
Y\+^\`Tqu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_
<>+Dk& {
cYbO)?mC_ return OpClass::execute(lt(t));
+D
h=D* }
I]k'0LG*^ {_q2kk } ;
:[ITjkhde0 N23s{S t 8OBvC\% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
2$\f !6p 好啦,现在才真正完美了。
s|,]Nb=z/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
ZM|>Va/X b%oma{I=.c template < typename Right >
etTuukq_Z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
50I6:=@\\ {
mceSUKI;L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ce:R
p? }
aLsGden| 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。
66|lQE&n M
j5C0P( ZzKn,+ BbU&e z8P ADR`j;2 十. bind
[")0{LSA= 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。
l w%fY{ 先来分析一下一段例子
kkJg/:g jV<LmVcZY _p_F v>>: int foo( int x, int y) { return x - y;}
3/ [= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KDXo9FzF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Iewq?s\Fo 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。
wZC'BLD 我们来写个简单的。
~f@<] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BMdr.0 对于函数对象类的版本:
Fj]S8wI 78.sf{I template < typename Func >
<5X@r#Lz struct functor_trait
;8T<L[ ^U {
<;XJ::d typedef typename Func::result_type result_type;
t&&OhHK } ;
*,Re&N8 对于无参数函数的版本:
%]R#}amW `Ch6"=t template < typename Ret >
P\M+ZA ; struct functor_trait < Ret ( * )() >
w(G(Q>GI {
ALwuw^+ typedef Ret result_type;
;=7z!:) } ;
~'U;).C 对于单参数函数的版本:
uZYeru"w <]9MgfAe
template < typename Ret, typename V1 >
lyi}q"Kn*; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!e7vc[N {
)a}5\V typedef Ret result_type;
)R|7> 97 } ;
|.S;z"v![ 对于双参数函数的版本:
[%@zH cr/|dc' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
H 0h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pP
r<8tm[ {
{10ms_s typedef Ret result_type;
tS9m8(Hr%Q } ;
1y@- 等等。。。
H,I}R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:D,YR(]) ew"Fr1UGYZ template < typename Func >
B.WJ6.DkS struct func_return
y H'\<bT {
~"wD4Ue template < typename T >
nY8UJy}<oL struct result_1
J~}UG]j n {
)s8r(.W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F#PJ+W*h } ;
,qfa,O y{"E)YY template < typename T1, typename T2 >
vr vzV struct result_2
68)^i"DM< {
m3WV<Cbz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w\mF2h } ;
K@i*Nl } ;
0l##M06> aE%VH ;? H|Nw)*. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"5YdmBy LBE".+ template < typename Func, typename aPicker >
Z`*cI class binder_1
$"i690 {
vqs~a7E-P Func fn;
,,J3 h aPicker pk;
C1/jA>XW public :
O<3,n;56Z n=&c5! template < typename T >
5;{Bdvcv struct result_1
y(dS1.5F {
Z~uKT n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
br;G5^j3? } ;
]M2<I#hF. ./
:86@O template < typename T1, typename T2 >
KRtu@;? struct result_2
gctaarB& {
Cm4*sN.&) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A1q^E(}O } ;
P&GZe/6Y #SYWAcTkO} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
M BT-L ^55?VQB template < typename T >
2{CSH_"Z7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d0B+syl&4l {
A|J\X=5 return fn(pk(t));
OGFKc# }
!.9vW&t template < typename T1, typename T2 >
=F&RQ}$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[*G2wP[$ {
Q7r,5w&cm return fn(pk(t1, t2));
7j:{rCp3J }
gp HwiFc } ;
9qDGxW
'1 Dkb&/k:) bw\=F_>L 一目了然不是么?
(Pd>*G\ 最后实现bind
s]c$]&IGG &[RU.Q!_H 8:% R|b template < typename Func, typename aPicker >
/6zpVkV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t {"iIz_S {
Elp!,(+&6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BcLt95;.\ }
Y+GeT#VHe \DqxS=o; 2个以上参数的bind可以同理实现。
^rwSbM$ 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。
lc-|Q#$3$ ]e.+u 十一. phoenix
md"%S-a_dT Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5@$4.BGcF kDq%Y[6Z for_each(v.begin(), v.end(),
3(+#^aw (
r%pFq1/'! do_
6t:c]G'J [
'I]"=O, cout << _1 << " , "
]5fM?: <l ]
ts<dUO
.while_( -- _1),
j\f$r,4 cout << var( " \n " )
*]WXM.R8 )
LFyceFbm );
l7,qWSsnK Zk
UuniO 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:
uR@`T18 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
Qiw4'xQm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t5X
lR]` w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]?(F'& n-3j$x1Ne wG5RN;`V template < typename Cond, typename Actor >
Ok&>[qu class do_while
HY;?z`= {
%uVJLz Cond cd;
Lc<xgN+cJ Actor act;
/dt!J
`: public :
*"FLkC4 template < typename T >
2?iOB6 struct result_1
_M[[vXH {
WgJAr73
l typedef int result_type;
q_y,j& } ;
DXW?;|8)O 8$ZSF92C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G*i# \ 5jV97x)BGx template < typename T >
:IVMTdYf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o?K|[gNi {
6bKO;^0 do
Dh No +"!z {
Sn2Ds)Pfx3 act(t);
qMES<UL> }
gH^$Y~Lx while (cd(t));
jne9=Als5 return 0 ;
t!~YO'<dS }
^>8]3@ Nh } ;
&17,]# 3 t"/"Ge#a WG/J4H`Od 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5A$az03y$\ 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。
$;uWj| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
; [%}Xx 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2~WFLD 下面就是产生这个functor的类:
_$\5ZVe cJ##K/es k>&s(b template < typename Actor >
P!+nZXo class do_while_actor
A?D"j7JD=L {
0t COb9 Actor act;
.(7C)P{.0 public :
x56
F do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%C`'>,t> O
{6gNR,* template < typename Cond >
Eqmv`Z
[_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'SU9NQS } ;
6!%d-Z7) b^,Mw8KsO x)VIA] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;5Vk01R 最后,是那个do_
+yb$[E* f'6qJk%J Uk*;C class do_while_invoker
2Cd
--W+= {
6"Lsui?? public :
~26s7S} template < typename Actor >
dD^_^'i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
j&[.2PW\ {
u1)TG"+0 return do_while_actor < Actor > (act);
W]D`f8r9 }
Stw+Dm\! } do_;
ok3 a|P~LMPM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
B2G5hbaA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z0"& 最后来说说怎么处理break和continue
Naf`hE9 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。
"T{~,'T 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 ]