一. 什么是Lambda
s$ z2 c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q|c|2byb 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,
6pp $-uS .T8K-<R )R &,'`\ E
oe}l
class filler
w7
*V^B {
~=cmM public :
/iG7MC\` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'3Q3lM'lh } ;
[E|uY]DR p$XKlg& Wekqn!h 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:
wxdyF&U
n E ]f)Os$ t)a;/scT Fe!9y2Mg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
HID([Wk [Y/:@t"2y zK;XFN#U^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K0Tg|9
E!mmLVa9 2*AG7 Z
a(|(M H 二. 战前分析
>5ChcefH 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。
`hUHel;6 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
r,NgG!zq< DNP@A4~ |5MbAqjzC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#*^+F?o,( /* --------------------------------------------- */
6q/?-Qcy vector < int *> vp( 10 );
93o;n1rS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5o0Ch /* --------------------------------------------- */
E^CiOTN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<+tD z ( /* --------------------------------------------- */
$[ z y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
rRb+_]Lg /* --------------------------------------------- */
^4pto$#@O: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,hRN\Kt)p /* --------------------------------------------- */
FHg0E++? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N#k61x &c%Y<1e`% ^jSsa uY#TEjGh] 看了之后,我们可以思考一些问题:
E6A/SVp 1._1, _2是什么?
dh -,E 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。
,o#kRWRG 2._1 = 1是在做什么?
\".^K5Pm 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。
C9~~O~7x 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。
L%\b' fs "484n/D {?8B,G2r 三. 动工
u8L$]vOg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
diT=x52 e2)autBe ,kM)7!]N LKF/u` 0dP template < typename T >
N#z~ class assignment
6lFfS!ZFA {
ULqoCd%bK T value;
z\!K<d"Xv public :
AMCyj`Ur assignment( const T & v) : value(v) {}
+j/~Af p5f template < typename T2 >
sRhKlUJG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3Ofc\ } ;
g P}+wbk BlC<`2S L^`}J7r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}IaA7f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
47>>4_Hz nv/[I,nw _lxco=qd=% P 7D!6q class holder
l.=p8-/$'7 {
T6BFX0$ public :
!36]ud& template < typename T >
L"(4R^] assignment < T > operator = ( const T & t) const
vGd1w%J- {
*%FA:Y return assignment < T > (t);
6"
B%)0 }
x!<yT?A } ;
t+ Bf#: hGTV;eU ]$iqa"{ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>l5$ 9wO KLWDo%%u static holder _1;
Tl("IhkC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/F/;G*n 2 -+f1, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QO;4}rq 而不用手动写一个函数对象。
Hf gz02Z$ Wd,a?31| Tny>D0Z# oYM3Rgxf9Q 四. 问题分析
dFXc/VH') 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。
JCniN";r[ 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。
afG{lWE) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
pW\'ZRj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J5M+FwZq 下面我们可以对这几个问题进行分析。
a*dQ
_ MjL)IgT 五. 问题1:一致性
2 ][DZl 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?|
Q4]4@96Aj 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
P\2M[Gu(Q y(jg#7) struct holder
!0VfbY9C {
B2=\2< //
)u:Q)
%$t template < typename T >
,L>
ar)B T & operator ()( const T & r) const
kma?v B {
si4-3eC return (T & )r;
/! ajsn }
~`MS~,, } ;
F"+o@9] %:v`EjRD0 这样的话assignment也必须相应改动:
YNdrWBf) 6 ,ANNj template < typename Left, typename Right >
BHDML.r }M class assignment
]jMKC8uz {
R[tC^]ai Left l;
Dr<='Ux[5 Right r;
\;5\9B"i public :
f>j wN@( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)=pD%$iq template < typename T2 >
OTWkUB{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}j 5 a[L } ;
J97R0 a
dfR!&J 同时,holder的operator=也需要改动:
C]u',9, b,H[I!. % template < typename T >
UKd'+R] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,$*IzL~ {
9Ru;` return assignment < holder, T > ( * this , t);
,Z9>h[JF }
d;[u8t unl1*4e+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{16<^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vYmSKS )P&9A)8 return l(rhs) = r;
`bI)<B 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
>B -q@D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\5
pu|2u S:Q! "U template < typename Tp >
cc=gCE class constant_t
b}9[s {
3k$[r$+" const Tp t;
D0G-5}s` public :
kT IYD o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^ZeJ[t&!# template < typename T >
CJknJn3m& const Tp & operator ()( const T & r) const
0>Z ;Ni {
;^u*hZN[Up return t;
j`*N,*ha }
u^W2UE\ } ;
F!!N9VIC H!IshZfktn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u0)7i.!M 下面就可以修改holder的operator=了
PaB!,<A zJlQ_U- ! template < typename T >
kYwb -; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'(+<UpG_Q} {
`s#Hq\C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gYAF'? }
E:E4ulak ,8G{]X) 同时也要修改assignment的operator()
5r{;CKKz H5>hx{ template < typename T2 >
er.L7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
h~Q)Uy5N(D 现在代码看起来就很一致了。
eLD?jTi' hIv@i\` 六. 问题2:链式操作
Kr`]_m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\kamcA 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
9 t
n!t 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&:B<Q$g# 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。
~3h-j K? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(WlIwKP ZUXr!v/R:1 template < typename T >
U!w1AY| struct result_1
1YxgR}7 {
cTZ.}eLh typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
E N^Uki` } ;
Br>Fpe$q4 >cmE
t 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:
"%2xR[NF W{cY6@ template < typename T >
VxO%rq3 struct ref
c8 K3.&P6 {
$WQq?1.9 typedef T & reference;
i=FQGWAUu } ;
9X<OJT;3J template < typename T >
Ma-\^S= struct ref < T &>
w>?Un,K {
u<ySd? typedef T & reference;
D]! aT+ } ;
J<n+\F-s Wk;5/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=8G&3 R XV>JD/K2 template < typename T >
t6N*6ld2b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Z@D*1\TG= {
|Yi)"- return l(t) = r(t);
Fr?z" }
J<j&;:IRd 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
4_M>OD/" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-7>)i ri~<~oB2: 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
i?;r7> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m8]?hJY3l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
79J-)e9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Tn-C>=tR~% 最后的布局是:
tY W>t9 Add
F-Z%6O,2 / \
P%pp
)BS Divide 5
]J1S#Q5' / \
Hq &"+1F _1 3
u8b2$D 似乎一切都解决了?不。
4NEq$t$Jn 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。
$*[{J+t_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Ru!He,k7 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
nHFrG
=o, n
?[/ufl template < typename Right >
I lR\
# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*2"6fX[ Right & rt) const
}H:F< z* {
tEd.'D8 s return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p(SRjQt }
z:Sigo_z[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2pHR_mrb XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
b}ODWdJ1 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Eq%@"-mo 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
0:Xxl76v4 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
6+rlXmd 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
!#ri5{od 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`WEZ"5n tU wRE|_ template < class Action >
}Y(]6$uS class picker : public Action
V5}nOGV9 {
RNVbcd public :
F7m?xy picker( const Action & act) : Action(act) {}
Id'RL2Kq*& // all the operator overloaded
Is<"OQ } ;
;.sl*q1A oj,lz? 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。
ij5g^{_T;8 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:
|iFVh$N ]Hj<IvG template < typename Right >
_:n b&B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!M<{E* {
~%u|[$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6~:Sgt nU }
|xr%6 [Ff [36,eK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.Jb$l$5'w 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。
$5`!Z%>/ G}@#u9 template < typename T > struct picker_maker
F,Xo|jjj {
kyh_9K1 typedef picker < constant_t < T > > result;
C) QKPT } ;
y]..=z_ql template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.UCt|> $ {
"bg'@:4F typedef picker < T > result;
NY$uq+Z> } ;
I[MgIr^ R)?{]]v 下面总的结构就有了:
c9' ' functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
D*5hrkV9 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
7z6b@$, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|4) 至此链式操作完美实现。
YIt9M,5/Q a^qNJ?R! %ugHhS! 七. 问题3
_fFU#k:MU 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。
HWns.[ {eJt,[Y * template < typename T1, typename T2 >
6Q4X6U:WB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3T\l]? z {
JN/UUfj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:_<_[Y]1 }
Z!d7&T} 87!C@XlK_ 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:
MOn,Db$ S&O3HC template < typename T1, typename T2 >
6q<YJ., struct result_2
S-+"@>{HJ {
c97{Pu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9Ywpej*+ } ;
E! /[gZ 09KcKhFB 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?
JG`Q;K 这个差事就留给了holder自己。
@r(Z%j7 &hHW3Q(1 !9*c8bL D template < int Order >
3H\w2V class holder;
+.B<Hd template <>
Mk<Vydds class holder < 1 >
%A1@&xrbl {
zr v] public :
6dH }]~a template < typename T >
Xy ,lA4IP struct result_1
s>_V
{
SEwku} typedef T & result;
Kyt)2p } ;
<`X"}I3ba template < typename T1, typename T2 >
$\o{_?}1 struct result_2
S>G?Q_&}?D {
}UJv[ typedef T1 & result;
"@@I!RwA } ;
sKz`aqI template < typename T >
2I3h
MD0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C,V%B {
[u@Jc, return (T & )r;
Jk|Q`h }
.xzEAu ; template < typename T1, typename T2 >
m`#Od^vk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*,C(\!b
!? {
M}:=zcZ l return (T1 & )r1;
*b *G2f^ }
yNW\?Z$@q } ;
kh~'Cn "O spU)]4P& template <>
@J{m@ji{ class holder < 2 >
iUMY!eqp {
/[:dp< public :
5Dp#u template < typename T >
a8u9aEB struct result_1
}7fZ[J3 {
o)6p A^+ typedef T & result;
rn DCqv!'P } ;
J{ [n?/A{ template < typename T1, typename T2 >
Yw5' 6NU
struct result_2
5vo.[^ty {
*vgl*k?) typedef T2 & result;
@3fn)YQ' } ;
KKA~#iCk template < typename T >
iu**`WjI\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}'r[m5T {
,Vd\m"K{ return (T & )r;
8u[-'pV! }
GdB.4s^ template < typename T1, typename T2 >
PcB_oG g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A5,t+8`aci {
3mPjpm return (T2 & )r2;
Z,BC* }
nEzf.[+9/ } ;
vVGDDDz/ =4GSg1Biy N@B9
@8h 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> >。
j4=(H:c~E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B?VhIP e 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w\)| rt
JtK6t return l(i, j) = r(i, j);
kyR*D1N&) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
l
& Dxg &A#~)i5gF return ( int & )i;
Nn>'^KZNG return ( int & )j;
TAjh"JJIV 最后执行i = j;
$mF_,| 可见,参数被正确的选择了。
d[rv1s>i c8Z wr]DF gGfoO[B 54zlnM$ Jk,;JQ 八. 中期总结
.`?@%{ 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:
0!v->Dk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UGK*G y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1+?N#Fh 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6(PM'@i -G6U$ iR"N13 e<r,&U$ Q1@A2+ c vq34/c^ 九. 简化
Cu6%h>@K$ 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。
gv5*!eI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iiK]l 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:
ON+J>$[[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[9:9Ql_h +-*/&|^等
^pHq66d%Z 2. 返回引用。
f 2l{^E#h =,各种复合赋值等
qWw\_S 3. 返回固定类型。
F-6c_! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F2X0%te 4. 原样返回。
# W"=ry3{ operator,
Mw9 \EhA 5. 返回解引用的类型。
vTn}*d.K= operator*(单目)
aMTu-hA 6. 返回地址。
l&?ii68/ operator&(单目)
8V~vXnkM 7. 下表访问返回类型。
m# =z7.XrX operator[]
->N8#XH2= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y!xE<S&Y operator<<和operator>>
D= 7c( 2#k5+?-c61 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。
$8BPlqBIZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kZ"BBJ6w |fo0 template < typename Left >
n?V+dC=F} struct value_return
XC+A_"w) {
R4-~j gzx template < typename T >
X]y)qV)a[c struct result_1
0V?F'<qy {
=9T$Gr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c [5KG} } ;
^aW
Z!gi jmeRrnC} template < typename T1, typename T2 >
}}<z/zN&^ struct result_2
%; D.vKoh {
sq'Pyz[[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+]Y,q
w } ;
$kQ~d8 O } ;
+zs4a96[ H$6`{lx, N;[>,0&z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fj&i63?e (P`3 @H 下面我们来剥离functor中的operator()
=)7s $
p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n?c]M {`w;39$+ return l(t) op r(t)
x|vqNZ\F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
nqf,4MR return op l(t)
L{c q, jk return op l(t1, t2)
*2GEnAZb7n return l(t) op
/:FOPPs return l(t1, t2) op
<wAFy>7 return l(t)[r(t)]
OD_W8!- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m1*O0Tg]" *Aa?yg:= 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:
|p-t%xDdr 单目: return f(l(t), r(t));
/S lYm-uQ+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kTvd+TP4 双目: return f(l(t));
c}0@2Vf return f(l(t1, t2));
~#/hzS 下面就是f的实现,以operator/为例
aT`%;i^ *2X0^H|dS struct meta_divide
gatB QwJb9 {
ZR'H\Z template < typename T1, typename T2 >
ny54XjtG, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)sT> i {
J^g!++|2P return t1 / t2;
(V HL{rj }
|u ;v27 } ;
6w@ Ii; 6!(@@^7{* 这个工作可以让宏来做:
)<Hd T D~\$~&_]= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0MdDXG-7 template < typename T1, typename T2 > \
(!zy{;g| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cx0*X* 以后可以直接用
v 7x:dcV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
AoI/n4T^ 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
Ny%(VI5: (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。。。)
RnDt)3 +PuPO9jKO@
D N*t~Z3[ 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
=7o"u3hG 1N>|yQz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wg]j+r@ class unary_op : public Rettype
5kz)5,KjM {
qhz]Wm P Left l;
E2{FK)qT public :
E}tqQ*u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I}vmU^Y>
7?%k7f template < typename T >
JC3m.)/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#"5 Dk#@ {
^:Gie return FuncType::execute(l(t));
n;T7= 1_" }
?28N ^ Aj4T"^fv template < typename T1, typename T2 >
IDG}ZlG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7fba-7-P {
'`uwJ&@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
C-H@8p?T }
TTTPxO, } ;
xsMBC
mA=i)Ga Ch3jxgQY 同样还可以申明一个binary_op
oT>(V]*5 |]X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qCnZhJ class binary_op : public Rettype
UaB @ {
sU{NHC)5 Left l;
k-{<=>uM Right r;
d >t<_} public :
M%kO7>h8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@("a.;1#o @0u~?!g@ template < typename T >
?pB>0b~3- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kiu_JzD {
L>RP-x> return FuncType::execute(l(t), r(t));
trp0V4b8 }
#odI EC/ &H`jL4S template < typename T1, typename T2 >
N#a$t& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VeQg-#&I {
%YC_Se7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4QIX19{" }
F6{bjv2A } ;
PU^l. K8UP,f2 )j0TeE1R 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
1NgCw\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m1Mt#@,$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&-B^~M*?? 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。
#nPQ!NB/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
283F)T\Rv 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。。。
+2&@x=xy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O4V.11FnW 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)
NP/Gn6fr 下面是修改过的unary_op
)6D,d5< A"G
1^8wvX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"Pu!dJ5[] class unary_op
[Q/TlO t5 {
m;GbLncA Left l;
[k;\S XDZo vPTM public :
%~2YE dE4L=sTEsy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|6K+E6H :<bB?N( template < typename T >
-v]Sr33L struct result_1
x"gd8j]s {
&)AVzN+*h typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H?&Mbw
d } ;
PE3vQH=t~ ,P70Jb template < typename T1, typename T2 >
%&w3;d;c struct result_2
`\#B18eU {
a!"$~y$* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iV *q2<> } ;
]pNvxXbeW y}My.c template < typename T1, typename T2 >
[f1
(`< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]%wVHC {
z8SmkL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o7sT=x9 }
%t" CX5n ,^w?6?,&l} template < typename T >
=F]FP5V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q;43[1&3w {
}%'?p<^M return OpClass::execute(lt(t));
\KQ71yqY }
x,|hU@h CohDO } ;
w[S pw<Z g!?:Ye`5 T_@K&< 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
Sjyoc<Uo 好啦,现在才真正完美了。
ER5gmmVP@p 现在在picker里面就可以这么添加了:
S+atn]eU@ $JJrSwR<h template < typename Right >
[<g?WPCcC picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Tgm nG/Z {
/H(?
2IHC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
XWS%zLaK }
}L+L"l& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
5q;GIw^L T>x&T9 aB{vFTD5 5Iy;oZ
gX]-\ 十. bind
g`vny )\7/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>VP=MbN 先来分析一下一段例子
b[t> te {*0<T|<n \?0&0;5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
aqRhh=iS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b\vKJ2
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"a
ueL/dgN 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
}XV+gyG=@ 我们来写个简单的。
]iN'x?Fo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B$ajK`x&I 对于函数对象类的版本:
Oiz ,w7LRh i'H/ZwU template < typename Func >
4C<jdv_J struct functor_trait
Hv
sob {
>}`:Ac typedef typename Func::result_type result_type;
P7nc7a } ;
v 1z 对于无参数函数的版本:
Q&wB$*u l6YtEHNG template < typename Ret >
!UG
7Uer struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xu<k3oD7 {
xy5lE+E_U typedef Ret result_type;
tZ=E')!\ } ;
k9 "[H' 对于单参数函数的版本:
3nT^?;- :3XA!o&.T3 template < typename Ret, typename V1 >
pk?w\A} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*BR~}1
i {
VL%UR{ typedef Ret result_type;
vwjPmOjhS } ;
%_+2@\ 对于双参数函数的版本:
y4*U6+ #. A )^`?m3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i5Zk_-\#H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9xO#tu] {
Bt>}rYz1 typedef Ret result_type;
,TXTS*V? } ;
"^w]_^GD$d 等等。。。
Gb8D[1=u= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
l)Pu2!Ic *AoR==:ya template < typename Func >
QW$G struct func_return
sm0x LZ {
: >6F+XZ
template < typename T >
!lf|7 struct result_1
w.H%R-Be {
#JgH}|&a$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]Y2RqXA* } ;
q}~3C1 @6{~05.p
template < typename T1, typename T2 >
q#vQv5 struct result_2
AvdXEY(- {
w8kOVN2b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o*DN4oa) } ;
(yF:6$:# } ;
4US"hexE< *
mOo@+89 k 8UO9r[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
bn^{c CjlKMbnBH template < typename Func, typename aPicker >
Sx?ua<`:d class binder_1
jUSmqm' {
S`#w+C#EW Func fn;
n` xR5!de aPicker pk;
]|MEx{BG- public :
^C_#<m_k [x9KVd ^d template < typename T >
3):A struct result_1
Z8rvWH9 {
?YZ- P{rTS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*^f<W6xc } ;
W_kHj}dj,p VY~yg* template < typename T1, typename T2 >
XmEq2v struct result_2
2
dAB-d:k {
W7 Cc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bsB*533 } ;
_tBTE%sO NMa}
< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@^T1XX l y(>8F template < typename T >
$4/yZaVb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'=Rs/EDME {
<4P4u*/o return fn(pk(t));
Jh
]i]7r }
~y/
nlb! template < typename T1, typename T2 >
r7b1- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a'2$nbp} {
vJ'2@f$ return fn(pk(t1, t2));
Q
aS\(_ }
8DegN,? } ;
!"\80LP %`r?c<P} ]=>F.GE 一目了然不是么?
1(|'WyD 最后实现bind
8xccp4 ie2WL\tR4 tE)suU5Y template < typename Func, typename aPicker >
go'-5in( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%O! v"Xh {
;4.!H,d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l]8D7(g }
zmSUw}-4N 5 N#3a0) 2个以上参数的bind可以同理实现。
QNpqdwu%h 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。
)i!o8YB Sgp;@4`M 十一. phoenix
i*#-I3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uf&myV7 [3{W^WSOz for_each(v.begin(), v.end(),
P] UJ0b (
PfC!lI
BU do_
e>(<eu~P [
kPF9Z "l cout << _1 << " , "
X@K-^8 ]
1T-8K
r .while_( -- _1),
J6L K cout << var( " \n " )
fjs
[f'L )
%*`J k#W: );
%<an9WMF RPE5K:P 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:
E
,|xJjh 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
=jX8.K4] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Aq0S-HKF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?<(m
5Al7 }Ub6eXf(2 @8;W \L$~1 template < typename Cond, typename Actor >
J|w\@inQ class do_while
-Xxqm%([71 {
h $L/<3oP6 Cond cd;
PzA|t;* Actor act;
A7%:05 public :
]8f ms( template < typename T >
W!6qqi{ struct result_1
Cb9;QzBVA# {
}T%}wdj typedef int result_type;
lJE93rXU } ;
N1|$$9G+ 20Z8HwQi do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
u"d~!j1 { Fawt: template < typename T >
dVsE^jsL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?)`L$Vr= {
2UFv9 do
?zQA {
wYQ&C{D% act(t);
4)U.5FBk
) }
o9F/y=.r= while (cd(t));
A9kzq_3 return 0 ;
V}SBuQp" }
H
Ge0hl[n } ;
@O[}QB?/fi /ig:9R p~9vP)74u 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%YSu8G_t 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
XwlbJ=mf 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
|Tm!VFd 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;~\MZYs3m 下面就是产生这个functor的类:
F$hYKT2| Sp^9&^ ^",ACWF4Sk template < typename Actor >
:@!ic<p class do_while_actor
k5C@>J {
y^}6!>Ou: Actor act;
^1L>l9F public :
m
q{]; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
i}o[- S4 dVFf. template < typename Cond >
4y5UkU9| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\@1=stK:F } ;
y!!E\b= ")!,ZD Hx\H $Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%LZ({\5K#f 最后,是那个do_
?zsB6B?; ,$
^C4I i![dPM class do_while_invoker
^-[ ?#] {
}-o{ASC# public :
[_.5RPJP8 template < typename Actor >
;x8k[p~2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^+m+zd_ {
NU*fg`w return do_while_actor < Actor > (act);
OKvPL=~ }
NM6Teu_ } do_;
;XDz)`c }Iz7l{al 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H_ez'yy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
C$@yG)Pj 最后来说说怎么处理break和continue
\C`~S7jC 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。
.^m>AKC0cX 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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