一. 什么是Lambda
oXN(S:ZF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
o$V0(1N 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
^7Z;=]8J %b2Hm9r+ RzzU+r :R>RCR2g) class filler
!nlr!+(fV {
xEeHQ7J public :
7AWq3i{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
PN:`SWP } ;
.k
+>T*c{ Ih4$MG6QC P"]l/ 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:
gGx(mX._L? oN%zpz;OR 6a_U[-a9; a'.7)f[g} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\fuz`fK: 2)T;N`tNw g1.u1} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}^j8< `l/nAKg?W A|YgA66M (:?bQA'Td 二. 战前分析
zmL
VFGnS 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。
YMU""/( 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
v~jm<{={g dQ9W40g1 $R+gA{49% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#
, eC&X45 /* --------------------------------------------- */
_`p^B%[ vector < int *> vp( 10 );
_VTpfeL@n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y,6kL2DM /* --------------------------------------------- */
*[*q#b$j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}xi?vAaTl /* --------------------------------------------- */
K<`W>2" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_Hfpizm /* --------------------------------------------- */
5`g VziS!S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j+{cc: h"X /* --------------------------------------------- */
sUK|*y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|]k,0Y3v uXLZ!LJo %e3E}m> cMnN} ' 看了之后,我们可以思考一些问题:
" a,4E{7 1._1, _2是什么?
*N:0L,8 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。
*+2_!=4V 2._1 = 1是在做什么?
@!O(%0
= 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。
|@yYM-;6 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。
;Q4,I[?% aDxNAfP
`h'=F(v(} 三. 动工
~TeOl|!lE+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+"bi]^\z Cc,V ] 4VwMl)8ic S]~5iO_bst template < typename T >
'}B"071)< class assignment
1s(]@gt {
MPy><J T value;
D6+3f#k6 public :
4z26a assignment( const T & v) : value(v) {}
a?8)47) template < typename T2 >
v+`'%E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
R5(([C1 } ;
}4H}*P> + WBkx!{\z r]DU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
aR('u:@jHi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-)3+/4Q(
bZ OCj1 5>daWmD T!>h Pg class holder
A9u>bWIE7 {
_~ei1
G.R public :
O!XSU, template < typename T >
VBF:MAA assignment < T > operator = ( const T & t) const
G$&jP:2q {
Y~A I2H S return assignment < T > (t);
Az8ZA ~Op= }
#N>66!/V } ;
"::2]3e )oz2V9X{ &GJVFr~z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
J:>o\%sF zwJ&K;"y( static holder _1;
J'7;+.s( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2nCc(F&+? XM*5I4V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G/~gF7 而不用手动写一个函数对象。
% XZ&( wy${EY^h ilHf5$ L?N-uocT 四. 问题分析
{=mGXd`x?l 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。
{6:*c 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。
s@7h oU-+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X;GU#8W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
K%mR=u#%& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y,Rr[i"j
fDfph7[) 五. 问题1:一致性
HiU)q 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?|
~9vK6;0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nGYimRYO TNA7(<"fV| struct holder
CM++:Y vJ {
lqJ92vi6Q //
xT*c## template < typename T >
<!UnH6J.b T & operator ()( const T & r) const
hhZ%{lqL {
<bSPKTKL return (T & )r;
udA@9a^; }
4
l-UrnZ } ;
f+n {9Hz ~wv$uL8y 这样的话assignment也必须相应改动:
E?P>s T3B 5V =mj+X? template < typename Left, typename Right >
3Wv^{|^ class assignment
Cb+$|Kg/"b {
.udLMS/_ Left l;
!bYVLFp=\_ Right r;
Ry]9n.y public :
QSa#}vCp* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R2-F@_ template < typename T2 >
3e1-w$z&S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{j]cL!Od } ;
43M.Hj] bo\Ah/. 同时,holder的operator=也需要改动:
Q*PcO \Y!y w?|qKO template < typename T >
;
YQB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g@4~, {
:?g+\:`/0j return assignment < holder, T > ( * this , t);
,@?9H ~\ }
};9s8VZE ,h'Q 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
iCg%$h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e"eIQI|N \ f+;X return l(rhs) = r;
'r%(,=L 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。
j8[U}~*^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pFNU~y'Kf NiW9/(;xB template < typename Tp >
>uq0}HB$a class constant_t
\OFmd!Cz {
zm5PlG const Tp t;
,-E'059 public :
Komdz/g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}s<;YC template < typename T >
?z l<"u const Tp & operator ()( const T & r) const
9S}rTZkEq {
`H$XO{w return t;
s_fe4K }
@!!u>1 } ;
2672oFD ,iP
YsW]5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~B"HI+:\L 下面就可以修改holder的operator=了
&DGz/o x}c template < typename T >
<Y?Z&rNb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g1[BrT, {
-#T%* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
d!R+-Fp }
ZZo<0kDk #.HnO_sK_ 同时也要修改assignment的operator()
l~]] RgU *(q?O_3,b template < typename T2 >
AmDOv4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-WqhOZ 现在代码看起来就很一致了。
K)J_q3qo ( s4W& 六. 问题2:链式操作
(E00T`@t0i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ru*gbv,U 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。
Pm)*zdZ8 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。
$G"\@YC< 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
"ckK{kS4~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wW\@^5 P*
0kz@ template < typename T >
L f"!:] struct result_1
[y'blCb {
%?gG-R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a"U3h[;$y } ;
-sJD:G,% q&v~9~^}d 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:
E:**gvfq 8o%Vn'^t template < typename T >
{X(nn.GpC struct ref
v8y Cf7+" {
{*GBUv5 typedef T & reference;
_h}(jEd! } ;
*m<[ sS template < typename T >
U; m@ struct ref < T &>
p+]S)K GZw {
ANw1P{9* typedef T & reference;
Q2m[XcnX } ;
u]Vt>Ywu ~210O5^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L$OZ]
^\O*e)#* template < typename T >
Y"8@\73(R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mm:TR?^ {
)Wq1af
return l(t) = r(t);
^il$t]X5- }
:h34mNU 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。
v {HF}L 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
CS~onf<xz =Vs?=|r 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
PA,aYg0f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m-Jy
4f# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\^dse +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}WC[<AqI 最后的布局是:
qF bj~ec Add
@~ke=w6&pe / \
v%*don Divide 5
o ;Z"I & / \
1K@ieVc _1 3
\os"w " 似乎一切都解决了?不。
3<$Ek3X 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。
o}KVT%} 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。
U~ a\v8l~ 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:
@Drl5C}+ SQK82/ template < typename Right >
8ly)G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!|4]V}JQ Right & rt) const
06AgY0\ {
gw,K*ph}q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>^g2Tg: }
QEt"T7a[/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(jU_lsG 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。
UwS7B~ 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。
Iga+8k 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。
Y2l;NSWU 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。
8o|C43Q_ 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?
;AOLbmb)H4 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:
=bD.5,F) uNuFD|aQ. template < class Action >
T=-UcF class picker : public Action
y-.{){uaD {
\v-I<":: public :
au50%sA~
picker( const Action & act) : Action(act) {}
U'" #jT // all the operator overloaded
BXdk0 } ;
`W)?d I?#M ^rq\kf*] 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。
xOShO"4Z 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:
xP_%d, *Xk5H,: template < typename Right >
|33t 5}we picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a~LA&>@ {
!^F_7u@Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W3UxFs]$ }
T:{&eWH "A
Bt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|^5"-3Q 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。
\f4rA?+f 4bL *7bA template < typename T > struct picker_maker
*\'t$se+ {
T$u'+*
Xx typedef picker < constant_t < T > > result;
xf;>o$oN0P } ;
UJqh~s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IowXVdm@6 {
+=9iq3<yfS typedef picker < T > result;
Co(N8>1 } ;
J'ce?_\?PY (S W6?5 下面总的结构就有了:
+i!HMyM functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Gu$J;bXVj 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。
e6_8f*o|s picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pEcYfj3M 至此链式操作完美实现。
2C:u)}R7D r{r~!=u Hm>cKPZ) 七. 问题3
D%3$"4M7! 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。
sk9Ejaf6> (OE S~G template < typename T1, typename T2 >
[8Y7Q5Had ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|Y}YhUI& {
r@r*|50 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<FBH;}] }
Fl($0}ER o[KZm17 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:t`W&z41 oZ/"^5 template < typename T1, typename T2 >
GO2q"a struct result_2
Pi5MFw'v {
!\{2s!l~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r3' DXP } ;
?F]P=S:x X(x,6cC 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
@ntwdv; 这个差事就留给了holder自己。
rz&V.,s iB
W:t XZk%5t|t template < int Order >
"Ua-7Q&A class holder;
iT{4-j7|P4 template <>
Rkk`+0K7$J class holder < 1 >
j~\FDcG*ed {
H?;+C/-K`_ public :
dpS@: template < typename T >
>H;m[ struct result_1
tx[;& ; {
_I; hM typedef T & result;
\,/ozfJ7dT } ;
rG~W=!bj template < typename T1, typename T2 >
B=]L%~xL$ struct result_2
9c}C<s`M {
\; '#8 typedef T1 & result;
zP0<4E$M` } ;
4$vUD1(' template < typename T >
v7@"9Uw} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5|eX@?QF58 {
J&'*N:d return (T & )r;
d_$0 }
-:d{x# template < typename T1, typename T2 >
dL4VcUS. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|Tmug X7 {
J&h59dm- return (T1 & )r1;
:kI[Pf!z }
X4:84 } ;
jbe:"Stw JE:LA+ ( template <>
|*J;X<Vm class holder < 2 >
GjW(&p$& {
<`Fl Igo public :
-eV*I>G template < typename T >
,^mEi struct result_1
y~]D402Cx {
S"Vr+x? typedef T & result;
fFbJE]jW } ;
j8e=],sQ template < typename T1, typename T2 >
&/^p:I struct result_2
"'``O~08/ {
1r.2bL*~jw typedef T2 & result;
@qcUxu 4 } ;
9(HGe+R4o template < typename T >
@+M1M2@Xz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\NDW@!X {
AX{<d@z`j return (T & )r;
%2D'NZS }
ts[8;<YD template < typename T1, typename T2 >
7\$}|b[9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}vB{6E+h/w {
W^[QEmyn return (T2 & )r2;
!p\
@1? }
/J-.K*xKt } ;
&,p6lbP K($+ILZ g8Y)90 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> >。
6w3[PNd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3_;=y\F 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`xv Uq\ $Nvox<d0 return l(i, j) = r(i, j);
)2W7>PY 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-u~:Gd*l0 ?S=y>b9R return ( int & )i;
dmkGIg} return ( int & )j;
I31Nu{ 最后执行i = j;
D?Ol)aj? 可见,参数被正确的选择了。
?T%"Jgy8 @fo(#i& wb#[&2i q2B'R wH=7pS"s 八. 中期总结
b?Q$UMAbH 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:
w(+L&IBC 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?en-_'}~a 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fOSJdX0e|Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
m|?1HCRXRI V0,5c`H c {Gfsiz6 8KR17i1 7Y.yl F: T[[E )f1[ 九. 简化
FR50y+h^$ 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。
9P
<1/W! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%T<c8w}dP 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:
3\ )bg
R: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%|/\Qu +-*/&|^等
""V\hHdp
2. 返回引用。
]x& R=)P =,各种复合赋值等
\mb@-kM) 3. 返回固定类型。
;/23CFYM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j}@LiH'Q 4. 原样返回。
qa:muW operator,
Ygfy;G% 5. 返回解引用的类型。
OL#i!ia. operator*(单目)
Q-s5-&h( 6. 返回地址。
h>xB"E|. operator&(单目)
`tH F} 7. 下表访问返回类型。
=VWH8w.3 operator[]
YyYp-0# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6x!iL\Y~ operator<<和operator>>
FDGzh/ XI ><;# 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。
Wa?\W& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)!zg=}V )WEOqaR] template < typename Left >
T9}dgf struct value_return
vXdI)Sx[ {
A$P Oc< template < typename T >
E7SmiD@) struct result_1
n*AN/LBp {
N-p||u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6I]{cm } ;
}ew)QHd ,*L3 template < typename T1, typename T2 >
b83m'`vRM struct result_2
*&_(kq z'1 {
|U~\;m@
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&u2m6 r>W } ;
r5lPO*?Df } ;
Fkqw#s(T Aba%QQQ 'vZWkeo 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|F=.NY
0eA|Uq~ 下面我们来剥离functor中的operator()
Fv^>^txh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qssK0!- XaU^^K return l(t) op r(t)
loyhNT= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
a|dn3R>vX return op l(t)
+9;6]4 return op l(t1, t2)
C2hB7?UGN return l(t) op
k1D|Cpnp return l(t1, t2) op
VB+_ kR6Zv return l(t)[r(t)]
?%>S5,f_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8js1m55KT >\lBbqa#
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
HErG%v]nw 单目: return f(l(t), r(t));
0o@eE3^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%NhZTmWm 双目: return f(l(t));
0)vX
return f(l(t1, t2));
6D4u?P, 下面就是f的实现,以operator/为例
]*rK; Jd|E
4h~( struct meta_divide
9PR?'X;4 {
'_n$xfH template < typename T1, typename T2 >
0e'@Xo2e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[GW;RjPE {
A22'qgKm@ return t1 / t2;
dP/1E6*m }
YO.+06X } ;
99Nm? $g `qy@Qo 这个工作可以让宏来做:
Q,o"[ &Gp qHYoQ.ke #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
oHethk template < typename T1, typename T2 > \
) @f6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
SUoUXh^!w 以后可以直接用
@w,O1Xwj DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&X}i%etp^2 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
N/B-u)?\: (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
gF|u%_y-qt QIcc@PGT9a V9D>Xh!0H 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
,V+,3TT j;&su=p" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RDu{U(! class unary_op : public Rettype
~N+H7T.L {
o7fJ@3B/ Left l;
Gd[:&h public :
jxgs!B> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
io$fL_R= $viZ[Lu!m template < typename T >
yzL6oU-{& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u5P2* {
Gl>*e|} return FuncType::execute(l(t));
j@jUuYuDgl }
0SDyE @ql S #( template < typename T1, typename T2 >
gCI{g.[I! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h}GzQry1 {
Up1e4mNL return FuncType::execute(l(t1, t2));
/V>yF&p
}
`+T"^{
Z } ;
IKeO&]k AUm5$;o,/ y?xFF9W@H 同样还可以申明一个binary_op
Zx%6pZ(. e:;u_be~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)#025>$z class binary_op : public Rettype
U{&gV~ {
3c[TPD_: Left l;
3ZL<6`Y F Right r;
8]% e[ public :
Ob
h@d| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/V E|F Ts 89%#;C template < typename T >
p y%RR*4# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&jE@i# {
|il P>b return FuncType::execute(l(t), r(t));
Zopi;O J }
#J*hZ(Pq bb`8YF+?' template < typename T1, typename T2 >
,\ zx4* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c[4I> "w {
:sJQ r._L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
t``q_!s}F }
"VQ7Y`,+ } ;
@`:z$52 7SJtW`~ 3|1v)E 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
v4X)R
"jJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yz^Rm2$f9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mW 'sdb 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。
'0jn|9l58 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Dq9*il;' 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。。。
(Ujry =f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
uwWKsZ4:ij 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)
\ H!Klp 下面是修改过的unary_op
`:YCOF g3vR\?c` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l
!:kwF class unary_op
1HBXD\! {
:#Nrypsu Left l;
Nu7lPEM %"BJW public :
QJtO~~- %@Nu{?I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<4%vl+qW _+}#
template < typename T >
wF$z ?L struct result_1
o%[swoM@ {
Zd8`95 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
irKM?#h } ;
9qX)FB@'i; XW q@47FR template < typename T1, typename T2 >
j4}Q struct result_2
V5bB$tL}3 {
LHd9q^D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x^)W}p" } ;
JO&L1<B{v K4Hu0 template < typename T1, typename T2 >
.._UI2MA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"g&hsp+i"A {
wg]VG, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Oc%W_Gb7 }
*apkw5B}C CK(`]-q>, template < typename T >
Jqz K5)
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P$*9Z@ {
WSOz^] return OpClass::execute(lt(t));
/G= ?E]^ }
!p{CsR8c ;_p!20.( } ;
2[g kDZ f}w_]l#[G K aNO&%qX 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
5N:IH@ 好啦,现在才真正完美了。
$Ahe Vps@@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
G]O5irsV V$3`y=8 template < typename Right >
[Lq9lw&
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;={3H_{3 {
].Xh=7&2{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,#K{+1z: }
YpEH(tq 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
##a.=gl 1;eWnb( W}M3z cr ~.],$Om U[W &D%' 十. bind
dK>sHUu 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。
/n1L},67h 先来分析一下一段例子
Q+ZZwqyxD hd@jm^k 3>mAZZL5[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
j?1wP6/NP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1x^Vv;K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q AX3*%h 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。
heQyz|o 我们来写个简单的。
0HN%3AG] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%{ory5 对于函数对象类的版本:
#|=Q5"wU /cZTj!M template < typename Func >
}/MmuPp struct functor_trait
lESv {
^o4](l typedef typename Func::result_type result_type;
;2[),k } ;
"<&) G{ 对于无参数函数的版本:
DcN!u6sJ ~]SCf@pRk template < typename Ret >
63/a 0Yn struct functor_trait < Ret ( * )() >
4))N(m%3F {
bD.KD)5 typedef Ret result_type;
CZog?O}< } ;
b*1yvkX5 对于单参数函数的版本:
q1Mt5O} *auT_* template < typename Ret, typename V1 >
(#8B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z0@BBXQ` {
ox5WboL typedef Ret result_type;
Z?u}?-b1\H } ;
3%)@c P:? 对于双参数函数的版本:
(C0Wty Z{x)v5yh2V template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6B+?X5-6DH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R]3j6\ {
/QT>" typedef Ret result_type;
P=l 7m*m } ;
g{CU1c)B 等等。。。
k/1S7X[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
hDXaCift 8*Ty`G&v template < typename Func >
vIf-TQw struct func_return
j8c5_& {
}{)Rnb@
> template < typename T >
nDyA][ struct result_1
6j95>} @ {
'I$kDM mwh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\>x1#Vr>#V } ;
aJ}hlM> oU se~ template < typename T1, typename T2 >
)!~,xl^j{} struct result_2
NxnaH!wS {
WyRSy-{U(} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H!'4A& } ;
F}=_"IkZ } ;
udmLHc n|Ts:>`V %xr'96d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_0UE*l$t =J|jCK[r template < typename Func, typename aPicker >
Swh\^/B8 class binder_1
E\TWPV'/ {
q3C Func fn;
4U~'Oa@p aPicker pk;
<KfR)7I$0a public :
9WI5\`*" X ]W)D
S template < typename T >
hV:++g struct result_1
"!CVm{7[ {
K+"3He typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;A4j_8\[ } ;
:zY;eJK m f@[)*([ template < typename T1, typename T2 >
;"Aj80 struct result_2
#<X4RJ {
'T$Cw\F& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T?RN} @D } ;
-xbs'[ cQ'x]u_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3iUJ!gK *6eJmbFG template < typename T >
fefy`J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~f"3Wa*\B {
]=9 d'WL return fn(pk(t));
{]dG 9 }
\GQRpJ#h1 template < typename T1, typename T2 >
WP?]"H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"a9j2+9 {
{~w( pAx return fn(pk(t1, t2));
P&=YLL<W }
HEAW](s } ;
%8wBZ~1- $-u c#57 :,M+njcFc 一目了然不是么?
'HJ+)[0X* 最后实现bind
v 2p (P;TM1k K^o{lyK;@~ template < typename Func, typename aPicker >
(EvYrm4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<VSB!:ew {
TGU7o:2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J9OL>!J }
QAt]sat ?3a=u< 2个以上参数的bind可以同理实现。
V)`A,7X 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P{9wJ< ,|A6l?iV 十一. phoenix
?@Q0;LG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<T;V9(66 :5$ErI for_each(v.begin(), v.end(),
,A $IFE (
(F 9P1Iq do_
rsa_)iBC [
U;IGV~oT cout << _1 << " , "
$MGKGWx@E ]
,X1M!' .while_( -- _1),
YtKT3u:x cout << var( " \n " )
:*BN>*1^\r )
:3XvHL0rx );
_'17C/ lZ)6d-vK 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
xf/K+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
I\1"E y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9C2pGfEbn} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
EpKZ.lCU #d3_7rI0V V= p"1!( template < typename Cond, typename Actor >
:\'1x class do_while
5z9hcQAS {
p`rjWpH Cond cd;
U,7 Actor act;
jnbR}a=fJ public :
>~Gy+- template < typename T >
(T$cw(! struct result_1
*3E3,c8{A {
[W{|94q typedef int result_type;
X Db% - } ;
kTfRm^ R-dv$z0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G7|d$!% pbDr:kBL template < typename T >
3UW`Jyd`k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uL-kihV:- {
&=*1[ j\ do
=,q/FY: {
[%R?^*] act(t);
;di.U, }
Ws1|idAT while (cd(t));
/Dd x[P5p= return 0 ;
eY`9J4o ' }
37:tu7e~c } ;
QxaMe8( -zMvpe-am& $*$4DG1gaR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"%+||IyW 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
4[gbRn' 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
":
BZZ\! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
R!7--]Wcg 下面就是产生这个functor的类:
<dE~z] P !`7evV: 'YGP42# template < typename Actor >
K3h];F!^ class do_while_actor
{+cx} ` {
U';)]vB$ Actor act;
[tSv{
public :
eN|zD?ba& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\'u+iB
g [.Md_ template < typename Cond >
w5)KWeGa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"N_@q2zF } ;
/O$~)2^h Q.7X3A8 z1,#ma}. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m(:R (K(je 最后,是那个do_
S1)g\Lv MIl\Bn ]j,o!|rx7 class do_while_invoker
H|aC(c {
(zy|>u public :
G7,v:dlK template < typename Actor >
7b-[# g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@oj_E0i3 {
F?MVQ!K* return do_while_actor < Actor > (act);
%La/E# }
`|"o\Bg< } do_;
:jkPV%!~ fj(WHL 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@ YWuWF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2Hx*kh2 最后来说说怎么处理break和continue
yB*aG 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。
s"nntC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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