一. 什么是Lambda
Y4dTv<=K@i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AAt<{ 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,
>SZ9,K4Gs )SYZ*=ezl. to*<W,I Q{Lsr, class filler
uH-*`* {
t#h<'?\E public :
+kTa>U<? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[{B1~D- } ;
0\y@etb:mf DqHVc)9 U"v}br-kb 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:
_"`U.!3* ^ok;<fJ d/ OIc){tD hrRX= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-j_J1P0, y]`@%V2P S:"t]gbF = 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
HSOdqjR* ^50/.Z> p=(;WnsK /-39od0 二. 战前分析
7o+!Gts] 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。
wQ,RZO3 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
9c=_p'G3Fw )Cz^Xp)# FBcF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r\"O8\ /* --------------------------------------------- */
97Qng*i vector < int *> vp( 10 );
2eu`X2IBcT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<8At= U /* --------------------------------------------- */
s%z'1KPS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Tf"DpA!_ /* --------------------------------------------- */
]Nvtiw 6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G1~|$X@@ /* --------------------------------------------- */
%f&(U/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
bhSpSul /* --------------------------------------------- */
HJ5m5':a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y(SgfWeK@1 8y!fqXm%) -i'T!Qg1 *ma/_rjK 看了之后,我们可以思考一些问题:
!o4xI? 1._1, _2是什么?
jl2nRo 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。
%~ecrQ; 2._1 = 1是在做什么?
fu=}E5ScK 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。
4ij` 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。
AEnS_Q VJCh5t* [`fq4Ky 三. 动工
6DJ,/J2F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
".xai.trr _|TE )h ;^DUtr
; 2,&lGyV# template < typename T >
!Y]}&pUP class assignment
=b% J@}m`& {
:/%Vpdd@ T value;
kFM'?L& public :
|7`Vw Z assignment( const T & v) : value(v) {}
NTL#! template < typename T2 >
4Ro(r
sO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f/;\/Q[Z7 } ;
N`Bt|#R {C]M]b*F6( #]eXI
$HP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DJQ]NY| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D hZtiqL#_ GPR`=]n& & z}bnw2d] FOk @W& class holder
M2@q{RiS {
){YPP !8cI public :
9x?;;qC"m9 template < typename T >
iQ9#gPk_9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
xD\Km>|i {
CY>NU return assignment < T > (t);
h{* O9O< }
u\e#_*> } ;
3K?0PRg =H,cwSE+% MW`a>'0t? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%UQ?k:aWp| <,E*,&0W static holder _1;
xu:m~8% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?Nh%!2n tt^ze|*&t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
phc1AN=[E 而不用手动写一个函数对象。
D@^F6am% @^` <iTK&p \4j+pU 7%E1F)% 四. 问题分析
H~ZSw7!M8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k(
g$_ ]X 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。
Y;Ur8q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
hL`zV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"qj[[LQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z$Nk\9wm tH'VV-!MZ 五. 问题1:一致性
gNqV>p 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
}=|ZEhtOp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UeICn@)\y Hxl,U>za# struct holder
KB"iF}\P0 {
+zD'r5 //
s =5H.q%PV template < typename T >
vUK>4^{J5 T & operator ()( const T & r) const
KNg5Ptk {
_B1uE2j9 return (T & )r;
'YR5i^:t }
U]D.z}0 } ;
*i{.@RX? .cF$f4>2 这样的话assignment也必须相应改动:
cA%U -(uBTO s template < typename Left, typename Right >
(RmED\.]4 class assignment
+zdkdS,2< {
I.u,f:Fl' Left l;
=Yj[MVn Right r;
_cw^5 public :
@c!67Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M=WE^v!b template < typename T2 >
(d;(FBk=' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~|9LWp_ } ;
B%@!\D# erP>P 同时,holder的operator=也需要改动:
arLl8G[ Ql@yN@V template < typename T >
'Xl>,\'6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^R7z LHU; {
\.1b\\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
[T}]Ma*CS }
N#)VD\m DiQkT R 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。
\u_v7g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c'+r[rSn1 HCIF9{o1j> return l(rhs) = r;
R[9PFMn 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。
U9o*6`"o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=Xjuz:9D~ 8Qz7uPq template < typename Tp >
c;rp@_ULG? class constant_t
z83:a)U {
[E~,> Q const Tp t;
iB3+KR public :
#KNq:@wp6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~R@m!'Ik template < typename T >
q&$0i const Tp & operator ()( const T & r) const
sHTePEJ_h {
A%*DQ1N return t;
eAYW%a }
uP=_-ZUW } ;
. 02(O SxW}Z_8x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a H|OA\< 下面就可以修改holder的operator=了
gqdB!l4 @
U8}sH^ template < typename T >
\m~\,em assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0"<;You {
_IKP{WNB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<,X+`m& }
T3t~=b>&L h,'mN\6t 同时也要修改assignment的operator()
)47j8jL 9 /Ai( template < typename T2 >
mf]( 3ZL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
rI^~9Rz 现在代码看起来就很一致了。
Q"6hD?6. E#{WU} 六. 问题2:链式操作
R#7+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
rxgVT4 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
F%_,]^ n[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
8/>wgY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@maZlw1q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
A D}}>v QK3j_'F=E template < typename T >
SCh7O} struct result_1
Bsu=^z {
ySuLt@X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@1/}-.(n } ;
bco[L@6G$ ^!o1l-Y^gr 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:
43u PH1
) N+C)/EN$ template < typename T >
LA;V}%y? struct ref
4gv.E 0Fo {
V6z@"+ typedef T & reference;
iFwyh`Bcg } ;
I_zk' template < typename T >
38*'8=Y#> struct ref < T &>
rAlh&
?X {
TJyH/C typedef T & reference;
BS-:dyBw } ;
a* W_fxb 38w.sceaT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GTp?)nh^ ebO`A2V'( template < typename T >
o%/-5- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5D]30 {
Y0Hq+7x return l(t) = r(t);
<m Ju v }
:_o] F 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。
SG
dfhno; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{8!ZKlB 55>" R{q 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
Z^'?|qFj! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JVUZ}#O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|<j,Tr1[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
W 9&0k+#^ 最后的布局是:
6m, KL5>W Add
]k::J>84 / \
DD12pL{QA Divide 5
97qtJ(ESI / \
i\kTm?BQZ _1 3
4|zdXS 似乎一切都解决了?不。
<&qpl0U)Y 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。
"8wf.nZ 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。
dN$ 1$B^k OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
rxs~y{Xi YBYB OH template < typename Right >
5u2{n rc assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/<3;0~#){ Right & rt) const
ZNzR`6} {
]&Y#)ebs return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N5pinR5 H }
'}U_D:o.b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;;EDN45 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
x4CtSGG85f 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
,N;))3 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
w)45SZ. 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
F^ I\X 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
5x*5|8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Q0pC4WJ` !MZ+- dpK template < class Action >
(NGu9uJs class picker : public Action
?8 SK\{9r6 {
lhLnyg Uk public :
!UBy%DN~k picker( const Action & act) : Action(act) {}
|HrM_h<X // all the operator overloaded
N=OS\pz } ;
z=ML(1c= 7cIC&(h5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
W3 ^z Ij 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Ihdu1]~R{
@bY('gC, template < typename Right >
1|o$X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(7IqY1W {
"e~k-\^Y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"Kyifw? }
zL9VR;q wb]*u7G
t/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+IG1IF 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。
7N>oY$&) PKi_Zh.D template < typename T > struct picker_maker
}c}
( 5 {
h2"9"*S1 typedef picker < constant_t < T > > result;
!tI=`Ml[ } ;
o>2e!7 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w|=gSC-o {
VJ3hC[ typedef picker < T > result;
jRofG' } ;
:v`o6x8 x;Gz6| 下面总的结构就有了:
(zY * 0lN functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Y[Es picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
X6xx2v%D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[Gh"ojt]w 至此链式操作完美实现。
opdu=i=E !6Q`>s] \ EZ+#3u 七. 问题3
BjiYv}J 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,*dzJT$k F+Z2U/'a template < typename T1, typename T2 >
9UP:J0 ` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_vL<h$vD {
e$/&M*0\f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h2% J/69 }
uyFn}y62 ^|aNG`|O 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:
@44P4?; +jtA&1cf template < typename T1, typename T2 >
" \:ced struct result_2
&s:=qQa1 {
@;m$ua*|: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;`kWpM; } ;
W}h|K:-S X/Y#U\ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
GQx9u^> 这个差事就留给了holder自己。
0qv$:w)g+v pW{8R^vKm /&h+t^l_Qj template < int Order >
"x&3Z@q7 class holder;
?vu_k 'io template <>
>Rt9xP class holder < 1 >
g]|_
` {
@rO4y` public :
$M':&i5`, template < typename T >
=MC~GXJSNw struct result_1
B;!f<"a8 {
7 jjU typedef T & result;
G
AQ
'Ti1! } ;
c&f
y{}10 template < typename T1, typename T2 >
~GG?GB struct result_2
ID4~Gn {
zE`R,:VI typedef T1 & result;
$}R$t- } ;
BDe]18X template < typename T >
.$Bwb/a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"}b'E# {
-#?<05/C> return (T & )r;
dn,g Z"< }
6z?gg3GV template < typename T1, typename T2 >
knT.l" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RH(V^09[o {
sS!w}o2X return (T1 & )r1;
X
\f[ }
@T&t.|` } ;
"+|L_iuNQ wqD5d
template <>
1pP1d% class holder < 2 >
xd8
*<,Wj {
alm-
r-Kb3 public :
W#XG; template < typename T >
dTGA5c struct result_1
*7" L]6 {
'{f=hE_/ typedef T & result;
;GsQR+en } ;
~p*1:ij template < typename T1, typename T2 >
aMK~1]Cx struct result_2
;/LD)$_ {
b |7ja_ typedef T2 & result;
0JY WrPR } ;
|dmh template < typename T >
otr>3a*' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0a2@b"l {
LJQJ\bT? return (T & )r;
5j^NV&/_ }
E\{< ;S template < typename T1, typename T2 >
g4&jo_3:p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)1F<6R {
|n6Eg9 return (T2 & )r2;
mlu 3K }
Zk?
= } ;
i0pU!`0 Yrn"saVc, .q;ED`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> >。
orIQ~pF# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
]hTb@. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qv+R:YYOq =%qEf
return l(i, j) = r(i, j);
G&9#*<F$c 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-_8*41 6Nh0 return ( int & )i;
=_pwA:z"A return ( int & )j;
7#-y-B]l 最后执行i = j;
1BTIJ G w 可见,参数被正确的选择了。
6)*xU|fU '2^
Yw -50AX1h31: G '#41>q+ TbhH&kG)1 八. 中期总结
fCX*R" 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
hW2.8f$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U/w. M_S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
k%Vv?{g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s&
yk `
2%6V)s SUdm 0y A7-r<s JMyTwj[7 FY#!N
L 九. 简化
.v`b[4M4 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。
8X7{vN_3K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Cmd329AH 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:
.;I29yk\XS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d@kc[WLD^ +-*/&|^等
O!R"v' 2. 返回引用。
E5G{B'%j =,各种复合赋值等
x8[MP?Wz 3. 返回固定类型。
clDHTj=~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3<(q } 4. 原样返回。
V[hK2rVH. operator,
;e s^R?z 5. 返回解引用的类型。
ae`|ic operator*(单目)
'Z8aPHD 6. 返回地址。
;#anZC; operator&(单目)
Tj/GClD:% 7. 下表访问返回类型。
_PXdzeI. operator[]
^^?q$1k6r* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
SN">gmY+ operator<<和operator>>
wD9a#AgEd Y& {|Sw7? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+1`t}hO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6`e@$(dfA :d'
5O8 template < typename Left >
BGWAh2w6 struct value_return
Fwfo2 {
$RO$}! template < typename T >
O6c\KFBSJ struct result_1
Oh!(@ {
*e4TSqC| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
QZYU0;
VF } ;
Fr:5$,At7- b`~wGe template < typename T1, typename T2 >
hu@7?f_"L/ struct result_2
ygViPz<J {
fE;Q:# Z. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ujzW|HW^v } ;
:`W|hE^ } ;
W|R-J Z85|I.mr 8jnz}aBd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l5O=VqCj 'gTmH [be 下面我们来剥离functor中的operator()
^Kq|ID
AP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1y[B[\ w6zBVi return l(t) op r(t)
K0fv( !r{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Pl return op l(t)
zhsx& return op l(t1, t2)
bBE+jqi2 return l(t) op
optBA3@e! return l(t1, t2) op
2$0)?ZC?= return l(t)[r(t)]
G$=-,6kZO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IN !02`H iuAq.$oi{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}~I|t!GL 单目: return f(l(t), r(t));
(B#(Z= return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I:;+n^N? 双目: return f(l(t));
ecFi(eMD return f(l(t1, t2));
2Rptxb_@ 下面就是f的实现,以operator/为例
dgc&[
+/cgw, struct meta_divide
-!dQ)UEP {
pXW`+<g0 template < typename T1, typename T2 >
,2zKQ2z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i21QJ6jPcI {
3M
N return t1 / t2;
Ay$>(;
}
u,9q<&, } ;
=cp;Q,t'9L #7W.s!#}Dd 这个工作可以让宏来做:
LDQ
e^ \Jpw1,6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fusPMf *[ template < typename T1, typename T2 > \
GX38~pq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
08r[K(bfb, 以后可以直接用
Pj!%ym3A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!S,pRS+ 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
r8v:|Q1" (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。。。)
UrK"u{G aN'0}<s z,+m[x=/N 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
r)B3es&& 1N.tQ^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l l:jsm class unary_op : public Rettype
!5.v'K' {
;=p;v .l Left l;
WZ*&@|w public :
Sx&mv.?X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5$^c@ 0 >hb-5xC template < typename T >
yJ J8"s~i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A- 0m8< {
065A?KyD return FuncType::execute(l(t));
(Y;'[. }
&kx\W) jt%WPkY: template < typename T1, typename T2 >
8S= c^_PJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5KaSWw/ {
?h&l
tD return FuncType::execute(l(t1, t2));
T &*eOr }
6`j<l5-h } ;
]+,nA R h@Dw'w n|Ma&qs 同样还可以申明一个binary_op
05 g?jV d<?X3&J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dw99FA6 class binary_op : public Rettype
]>*I) H)
{
#VR`?n?, Left l;
%Fm`Y.l Right r;
|{!Ns +' public :
|nfH-JytV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)#mW7m9M# '%$-]~ template < typename T >
J ZNyC!u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^EUQ449<p {
s9kTuhoK return FuncType::execute(l(t), r(t));
EK.c+Or, }
yOM
-;h Qvs(Rt3?y template < typename T1, typename T2 >
yT 2vO_rH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6yi/YM {
-MsuBf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_"`uqW79 }
eb(m8vLR } ;
tTE3H_ w7Pe 9EjjkJ%)q 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
c|3h| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}v,W-gA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
dUUPhk0 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。
#{?m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VQ/ <09e 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。。。
hE9'F(87a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EPR(i#xU 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)
pC55Ec< 下面是修改过的unary_op
M55e= 5J?bE?X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[%7IQ4`{ class unary_op
1Qrm"TFo {
wV]sGHu F} Left l;
dawVE
O XtnIK public :
MM/BJ ZY~zpC_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EXv\FUzo |F8;+nAVF# template < typename T >
iW1$!l>v struct result_1
VGkW3Nt0 {
pQ 4
%]Api typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DtI%-I. } ;
7H/!rx 'Hcd&3a template < typename T1, typename T2 >
ZA 99vO struct result_2
&h_d|8 {
^F;Z%5P= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tF{{cd
} ;
WW,r9D:/ B'P,?` template < typename T1, typename T2 >
,.1&Ff)S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LRfFn^FPM {
NzwGc+\7} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
t*ri`}a{v }
$j$\ccG H>@JfYZ0 template < typename T >
2J>A;x_? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u0(hVK`": {
~7eUt^SD; return OpClass::execute(lt(t));
}lrfO_ }
g&5pfrC [ 1.ugXD } ;
4Tbi%vF{ ?45K%;.9Q Xs#?~~"aC 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
&
Q|f *T 好啦,现在才真正完美了。
B 7x"ef 现在在picker里面就可以这么添加了:
bb0{-T)1 ~Krg8s!F& template < typename Right >
%\s#e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"O"^\f {
SFm.<^6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b;t}7.V'% }
da7x 1n$D 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
t'_,9 JUUF^/J u3ri6Y` o<eWg RQ$o'U9A 十. bind
;74DT 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。
Q Kuc21 先来分析一下一段例子
ybuSqFy`$ EJSgTtp2 !WVabdt int foo( int x, int y) { return x - y;}
SieV%T0t1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u/c~PxC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@kgpq 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。
8^ ZM U{ 我们来写个简单的。
?28G6T]/?d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<@;xV_`X+ 对于函数对象类的版本:
~d<`L[ myo~Qqt? template < typename Func >
oXZ@* struct functor_trait
%RR|QY* {
(? #U& typedef typename Func::result_type result_type;
G^eFS; } ;
W$ d{ 对于无参数函数的版本:
onypwfIk)t AK\g-]8
template < typename Ret >
_xZb;PbFE struct functor_trait < Ret ( * )() >
eRWF7`HH+ {
tS.b5$Q typedef Ret result_type;
Fn0LE~O}-8 } ;
mjr{L{H=?+ 对于单参数函数的版本:
22(]x}` /)OO)B-r template < typename Ret, typename V1 >
[T?6~^m= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
HW%bx"r+4f {
!/q&0 a typedef Ret result_type;
Jj _+YfIM } ;
{xb%P!o` 对于双参数函数的版本:
|\L,r}1N _ . template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JdNPfkOF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>71w
#K {
G&@RLht typedef Ret result_type;
yA )+- } ;
0JWD] " 等等。。。
IHX#BY> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[tw<TV"\ )ZT0zIG template < typename Func >
vT<wd# struct func_return
4!RI2?4V {
+o70:UF % template < typename T >
[#h!3d|?B struct result_1
1+ARV&bc {
4Tw1gas. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?d`+vHK]> } ;
03jBN2[! T#;*I#A: template < typename T1, typename T2 >
X{5 DPhB, struct result_2
hl~F1"q) {
*LQY6=H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w!k4&Rb3 } ;
':>*=& } ;
G~L#vAY 31\^9w__8 q`K-T_< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%QZ!Tb <"P
'"SC template < typename Func, typename aPicker >
S;<?nz3 class binder_1
3@bjIX`=H {
]xeyXw84k Func fn;
V zx(J) aPicker pk;
bo/!u
s# public :
rNO;yL4)ey 8"rX;5
vP template < typename T >
jmNj#R@t struct result_1
kO>{<$ {
lR3^&d72? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~7H.<kJt } ;
;;H:$lx 6KTY`'I template < typename T1, typename T2 >
>mltE$| struct result_2
#I wB {
/Day5\Q# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{j@)sDMX } ;
?b$zuJ] BC[d={_- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
pU'sADC ^( VB5p
template < typename T >
. +?lID typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<LZvh8 {
mR@Xt# return fn(pk(t));
n?tAa|_ }
Y% 9F template < typename T1, typename T2 >
D/`E!6Fk= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kn\(Xd.> {
za/#R_%p return fn(pk(t1, t2));
B)`X7uG }
rl7Y=*Dv } ;
]vFmY }w8AnaC iROM?/$ 一目了然不是么?
_q$fw& 最后实现bind
KYW1<Wcp FI5C&d5d }O{"qs#) template < typename Func, typename aPicker >
JwczE9~o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
o$k$ {
L?(rv.lb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
i%
lB
U1 }
\ChcJth@o< SLo/7$rct 2个以上参数的bind可以同理实现。
OK}"|:hrd 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。
0wcWDE
9 !Esiq<Yh 十一. phoenix
/XB1U[b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lhTbg M t_Wn<)XA for_each(v.begin(), v.end(),
?Sxnq#r# (
!W7ekPnK do_
U8!njLC [
Hd`RR3J cout << _1 << " , "
n9Yk;D2 ]
.zt]R@@6 .while_( -- _1),
K_}acU cout << var( " \n " )
LsV"h< )
|_*1/Wz@ );
uBgHtjmae ;8Cqy80K 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:
Vba}RF[b 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
.Ps;O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s_TM!LRUcw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Wg1WY}zG Y<XDR:]A, |93%, template < typename Cond, typename Actor >
'c D"ZVm1 class do_while
'5--eYG {
5KSsRq/8" Cond cd;
IuF-bxA Actor act;
@Q!j7I public :
:u0433z: template < typename T >
=I1@ O9}+i struct result_1
jp]JFh;3 {
AtOB'=ph* typedef int result_type;
< lrw7 T } ;
)J0VB't t;'.D @ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_HQa3wj KWo)}m*6 template < typename T >
HApP*1J^c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w[ngkLEA {
5;l_-0= do
@C2<AmY9q* {
E
\RU[ act(t);
$7,dKC & }
>Z%^|S9 while (cd(t));
2H#vA return 0 ;
.8m)^ET }
P+SCX#{y } ;
k*Kq:$9" C&T3vM BR=Yte
/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DxBt83e 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
:Us-^zVr 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
r4s R5p]| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
V4H+m,R 下面就是产生这个functor的类:
b/EvcN8 } '9)@ U+yfQ u@HP@>V template < typename Actor >
w <ID< class do_while_actor
u+'=EGl {
}bVyvH Actor act;
C*9m `xh public :
{e^llfj$# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]V_9[=% 6D OE6 template < typename Cond >
9pgct6BO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q)[gVL } ;
Wac8x%J
x>@UqUJV }?JO[Q + 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
b6lL8KOu 最后,是那个do_
ZBGI_9wZ L,<.rr$: 4aRYz\yT= class do_while_invoker
u-Vnmig9 {
bQ)r8[o!
public :
)mEF_ & template < typename Actor >
ubLLhf do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=mZw71, {
<L-L}\-I" return do_while_actor < Actor > (act);
gUMUh]j }
V= _8G3 } do_;
fq(e~Aqw$ S("bN{7nE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Cw_<t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T:ck/:ZH 最后来说说怎么处理break和continue
3FdoADe{{ 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。
V)]&UbEL| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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