一. 什么是Lambda
U+"= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'^l^gW/|\ 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,
hcgc
=$^ p},Fwbl .G_3blE; M#cr*% class filler
l>UUaf|O {
GeaDaYh#T public :
(<3lo
ZaX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
KF_Wu}q
d } ;
)6Q0f PS(j)I3 -?nT mzRc 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+qj*P9 /HuYduGdP 06^1#M$' j 3MciQ` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nbASpa( Dum`o^l# b3b~T]] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8q [c 2rCY&8 }=hoATs X^D9)kel 二. 战前分析
2-V)>98 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。
;hA7<loY 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
7_40_kwJi f4k5R eq~c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yc82vSG' /* --------------------------------------------- */
cvUut^CdK vector < int *> vp( 10 );
d%lHa??/h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`GQiB]Z /* --------------------------------------------- */
Z SRRlkU sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q[7d7i/r6 /* --------------------------------------------- */
e:J'&r& 1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hO/5>Zv? /* --------------------------------------------- */
k&A7alw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nF<y7XkO /* --------------------------------------------- */
lW$&fuDHF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z|(c(H2 "Ug/
',jkV D*cyFAF ,xYsH+ybA 看了之后,我们可以思考一些问题:
DMQNr(w{!2 1._1, _2是什么?
=~hsKBt* 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。
rocB"0 2._1 = 1是在做什么?
(.,'}+1 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。
$%
Ci8p Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
qo6LC >Qg >&;>PZBPCO l#b|@4:I 三. 动工
+`*qlP; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[vWkAJ'K xegQRc 5e)6ua , 2{e dW+ template < typename T >
7-d}pgVK class assignment
{OO*iZ.O {
OK-sT7But T value;
E69:bQ94u public :
PZuq'^p assignment( const T & v) : value(v) {}
(/U)>%n template < typename T2 >
ahNX/3;y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
zg#m09[4 } ;
7G.o@p6$ vm\wO._ Z'Exw-ca 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ACigeK^C}E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q1`<fD
6F*-qb3 heL$2dZ5H Tr8AG> class holder
2(m85/Hr\; {
RCBf;$O public :
:8^M5} template < typename T >
_8Nw D_" assignment < T > operator = ( const T & t) const
1Xy8|OFc[ {
M3Khc#5S( return assignment < T > (t);
P+dA~2k }
Y=vVxVI\ } ;
B;Xoa, ItI0x +@emX$cFV 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:
ME$2P!o A*8m8Sh$ static holder _1;
yo\N[h7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
EBoGJ_l b
, juF2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M{?zvq?d 而不用手动写一个函数对象。
DX}B0B TGU:(J'^ R_Zv'y6 w9RF2J 四. 问题分析
.dx
4,|6 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。
%G;0T;0L 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。
_wf5%(~b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j G- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ih.rC>)rx 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@$qOW z`k El@ 五. 问题1:一致性
No`|m0 :j 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.sM<6; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#D+7TWDwNt t})lr\ struct holder
EL^8zyg%% {
))7LE|1l //
eV"!/A2:N5 template < typename T >
'X =p7 d|' T & operator ()( const T & r) const
)~ 0}Et l {
G'
Blp return (T & )r;
,E\h !/X }
OT%0{2c"] } ;
]N*L7AVl E{tx/$f 这样的话assignment也必须相应改动:
G&q'#3ieC +R-h ,$\=7 template < typename Left, typename Right >
wfgqgPo!v class assignment
?4XnEDAm {
pb!V|#u" Left l;
qgoJ4Z* Right r;
hd+]Ok7" public :
UMV)wy|j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ju!(gh template < typename T2 >
[r)eP({ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+l`65!" } ;
'Qa5n\HX$ eD%HXGe 同时,holder的operator=也需要改动:
96d~~2p 1y
J5l,q template < typename T >
(Uk>?XAr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bEm7QgV{X {
*5_V*v6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
~q)u(WC| }
7kKuZW@K- 0ZMJ(C 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。
M=O Czgj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v??TJ^1 ,LDm8 return l(rhs) = r;
# 05jC6 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。
lVz9k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vw2`:]Q+ qve
./ template < typename Tp >
H`~;|6}]n class constant_t
x2co>.i {
7BR8/4gcPu const Tp t;
cHx%Nd\ public :
JK]R*!{n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
h.)h@$d template < typename T >
*U;'OWE[ const Tp & operator ()( const T & r) const
e,>%Z@92( {
,apNwkY return t;
`K*b?:0lp }
B
z^|SkEit } ;
"-31'R- T .REq4< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j9d!yW 下面就可以修改holder的operator=了
>I}9LyZt xl(@C*.sC1 template < typename T >
`s|]"'rX assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&?0:v`4Y {
s,6`RI% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y}FZD?" }
)KE[!ofD |?d#eQ9a 同时也要修改assignment的operator()
#sTEQjJ,J 5c5oSy+ template < typename T2 >
pd3,pQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y4E/?37j 现在代码看起来就很一致了。
>@_im6 UDy(dn>J:J 六. 问题2:链式操作
W3r?7!~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Kv37s0|g 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
g:7,~}_}^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
j~E",7Q' 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
K<4Kk3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}lP;U$ ljC(L/I template < typename T >
eSEq{?> struct result_1
FdzNE {
z0%\OhuCcf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iYJZvN } ;
F(5hmr /P:.qtT( 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:
Bj Wr5SJ (Glr\q]jF\ template < typename T >
=w$tvo/ struct ref
/J3ZL[o?Q {
r X'*|] typedef T & reference;
JTU#vq:TY } ;
vAb^]d template < typename T >
FOwnxYGVf struct ref < T &>
{sVY`}p| {
6Wj^*L! typedef T & reference;
&Lm-()wb } ;
7y^%7U \ 0Yl4eB- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^Hrn ] 6"/WZmOp template < typename T >
$P z`$~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,CvG 20> {
<eN_1NTH_ return l(t) = r(t);
'sh~,+g }
o:S0* 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。
P>i%7:OMZA 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
P 1XK*GZ m<rhIq 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
NGC,lv _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'3 33Ctxy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1x)ZB~L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
kDvc"
,SD# 最后的布局是:
0NDftcB] Add
*\}}Bv+9 / \
mLh kI!4[ Divide 5
=( v^5 / \
j;b42G~p _1 3
p;T{i._iL 似乎一切都解决了?不。
h!rM^ 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。
= ?D(g 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。
tVuWVJ4M 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:
_"@CGXu ` x8J template < typename Right >
xu5ia|gYz7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NLS"eDm Right & rt) const
x5}'7,A {
v+7kU= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#:jb*d? }
>Fio;cn? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
54lu2gD' 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。
mw$r$C{ 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。
aNcd`
$0 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
S$TmZk= 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。
fyTAou6hI 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?
,DdB^Ig<r 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:
E`int?C! W>_]dPB S/ template < class Action >
?eH&'m}- class picker : public Action
"@R>J?Cc+ {
) J]9 lW&y public :
$rIoHxh. y picker( const Action & act) : Action(act) {}
z]B]QB
Y[ // all the operator overloaded
f()FY<b } ;
$`ZzvZ'r 32DbNEk 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。
zgx&Pte 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:
L`f^y;Y. 5oEV-6 template < typename Right >
o#) {1<0vg picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*IgE)N> {
De7Ts return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=4V&*go*\ }
ZkL8 e ]]7mlQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
O[tvR:Nh 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-DL:@crU Jk@]tAwoM template < typename T > struct picker_maker
7C#`6:tI {
{3;AwhN0H typedef picker < constant_t < T > > result;
;g{qYj_ } ;
!!@A8~H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
valtev0< {
L,y6^J! typedef picker < T > result;
{{V8;y
} ;
!cKz7?w =qN2Xg/ 下面总的结构就有了:
rpeJkG@+ 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。
7Q\|=$2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
mc=LP>uoS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
DPi_O{W> 至此链式操作完美实现。
5T sU Qc J+rCxn?;g V5+SWXZ 七. 问题3
"$s~SIUB 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。
m/#a0~dB mF` B# template < typename T1, typename T2 >
UOQEk22 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c/c$D;T {
}Zl&]e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
21k5I #U }
NM ]bgpP zdXkR] 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:
$kR N
h6 OL4z%mDZi template < typename T1, typename T2 >
Y5fLmPza struct result_2
{U&.D
[{& {
vJAZ%aW typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8r3A~ } ;
3?Y 2L Ol4+_n8xj 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
>S$Z 这个差事就留给了holder自己。
ss;R8:5 xsWur(> ] 5 ae2<Y= template < int Order >
F~A 'X class holder;
\u6^Varw template <>
l5L.5$N class holder < 1 >
^vG8#A}] {
<uj8lctmP public :
pp9Zb.D\ template < typename T >
mPq$?gdp struct result_1
wAnb
Di{W {
v\(2&* typedef T & result;
2^?:&1: } ;
apE template < typename T1, typename T2 >
n3J53| %v struct result_2
cwGbSW$t {
t&?im< typedef T1 & result;
^>"z@$|\: } ;
qzb<J=FAU template < typename T >
R8.CC1Ix typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K~ ;45Z2 {
'\jd#Kn'h return (T & )r;
(b`]M`Fc }
Nk {XdrY template < typename T1, typename T2 >
V!)O6?l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T#bu
V {
ZvcJK4hi return (T1 & )r1;
g-Pwp[!qkf }
S_~z-`;h! } ;
qCv20#!"| :;t
#\%L/ template <>
uc|45Zxt class holder < 2 >
xe/( {
qKJSj
public :
Y!;|ld template < typename T >
|!y A@y? struct result_1
#r3l[bKK {
HF3f)}l$ typedef T & result;
W_0>y9? } ;
{d?$m*YR3` template < typename T1, typename T2 >
6oui]$pH struct result_2
4DTzSy:x {
G7D2{J{1 typedef T2 & result;
;E'"Ks[GH } ;
4lZ$;:Jg template < typename T >
q%ow/!\; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O:da-xWJ {
p ;|jI1 return (T & )r;
< y*x]} }
m*mm\wN5 template < typename T1, typename T2 >
7
[g/TB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P6MRd/y | {
gzeQ|m2] return (T2 & )r2;
>MPr=W%E }
g[w,!F } ;
RQMEBsI} - M,7N}z@; }x&N^Ky3c 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
5Ba[k[b^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dMrd_1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5O`dO9g}$ Hk|0HL return l(i, j) = r(i, j);
$-On~u0g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r7Ya\0gU GtwT return ( int & )i;
NH0qVQ@A return ( int & )j;
, lJv 最后执行i = j;
F4e:ZExJ 可见,参数被正确的选择了。
TT-h;'nJ ApjOj/ zq%D/H6J, frBX{L !Kv@\4 八. 中期总结
A19;1#$= 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:
)Z %T27r,^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
JAI)Eqqv] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
aH#l9kCb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bMU(?hb 9aJ%`i 8iekEG$H VM0j`bs'K* gkHNRAL i<(Xr 九. 简化
=w$}m_AM 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。
8|$3OVS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ka,^OW}<%q 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
B4]`-mahO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w;l<[q?_ +-*/&|^等
Q3"}Hl2 2. 返回引用。
CA +uKM^"6 =,各种复合赋值等
%8~3M75$ 3. 返回固定类型。
Q~Z=(rP20 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|`jjHuQ; 4. 原样返回。
QFIL)'K operator,
h;j IYxj 5. 返回解引用的类型。
(#;`"Yu operator*(单目)
%E_b'[8 6. 返回地址。
]G2uk` operator&(单目)
-J^(eog[6 7. 下表访问返回类型。
)Jv[xY~ operator[]
kkK
kf' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t>H`X~SR? operator<<和operator>>
K).n.:vYZ )IJQeC 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。
(x q% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?h1H.s2X }ZqW@- template < typename Left >
&Ni`e<mP struct value_return
)>c>oMgl {
[=|jZVhT template < typename T >
b
pv=% struct result_1
~0b O} {
5xOv Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VAXT{s&4> } ;
u_).f<mUdF {f{ZHi| template < typename T1, typename T2 >
\Y}3cE struct result_2
mZUfn%QXb( {
3 LdQ]S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X*L;.@xA } ;
&
=/ } ;
C
XHy.&Vt p7H3J?`w1+ 5cWw7V<m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=v*.p=r PH{_,X 下面我们来剥离functor中的operator()
[ib P%xb 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%N#%|2B S'HnBn / return l(t) op r(t)
ko^\HSXl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
46k?b|Q return op l(t)
!*`-iQo& return op l(t1, t2)
aC<KN:TN6 return l(t) op
*]i!fzI'] return l(t1, t2) op
5 Qoew9rA return l(t)[r(t)]
!u]1dxa return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4Yl; lHV[Ln`\x 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:
?i`l[+G 单目: return f(l(t), r(t));
gqWupL
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o:6@Kw^ 双目: return f(l(t));
dZ _zg< return f(l(t1, t2));
FCkf# 下面就是f的实现,以operator/为例
Y-0?a?q2Fr g&n )fF struct meta_divide
FaBqj1O1 {
X<R?uI?L template < typename T1, typename T2 >
jVH|uX"M5Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0KD]j8^ {
eX_D/25 $ return t1 / t2;
jV8q)=}*) }
hkOsm6 } ;
jP~Z`yf rS1fK1dys 这个工作可以让宏来做:
*Y@nVi RyRpl*^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Pm$q]A~ template < typename T1, typename T2 > \
I7&_Xr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e${>#> 以后可以直接用
{hJXj, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
M?/jkc.8H 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
M4WiT<|]R (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。。。)
m E^o-9/ 4tx|=;@0 0 P[RyQI 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
LOTP*Syjf <40rYr$/J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+D1 d=4 class unary_op : public Rettype
7n90f2"m {
c"n ?'e Left l;
fBQ?|~:n public :
7u[j/l, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gy[O)PEEh 3/#:~a9Q template < typename T >
cJgBI(S5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'Z`$n8 {
~8m=1)A{( return FuncType::execute(l(t));
jLJ1u/l>; }
Jxqh)l F]mgmYD% template < typename T1, typename T2 >
#oJ5k8Wy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d(:3 {
iV fgDo return FuncType::execute(l(t1, t2));
NvN~@TL28 }
Jl "mL } ;
+
S4fGT Zatf9yGD qT/Do?Y 同样还可以申明一个binary_op
?b!Fa <|?K%FP7Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4:9KR[y/ class binary_op : public Rettype
A6oq.I0 {
G
Xt4j Left l;
uGs;}<<8 Right r;
~r{5`;c public :
}Yv\0\~'W| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{m`A!qcD| 0 'Vg6E]/ template < typename T >
@/&b;s73 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ESoAzo,u {
{iG@U=> return FuncType::execute(l(t), r(t));
3zT_^;:L }
|;A/|F0-e VzJ5.mRQ template < typename T1, typename T2 >
U4G}DCU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tg3!R q55 {
i!~'M;S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
""svDfy$ }
iE.-FZc } ;
)wVIb)`R>Y :SV>+EDY Vpp;\ 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
!,Zp? g) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V3mAvmx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
PIXL6 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。
{RB-lfrWs 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\Ey~3&x9f 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。。。
] xd^% q* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u
=gt<1U 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)
1b9hE9a{j 下面是修改过的unary_op
6bBdIqGb} 'lZ.j& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V\K<$?oUb class unary_op
T#Z%y!6 {
LEEC W_: Left l;
/+e~E;3bO iK{T^vvk public :
%PJhy 2 O--7<Q\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IaFr& h.K(P+h template < typename T >
oVCmI"' struct result_1
I?Q+9Rmm`J {
fa.0I~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F>gmj'-^ } ;
V^Rkt%JY !G_jGc=v template < typename T1, typename T2 >
[0[M'![8M struct result_2
YDmWN# {
E2B>b[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j<"nO( } ;
KjB/.4lLq woq)\;CK template < typename T1, typename T2 >
YxJD _R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_{~]/k {
G%u9+XV1# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8&V_$+ U }
$\AEWFB nU`Lhh8y template < typename T >
+CM7C%U
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lv1{k\aw {
#pdUJ2)yM return OpClass::execute(lt(t));
W4YE~ }
GD-&_6a }%{MPqg } ;
NN
0Q`r,8} r+<{S\ Q si(;y]( 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
uHNpfKnZ 好啦,现在才真正完美了。
A\te*G0:S 现在在picker里面就可以这么添加了:
8cHE[I 3kmeD". template < typename Right >
Hoz5 6y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2k#t
.- {
[FQ\I-GNC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!NKmx=I] }
oN(-rWdhZ 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。
EP7AP4 !PUp>( L4f7s7rJ o07IcIo e,A)U5X 十. bind
N<z`yV 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。
|s gXh9%x< 先来分析一下一段例子
5nCu~<uJ !d9AG| 9>,Qgp,w int foo( int x, int y) { return x - y;}
K^%-NyV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u@FsLHn bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?)3jqQ. 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。
J7-^F)lu- 我们来写个简单的。
n<V1|X 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Uz8hANN0_ 对于函数对象类的版本:
r{+aeLu G@d`F template < typename Func >
.gZZCf&? struct functor_trait
N
b3$4(F {
& 7QH^ typedef typename Func::result_type result_type;
8V4V3^_xs } ;
/c+)C" 对于无参数函数的版本:
A~-#@Z %6 =\5> template < typename Ret >
zXc}W*ymj struct functor_trait < Ret ( * )() >
9EF~l9`'U {
jOtX
60; typedef Ret result_type;
1"K*._K } ;
rcbP$tvz 对于单参数函数的版本:
w.kCBDL heD,&OX template < typename Ret, typename V1 >
qjC_*X! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|#5 e|z5( {
;MTz]c typedef Ret result_type;
I>w^2(y } ;
9Yw]Y5l 对于双参数函数的版本:
WO%h"'iJ H)JS0
G0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{sS_|sX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
K^i"9D)A {
T'rjh"C&| typedef Ret result_type;
hH+bt!aH } ;
_GbE^ 等等。。。
Z^tGu7x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ged,> gAE!aKy template < typename Func >
(M% ;~y\ struct func_return
L]zNf71RD {
C*wdtEGq template < typename T >
kN'Thq/ZE struct result_1
Mz|L-62 {
6
nGY^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-gKpL\ } ;
B/YcSEY; A_r<QYq0| template < typename T1, typename T2 >
lpEDPvD_Vm struct result_2
By)3*<5a_ {
*PB/iVH%6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I($,9|9F } ;
mCb 9*| } ;
ZzL@[g F2oJ]th.3 <%,'$^'DS 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3&J&^O ?6:cNdN template < typename Func, typename aPicker >
Fd!iQ class binder_1
>rRf9wO1l {
NV!4(_~ Func fn;
Hhf72IX aPicker pk;
Wu{&;$ public :
=WRO\lgv. 3h JH(ToO template < typename T >
Dt {') struct result_1
k&DGJ5m$. {
!`C?nY typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eti9nPjG } ;
S:s
3EM Z t`j\^4n template < typename T1, typename T2 >
91;HiILgT
struct result_2
?Leyz {
?Y!U*& 7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-931'W[s, } ;
|e"/Mf[ OWV/kz5'H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
DNho%Xk 9 }n,@@ template < typename T >
}vsO^4Sjc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s-5wbi.C {
RO(iHR3cA return fn(pk(t));
t,?,F4j }
z_)`g`($ template < typename T1, typename T2 >
0 0,9azs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5&|5 a} 8 {
NTVHnSoHh return fn(pk(t1, t2));
,Qo}J@e( }
nhT;b,G.Z } ;
z.59]\;U> _@|fva&s,; AgI > 一目了然不是么?
HwW6tQ 最后实现bind
U 1F-~{r `G0*l|m> n'3u ]~7^ template < typename Func, typename aPicker >
}MjQP R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O"QHb|j {
SauHFl8? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zkG>u,B} }
3*2I$e!Jt ^cb)f_90 2个以上参数的bind可以同理实现。
W2n*bNI 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/b+;:
z 2|s<[V3rP- 十一. phoenix
i ha9!kf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:s-EG;. >@:667i,`
for_each(v.begin(), v.end(),
#jgqkMOd,j (
4[(?L{ do_
Lv3XYZgW~ [
:B+Rg cqi cout << _1 << " , "
To^#
0 ]
/THNP 8. .while_( -- _1),
6ZTaQPtm cout << var( " \n " )
Zr9 d&|$ )
x i.IRAZX );
a G@nErdW yYB NH1 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:
A8mlw#`E8b 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}f-c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/o\U/I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*78)2)=~ .5^a;`-+ fo;6huz template < typename Cond, typename Actor >
m6eFXP1U class do_while
gs-@hR.,s0 {
!4pr{S Cond cd;
Gb?g,>C Actor act;
uX98iJ public :
EM=xd~H template < typename T >
UIz:=DJ struct result_1
KZW'O
b>[ {
$(XgKq&xWZ typedef int result_type;
db^aL8 } ;
{GK(fBE PM8Ks?P#u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}D Z)W0RDe _o&94& template < typename T >
{&0mK"z_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6SV7\,2M {
k*OvcYL1A do
%`eJ66T {
/Ht/F)&P act(t);
e& p_f< }
0s)cVYppe while (cd(t));
OWZS3Y+ return 0 ;
q;ZLaX\bFl }
d&5c_6oW } ;
>6IXuq /MhS=gVxM HLM;EZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_/ct= 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pFEZDf}: 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
+8^5C,V 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5St`@ 下面就是产生这个functor的类:
i,([YsRuou eQ$e*|}"m 3;y_qwA template < typename Actor >
_Q)d+Fl class do_while_actor
|.Em_*VG {
Z@}sCZ=#A Actor act;
abL/Y23
" public :
FOc|*>aKP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G
*ds4R?! =l_rAj~I| template < typename Cond >
B>sCP"/uV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sr;:Dvx~ } ;
Y~:}l9Qs sw [oQ!f 9LH=3Qt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hHCzj*5 最后,是那个do_
<D~6v2$ V@$GC$; ';&0~ [R[ class do_while_invoker
Q! Kn|mnN {
kkT3wP public :
kJI3`gS+ template < typename Actor >
<b6s&"%= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7AI3|Ts]p {
E2Us#a return do_while_actor < Actor > (act);
@+iC/ }
4 #aqz9k } do_;
%)8d{1at Ica3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4sb )^3T 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.F4oo = 最后来说说怎么处理break和continue
y+?=E g 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。
+mivqR~{{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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