一. 什么是Lambda
s& INcjC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
" Bz\<e&u 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,
[w0@7p"7 &E{CQ#k 8$!&D&v +XaRwcLC. class filler
ySfot`LQ {
&m=GkK public :
dA)JR"r2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o'oA.'ul } ;
(8Q0?SZN )K=%s%3h< 3K8#,TK3 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:
-?jI{].:8 A*1-2 .G ^-.p xj6@85^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^M:Y$9r_s zmA]@'j ~}lYp^~:J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y4@zi "G E{LLxGAEZ l** gM k-:wM`C 二. 战前分析
q
<, b 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
#8Bs15aV 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
u-8b,$@Z>' S.<aCN<@ a#huK~$~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>yZe1CP /* --------------------------------------------- */
J?oI%r7^ vector < int *> vp( 10 );
w5C$39e\G transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m;_gNh8 Ee /* --------------------------------------------- */
>)Udb// sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6Kvo Ho /* --------------------------------------------- */
lx'^vK% F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
} @)r\t4m /* --------------------------------------------- */
Li'>pQ+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Z<yLu'48)A /* --------------------------------------------- */
_/Sqw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
xj ?#]GR p#\JKx 0[# zn _#dBcEH[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
s%&/Zt 1._1, _2是什么?
VW$a(G_h 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。
Gu#Vc.e 2._1 = 1是在做什么?
qG6?k}\\ 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。
"jUM}@q5 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。
|;(95 P&>!B,f 6>yfm4o 三. 动工
~nVO%IxM4J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`{Jo>L. 3P.v#TEst bwC~
&H4Y`xV^= template < typename T >
s|`Z V^R class assignment
yd}1Mx {
?rJe"TOIy T value;
8t)?$j$ public :
@TQzF-%#7 assignment( const T & v) : value(v) {}
o]@Mg5(8Q template < typename T2 >
Q)IL]S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!y$:}W?_ } ;
CE|iu!-4 aPwUC:>`D t'e\Z2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[ ,&O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Irc(5rD7 ~pC\"LU` JK/gq}c ;
u@& [ class holder
t@;r~Sb
{
5r)]o'?s public :
V JJ6q template < typename T >
{f(RY j assignment < T > operator = ( const T & t) const
R<)^--n {
.eHOG]H return assignment < T > (t);
:~{Nf-y0`1 }
m-HL7&iG$ } ;
m ]h<y 6IPQ}/l (a9>gLI0 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:
A<U9$"j9J F1q6
3 static holder _1;
tkX?iqKQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
obz|*1M? ubQbEv{(, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WAUgbImc{ 而不用手动写一个函数对象。
Xl %ax!/ )ppIO"\ c-y`Hm2" '@{Mq%` 四. 问题分析
k
d9<&.y{ 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。
fZtuP1-4 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。
k0v&U@+-J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fe4Ki 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
TF%MO\! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;{Nc9d |[W7&@hF 五. 问题1:一致性
ccY! OSae 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?|
:Ldx^UO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0@tN3u?dx v;o/M6GL5 struct holder
(3Dz'X {
o()No_.8H //
[e`e bn[C template < typename T >
)>]@@Trx T & operator ()( const T & r) const
J=t@2 {
SMn(c return (T & )r;
'Z8=y[l }
#8/pYQ; } ;
V^%P}RFMc }pJLK\ 这样的话assignment也必须相应改动:
asZ(Hz% vACJE template < typename Left, typename Right >
\(&UDG$ class assignment
GWa:C\YK {
?0x=ascP Left l;
-d4|EtN Right r;
H7{I[>: public :
$]<wQH/?_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]99@Lf[^f template < typename T2 >
EdTR]}8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B2^*Sr[ } ;
^oMdx2Ow# T9\G,;VQ7/ 同时,holder的operator=也需要改动:
DS|q(O=7~t OsV'&@+G> template < typename T >
Y[rRz6.*( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
f;=<$Y>i {
,92wW&2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
]ne }
isU4D Q*ixg$> 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。
\P;2s<6i\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[ 0z-X7=e )wNcz~
Y return l(rhs) = r;
WRp0. 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。
ctMH5"F&1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-BC`p 8 N}ZBtkR template < typename Tp >
Th!;zu^t class constant_t
-<l2 $&KS {
Wi@YJ const Tp t;
Vr:`?V9Q2( public :
C@3UsD\s( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
mRIBE9K+& template < typename T >
;;K
~ const Tp & operator ()( const T & r) const
4+J>/ xiZ {
qH(HcsgD return t;
dC>(UDC }
,Bs/.htQj } ;
)I"I[jDw PYiO l 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%.WW-S3 下面就可以修改holder的operator=了
6xLQ wpg7xx! template < typename T >
PJPKn0,W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}`y%*-- {
<DN7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_9y!,ST }
DMA`Jx 7$mB.\| 同时也要修改assignment的operator()
w!jY(WKU Pq,iR J template < typename T2 >
~? :>=x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H 3so&_ 现在代码看起来就很一致了。
=~TPrO^ ?&=JGk^eJ 六. 问题2:链式操作
`<-/e%8 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<k 'zz:[c! 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。
4BZ7R,m#. 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。
[r1dgwh8 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。
+~"(Wooi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Nw '$r Q^8/"aV\ template < typename T >
8@/MrEOW# struct result_1
tL M@o|: {
DWS#q|j`" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&88c@Ksn } ;
2U3e!V eV"s5X[$ 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:
?)H:.]7-x Sd/7# template < typename T >
vxS4YR b struct ref
*D67&/g. {
A8g_BLj!e typedef T & reference;
]&s@5<S[ } ;
*M.,Yoj template < typename T >
n#sK31;yb struct ref < T &>
g>
m)XY {
&3Lhb}m typedef T & reference;
V\AY =u } ;
3WM*4
b94+GLU8b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
c-"vQ>ux+ 4K
]*bF44 template < typename T >
$>T(31)c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;Sfe.ky@6 {
s>)?MB*vb return l(t) = r(t);
h; 6G~D }
fw5+eTQ^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
PQUJUs 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mkq246<D~ mWUd-| Ul 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
h]vEXWpG ] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
J%lrXm(l{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^r,0aNzAs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
97/ 4J 最后的布局是:
5"ooam3 Add
..5.": / \
RXw1HRR$V Divide 5
1bjz :^ / \
CF:L#r _1 3
_sn<"B%> 似乎一切都解决了?不。
jO9!:L>b` 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。
nNeCi 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。
,~/WYw<o 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:
_
^'QHWP ilyF1=bp template < typename Right >
nd$92H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
luW"| Right & rt) const
N) PkE>%X {
9z`72( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{yB0JL}n }
]L2b|a3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eaDR-g" XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<{h\Msx% 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
eJ6 #x$I, 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。
>f4[OBc 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。
hAsReZ? 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?
_ gGA/ 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:
U2LD_-HZ Cm]\5}Py template < class Action >
V`9*_8Dx2 class picker : public Action
fhyoSRLR: {
FzykC public :
QNXoAx%I picker( const Action & act) : Action(act) {}
_.E{>IFw // all the operator overloaded
9GsG* $-I } ;
f^KN8N )~gIJW Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
eeBW~_W 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
KyQTrl.qdl 5$Kd<ky template < typename Right >
maa$kg8U*! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
KoA +Vv9 {
7w]3D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&8yGV i }
"G,,:H9v :iGK9I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5<e{)$C 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。
a:OM I ZpMv16 template < typename T > struct picker_maker
YQtq?&0Ct {
]')y(_{ typedef picker < constant_t < T > > result;
%YbL%i|U } ;
a5aHv/W#P template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}%AfZ2g;h {
A6J:!sY4A typedef picker < T > result;
V7`vLs- } ;
sAPQbTSM 1wH6 hN, 下面总的结构就有了:
^>>9? 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。
,F*HZBNFZ 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。
~]].i~EV( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_CTg")0o 至此链式操作完美实现。
ng~LCffpY Z"qJil} ^)GaVL^"5 七. 问题3
on"ENT 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。
C<(qk _ KJv%t_4'F template < typename T1, typename T2 >
!@wUARQ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{$5g29 {
Ux{0)"fj return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3)L#V
. }
bBV03_* q#I'@Jbj 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:
iBtG@M gs7_Q template < typename T1, typename T2 >
Om;aE1sW struct result_2
Rkp
+}@Y_ {
Bo14t*( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q`.=/O' } ;
kM[!UOnC!< $06('Hg& 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
'U*#71S 这个差事就留给了holder自己。
%Ofw"W .t8hTlV?<B /I1n${{5 template < int Order >
w<zzS:PF* class holder;
,qo^G0XO template <>
mXS"nd30bD class holder < 1 >
zGNW5S9G {
mlLqQ< public :
u!HX`~q+A template < typename T >
(+0(A777M struct result_1
zg@i7T {
z@o6[g/*Q typedef T & result;
(C1~>7L } ;
VbMud]40F template < typename T1, typename T2 >
P-$ , struct result_2
SS24@:"{ {
^^*L;b>I typedef T1 & result;
i(.V`G= } ;
b:r8r}49 template < typename T >
e@;'# t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3$Vx8:Rhdn {
-ah)/5j return (T & )r;
S:Jg#1rww- }
!`4ie template < typename T1, typename T2 >
1RX-`"^+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)db:jPkwd {
V~
MsGj return (T1 & )r1;
-3ANNj }
k3e6y } ;
6Vncr} G<k.d"< template <>
mPqKk class holder < 2 >
:-<30LS$ {
nqx0#_K-E public :
63_#*6Pv28 template < typename T >
Ayv:Pv@ struct result_1
V6_5v+n {
);yZyWDV typedef T & result;
,3iD/8_ } ;
]Hq,Pr_+ template < typename T1, typename T2 >
akPd#mf struct result_2
Iw`|,-| {
jcvq:i{ typedef T2 & result;
_?y3&4N) } ;
|Kjfh};-C template < typename T >
8B-mZFXpK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n7Bv~?DM {
Cg%Owe/E?0 return (T & )r;
ki }Li*)7 }
Y~Vc|zM^( template < typename T1, typename T2 >
|pbetA4& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_(~LXk^C {
Y2tBFeWY return (T2 & )r2;
f2pA+j5[ }
_Ve)M% } ;
D|<_96_m ;&f(7 Q+T_ -5]lHw} 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> >。
%.wR@9? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q9h=1G\K 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O"kb*// ZR0 OqSp] return l(i, j) = r(i, j);
'vu]b#l3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ZZwIB3sNhf zBwqIJfM return ( int & )i;
u|.|dv'mbp return ( int & )j;
,)!%^~v 最后执行i = j;
ntB#2S 可见,参数被正确的选择了。
,quUGS lj8ficANo S!x;w7j ?azLaAG R
>SZE" 八. 中期总结
y1~
QKz 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:
q4Bw5~n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Anpp`>}N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6I=xjgwvf 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
. XbDb fF>hca> i92Z`jiR ]B8iQr-! 8''1H<f E BoC,{R# 九. 简化
mA%}ijR6y 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。
,'t&L] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
d8R|0RZ 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:
#*lDKn[vO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-^t.eZ*| +-*/&|^等
d2US~.;>l 2. 返回引用。
7QZyd- =,各种复合赋值等
xXI WEZA 3. 返回固定类型。
I(3~BOUn_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|; mET
4. 原样返回。
&e3}Vop operator,
yw%ES 5. 返回解引用的类型。
L0H^S)g operator*(单目)
'/Vm[L$d 6. 返回地址。
;"e55|d9I operator&(单目)
b "}ya/ 7. 下表访问返回类型。
O'^AbO=, operator[]
s!yD%zO 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#K$0%0=M operator<<和operator>>
}weE^9GiJ `mYp?NjR_ 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。
LkK[,Qj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
zL50|U0H d!Ws-kzE template < typename Left >
)ezkp%I5D struct value_return
5 ';[|f {
;9fWxH template < typename T >
53pfo:1' struct result_1
Xs"d+dc {
tQyQ+1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
WLh!L='{BK } ;
mI:D k\/es1jOEh template < typename T1, typename T2 >
Dp#27Yzc struct result_2
q3-cWfU {
}TuMMO4+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1rue+GL } ;
CN-4FI)1D9 } ;
;Z;` BGZJ -;HZ!Lf C R't 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+]yVSns
3 'Cz]p~oF 下面我们来剥离functor中的operator()
eYjF"Aq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"]'W^Fg _U*1D*kLI[ return l(t) op r(t)
6 !fq658 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$Op:-aW& return op l(t)
8Jp?@qt=$ return op l(t1, t2)
$(OL#>9Ly return l(t) op
G%i&C)jZ return l(t1, t2) op
!^1oH** return l(t)[r(t)]
@^-f+o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}095U(@ ov\%*z2= 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
673G6Nk 单目: return f(l(t), r(t));
i1b3>H*3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,y/m5-D! 双目: return f(l(t));
&@2`_%QtA return f(l(t1, t2));
@Y(7n/*
下面就是f的实现,以operator/为例
:,/
\E bZQ_j#{$ struct meta_divide
TC:t!: {
4zBcq<R7 template < typename T1, typename T2 >
;t@^Z_z,CR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d)$seZB {
K
#JO# return t1 / t2;
{cw+kY]m4- }
eD^(*a>( } ;
{@-tRm& IWhe N 这个工作可以让宏来做:
ms+gq -*?{/QmKb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aKRnj!4z template < typename T1, typename T2 > \
,?
&$c+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1ahb:Mjv 以后可以直接用
(t,|FkVLV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
MpIP)bdq7 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
PbMvM (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。。。)
W%9"E??c 5(Xq58nhxI 9w\C
vO&R 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
5y~B/.YY 1py>[II@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%.{xo.`a[ class unary_op : public Rettype
|l?*' = {
k9&pX8# Left l;
PC!X<C8* public :
U/rFH9e$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|B),N f|a b&pL}o?/k template < typename T >
b3-+*5L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)L,Nh~ {
~@D!E/hZx return FuncType::execute(l(t));
l~*d0E-$ }
Y3'dV) Vt4,?" template < typename T1, typename T2 >
2-"`%rE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MPsm)jqX {
jSvo- return FuncType::execute(l(t1, t2));
"fd'~e$S# }
h&bs` } ;
^"$~&\+x5 Psjk
7\ tZD^<Q7}\ 同样还可以申明一个binary_op
<L3ig%#B 1|3vwgRhs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Mgu=cm) class binary_op : public Rettype
|c,'0V,"cH {
E0Kt4%b Left l;
#}'sknvM} Right r;
x^UAtKSy public :
HR?a93 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'494^1"io G0x!:[ template < typename T >
CH=k=)() ] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7{
QjE {
V%J_iY/BUb return FuncType::execute(l(t), r(t));
#w)D ml }
xEe3,tb'e 2fdC @V template < typename T1, typename T2 >
0av2w5>af typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z8w@pT {
7!8R)m^1[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xa%2w] }
J)=Ts({ } ;
=$vy_UN RsP^T:M}$ 95 X6V 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
KWT[b? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DGx<Nys@B DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"& q])3h = 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。
3#c0p790 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t3aDDu 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。。。
L>2gx$f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4:XVu 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
kS(v|d 下面是修改过的unary_op
aaesgF o}lA\ A template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ns`:= class unary_op
yvKKE {
1|#j/ Left l;
K9euNa zzyD'n7D public :
!X/O1PM| m9f[nT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VaylbYUCT/ I~U;M+n*y template < typename T >
7.1FRxS struct result_1
I-|1eR+3 {
v@]\
P<E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:.NCS`z_ } ;
U^xtS g YH$whJ`W0 template < typename T1, typename T2 >
w,zgYX& struct result_2
KH76Vts {
WEugm603 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{FNq&)#` } ;
r*4@S~; [5jXYqD=vj template < typename T1, typename T2 >
1FmqNf:V7I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ST^{?Q {
o^&nkR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
cP (is! }
tY$4k26 }h_=
n> template < typename T >
LDq(WPI1# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nM&UdKf3 {
,L7:3W return OpClass::execute(lt(t));
*v9 {f? }
Eg|C ZuQ\Pyx } ;
:l?/]K B"fKv0 /kK:{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Hqm1[G) 好啦,现在才真正完美了。
BvV!?DY4 现在在picker里面就可以这么添加了:
)qV&sru.$ RkXW(T` template < typename Right >
[^E{Yz=8, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`?xE-S
;Pn {
5Gsjt+
o return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[+Y;w`;Fq }
SB2Ij', 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。
e`D? x1- /2e,,)4g qx\P(dOUf ;tu2}1#r ?>o|H-R~5Z 十. bind
+c_8~C 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。
[}bPkD 先来分析一下一段例子
7FD.3/ Luu.p< #sp8 !8|y int foo( int x, int y) { return x - y;}
2XGbqZj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i5^U1K\M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
W8{zV_TBm 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。
0ud>oh4WPR 我们来写个简单的。
H@hHEzO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Qp]-4%^Vz 对于函数对象类的版本:
S k&l8" b!xm=U template < typename Func >
^5d9n<_xnQ struct functor_trait
1*J#:|({(
{
`di/nv) typedef typename Func::result_type result_type;
BY^5z<^. } ;
O/2Jz 对于无参数函数的版本:
p?zh4:\F+ C1KO]e > template < typename Ret >
-$m?ShDd struct functor_trait < Ret ( * )() >
^L;k {
Q.Ljz
Z typedef Ret result_type;
i@XFnt } ;
5!)_"u3 对于单参数函数的版本:
oc3}L^aD (N25.}8Y template < typename Ret, typename V1 >
'=eE6=m^K struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<FFaaGiE> {
Rk.GrLp typedef Ret result_type;
vswBK-w(Z } ;
[v$NxmRu 对于双参数函数的版本:
#[{xEVf J=qPc}+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
bP ,_H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%!e;sL~& {
PC}m.tE typedef Ret result_type;
SQd`xbIuL } ;
rCa2$#Z 等等。。。
z7P]g
C$\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=q-HR+ Rr>h8Ni < template < typename Func >
!,3U_! struct func_return
^ M4-O~ {
K'zG[[P template < typename T >
{l -V struct result_1
v
lsS {
8^Ov.$rP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j,/t<@S> } ;
E[RLBO[*n /o_h'l|PS template < typename T1, typename T2 >
|ozlaj struct result_2
uJ! yM;{+ {
zUhJr$N$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?~5J!|r# } ;
Xqac$%[3 } ;
S(f V ,;Z 8?7gyp!k_f :>t?^r( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GCgpe(cQ G$D6#/rR template < typename Func, typename aPicker >
4U*uH class binder_1
H}$hk {
An%V>a-[ Func fn;
>WW5Apy[ aPicker pk;
UUt631 public :
p3NTI /- S-Y(Vn4 template < typename T >
`(9B(&t^, struct result_1
/B?hM&@z {
6/#5TdJA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mJ%r2$/* } ;
]3E':JM@ ;#$zHR template < typename T1, typename T2 >
H?=D, struct result_2
7BX%z$_)A {
e]+ [lq\p@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'*KP{"3\ } ;
DjT ekn M\s^>7es binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-0)So ~"*;lT5KX template < typename T >
B43o_H|s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"p\XaClpz {
N3};M~\ return fn(pk(t));
Mlpq2I_x }
_5nQe
! template < typename T1, typename T2 >
"F+Wo& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"Jp6EL% {
2Z-BZu K6p return fn(pk(t1, t2));
3o'SY@'W }
rGZ@pO2 } ;
h ,@x5q>g Wb4%=2Qn \4SFD3$& 一目了然不是么?
uK?T<3]' 最后实现bind
i#jCf3%+
h ^saJfr x 5m+:GiI template < typename Func, typename aPicker >
g"3h#SMb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,
"zS
pN {
R$cO`L*s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Pc]c8~ }
Kg@9kJB VmTk4?V4 2个以上参数的bind可以同理实现。
|jV4]7Luq 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。
dBG]J18 'Ph4(Yg 十一. phoenix
X/1Z9a+W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<EI'N0~KG T
T0O % for_each(v.begin(), v.end(),
IEzZ$9,A5 (
<MN+2^ed& do_
e<^tY0rR& [
0nAeeVz| cout << _1 << " , "
Iw"?%k\U ]
}}qR~.[ .while_( -- _1),
ji(S ?^ cout << var( " \n " )
D0QXvrf )
t:M({|m Y );
r _r$nl n X
Qz 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:
ej<z]{`05 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
Smk]G))o{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:;"3k64 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,`|KNw5 1&YP}sg) cf@#a@7m9 template < typename Cond, typename Actor >
qRB7I:m-Wi class do_while
vfhip"1 {
Qb# S)[6s+ Cond cd;
v *:m|wl Actor act;
TF^]^XS' public :
XB;;OP12 template < typename T >
73xI8 struct result_1
of& vQ {
3F}d,aB
A typedef int result_type;
F{T|lTl } ;
9/s-|jD 8}\"LXRbo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&P ;6P4x ur#"f'|- template < typename T >
"<O?KO3K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~[9 ]M)=O0 {
k5xirB_ do
A)7'\JK7b {
dbZPt~S'$ act(t);
Q|G[9HBI }
'`o+#\,b^% while (cd(t));
m@c2'*&Y return 0 ;
w-nkf
M~ }
^ O` } ;
nMc-kyl{ 9J]LV'f7 t%dPj8~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cRg$~rYd 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
nj9hRiLn 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
{{DW P-v4 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
oW+R:2I~O 下面就是产生这个functor的类:
]c5GG!E-g orU4{.e 1g/mzC template < typename Actor >
Bv=Z*"Fv class do_while_actor
alu`T
c~ {
/|DQ_<* Actor act;
<g %xo" public :
;%82Z4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d#z67Nl6
b'Uaj`Sn template < typename Cond >
ng 6G<hi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TOuFFR } ;
=C:0='a R\+$^G}#6 1%=,J'AH 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7I.[1V` 最后,是那个do_
\dc`}}Lc Y|lMa?\E be@MQ}6> class do_while_invoker
l/I W"A {
iCEX|Tj; public :
n+i}>3'A template < typename Actor >
FP\[7?ZLn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?QMs< {
A=3U4L return do_while_actor < Actor > (act);
@LmUCP~ }
QTyl=z7 } do_;
:D/R #e0+;kBh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jf2E{48P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3~S~)quwP 最后来说说怎么处理break和continue
Yp;x 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。
"{:*fI;! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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