一. 什么是Lambda
=VkbymIZ4y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
h@$M.h@mcG 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,
D 6!`p6r+ HpI[Af}l mq@2zE`.( @D%H-X class filler
<\]o#w*: {
xcO Si> public :
m_~!Lj[u. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E )D*~2o/ } ;
l ,0]iVJ pv%UsbY F Vkb9(WW 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:
IDbqhZp( Y*iYr2?; \gferWm TqK`X#Zq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w|?<;+ 1MI/:vy- R.Xh&@f` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
X
10(oT dwOB)B@{H A=q)kcuy5 [@MV[$W5 二. 战前分析
yLFc?{~7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,.Ac= "f 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
[pf78 HJT}v/FZ 7r#U^d( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-AcLh0pc /* --------------------------------------------- */
^`NU:" vector < int *> vp( 10 );
}=Yvs) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E/@w6uIK[ /* --------------------------------------------- */
C5;=!B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\O
9j+L" /* --------------------------------------------- */
7a.$tT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>h>X/a(=~ /* --------------------------------------------- */
!kZ9Ox9^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3# G;uWN- /* --------------------------------------------- */
4R-Y9:^t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]Ga }+^ SBo>\<@ -d?9Acd 3uO#/EbS 看了之后,我们可以思考一些问题:
v5U\E`)s 1._1, _2是什么?
5tI4m#y2 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。
B:dk>$>uQ 2._1 = 1是在做什么?
! 9B| ` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
D. !m*oq Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
4;@|tC|u i_?";5B" y\&GPr 三. 动工
fNOsB^Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t b5k| kW>Q9Nc=V ](yw2c;me T-x1jC!B' template < typename T >
i{zg{$ U class assignment
BG!;9Z{u {
7r,'a{Rcn T value;
vKYdYa\
public :
z6e)|*cA$ assignment( const T & v) : value(v) {}
"X~ayn'@w, template < typename T2 >
D@"g0SW4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pfS?:f<+6" } ;
)2T 1g~8 Eyu]0+ "TB4w2?= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+-~hl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
],vUW#6$N pE(\q+1< ^b=] =w 9B&QY 2v class holder
`C 'WSr {
2*:lFvwP public :
1jU<]09. template < typename T >
$!P(Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
+!9&E{pmo {
^znj J\ return assignment < T > (t);
cn1CM'Ru }
_[}r2,e } ;
~#3h-|]* UO(B>Abp .U|e#t 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
V
{R<R2h1 g
_fvbVX static holder _1;
Bs2.$~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oK1"8k|Z yGl
(QLk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v#u]cmI 而不用手动写一个函数对象。
vaQZ1a, H'68K8i0 p] kpDx[9 ?d`?Ss;v 四. 问题分析
ZzfGs 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。
|0nbO2} 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。
-N`j` zb| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f&=y\uP] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OMG.64DX . 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NQS@i'W=g Pk444_"= 五. 问题1:一致性
D)z'FOaI 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?|
Yjxa=CD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R~u0! m[&]#K6 struct holder
G4g<PFx {
K%9PIqK?4 //
Ep-{Ew{T_= template < typename T >
v w$VRPW T & operator ()( const T & r) const
I,dH\]^h= {
@=ABO"CQ return (T & )r;
o_ }
Rfh#JO@%[ } ;
(pXZ$R: Isv@V. 这样的话assignment也必须相应改动:
cQDn_Sjhi rq'Cj<=Zj template < typename Left, typename Right >
fhqc[@Y[ class assignment
F*QZVg+<*X {
5^'PjtW6 Left l;
I=)Hb?qT~ Right r;
F[/Bp>P7 public :
4~-"k{Xt assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b}'XDw template < typename T2 >
Qj(q)!Ku T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.um]1_= \ } ;
oj*5m+:>a t{?U NW 同时,holder的operator=也需要改动:
<%klrQya vUBkoC2Q template < typename T >
^S!^$d* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
sl^i%xJ|l' {
~5$V8yfx h return assignment < holder, T > ( * this , t);
)qs>Z?7 }
X~XpX7d! W j2]1A 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。
Z\8TpwD2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qH'T~#S a>A29*q return l(rhs) = r;
F-Mf~+=Dn 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:qH7`s 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
HrQBzS shjbb template < typename Tp >
c/.U< class constant_t
N}x\Ll {
}8cL+JJU const Tp t;
:3F&NsgHH public :
<;\T
e4g[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xvP<~N- template < typename T >
K FV&Dt}< const Tp & operator ()( const T & r) const
[ 9)9>- {
INrl^P* return t;
E>~DlL% }
[FLRrTcE } ;
cy|]}n85 l1}=>V1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i6w LM-.) 下面就可以修改holder的operator=了
68 d\s4 HHu|X`tc template < typename T >
"R@N}q<*v2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#W[/N|~wx {
aRg/oA4} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f ?:
o }
kzPHPERA] 6wH]W+A 同时也要修改assignment的operator()
O o9 ePw7 /CX_@%m}e= template < typename T2 >
mKY}+21!Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vfAR^*7e 现在代码看起来就很一致了。
Arh0m. w y7aBF13Kl 六. 问题2:链式操作
HHa
XK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1(0LX^% 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。
2Jo'!|] 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。
M@@l>"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。
X%Jq9_
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
tqyR~ Zh. 5\&bm template < typename T >
'5zolp%St struct result_1
IB#L5yN r {
fR<_ 4L typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>?K@zsv} } ;
F VBuCi?W ("UcjB^62 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:
"w]
Bq0 R,[dEP template < typename T >
$%!'c#
F struct ref
-'btKz*9 {
In)8AK(Hw typedef T & reference;
}MBxfZ 4I } ;
dcUaZfON template < typename T >
h-u63b1"? struct ref < T &>
Yt79W {
F9(*MP| typedef T & reference;
/bm$G"%d } ;
!4zSE,1 Dz$GPA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V+My]9ki urmx})= template < typename T >
M.|O+K z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
71`)@y,Z, {
L+y}hb
r return l(t) = r(t);
&P'cf|KI }
(VeX[*}I 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。
b4%sOn, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u*:B 9E xgV.<^ 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
2(V;OWY(@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
e1a8>>bcI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kGm-jh +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v|Y:'5`V 最后的布局是:
guJS;VC6U Add
"w}}q>P+sA / \
Y?Ph%i2E Divide 5
?HT+| !4p / \
';"W 0 _1 3
%D|p7& 似乎一切都解决了?不。
,r\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
O ;,BzA-n 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。
:%ms6j/B&V 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:
*
S4IMfp 1fwjW0t template < typename Right >
]6)^+(zU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"w3#2q& Right & rt) const
pC<~\RR {
1FC'DH! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A/eZnsk }
eZpyDw C{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
OxGKtnAjf 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。
F)dJws7- 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。
1#LXy%^tO 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。
._2#89V 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。
1&%6sZN 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?
"b)Y 5[nW 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:
G&qO{" Js .f)&;Af^ template < class Action >
[JI>e;l
C: class picker : public Action
wyF'B {
+u+|9@ public :
nT.i|(xd. picker( const Action & act) : Action(act) {}
i\E}!Rwl+ // all the operator overloaded
z7B>7}i- } ;
g\]2?vY. ;MH((M/AN 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。
5[<"_ 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:
#O3Y#2lI {')L* template < typename Right >
6lW\-h`NG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
tf?syk+jB7 {
PvW {g5)S return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\*] l'>x1 }
kpT>xS^6< 9i+OYWUO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'T
G43^ 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。
6&jW.G8/ y.h2hv]Bc template < typename T > struct picker_maker
}4'5R {
8%C7!l q typedef picker < constant_t < T > > result;
S#km`N` } ;
@\{L%y%a0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ybsQ[9_36 {
C(N' +VV_ typedef picker < T > result;
aU&p7y4C@ } ;
3$<u3Zi6
AT@m_d 下面总的结构就有了:
7X+SK&PX functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Tp
vq5Cz picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
K&T[F! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wm1`<r^M. 至此链式操作完美实现。
b)+nNqY| pxf(C<y6_ Bi}uL)~rD 七. 问题3
"cJ))v-' 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;U+4!N \gz(C`4{j template < typename T1, typename T2 >
..FEyf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9i9'Rd`g {
S*"uXTS return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uJxT)m!/ }
].AAHu5 c?ZM<Y" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
AkMP)\Q }57s template < typename T1, typename T2 >
H?]%b!gQG struct result_2
c5 ^CWk K {
,|5|aVfh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ez()W,6]g } ;
*dmBJi} m5c=h 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
OKW}8 qM 这个差事就留给了holder自己。
z@za9U`6i n 0/<m. ,\fp.K< template < int Order >
zx#HyO[a class holder;
G5Mo IC template <>
6&8uLM(z class holder < 1 >
g &E3Wc {
CG[2 public :
{C>E*qp}f template < typename T >
uU$YN- struct result_1
#)3luf3G
{
'{>R-}o[3 typedef T & result;
sej$$m R } ;
7uUo
DM template < typename T1, typename T2 >
G4&vrM,f struct result_2
e\8|6<o[ {
\&!qw[;O typedef T1 & result;
k -V3l } ;
Py@/\V template < typename T >
.z+S@s[O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-eE r|Gs) {
8]@$7hy8 return (T & )r;
G'#f*) f }
7\0}te template < typename T1, typename T2 >
)6!ji]c
N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5%r:hO @S {
OrC}WMhd return (T1 & )r1;
*J D-|mK }
If>bE!_BO } ;
Mg"e$m ,1K`w:uhS template <>
_O,k0O
class holder < 2 >
Q[n*ce7L0 {
gJ=y7yX public :
W1;QPdz: template < typename T >
Xp67l!{v struct result_1
>TQNrS^$J {
\rpXG9 typedef T & result;
;2y4^ } ;
=&K8~
template < typename T1, typename T2 >
iNCT( N~. struct result_2
f>CJ1;][{ {
<q`'[1Y4 typedef T2 & result;
7Gwo:s L } ;
oKMr Pr[` template < typename T >
7 /6Zp? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zG*
>g {
=w5]o@ return (T & )r;
PDgd'y }
'.B5CQ template < typename T1, typename T2 >
fxQ4kiI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xqQLri} {
H`bS::JI- return (T2 & )r2;
M!Ua/g=u }
14pyHMOR } ;
vojXo|c e"(SlR c5em*qCw$ 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> >。
|Vo{ {) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
7 1+
bn 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|!q,J elGwS\sw return l(i, j) = r(i, j);
-=WQed} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s-801JpiJ LrH"d return ( int & )i;
L$z(&%Nx return ( int & )j;
A\w"!tNM| 最后执行i = j;
h!mx/Hx 可见,参数被正确的选择了。
ucYweXsO3 5W!#,jz &[z<p WYN0,rv1:+ >ZwDcuJ~Lz 八. 中期总结
*djVOC 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
`iNH`:[w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Al1}Ir 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tbXl5x0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2!_DkE 8F
K%7\V %M,^)lRP 6z5wFzJv?q F};T<# az1#:Go 九. 简化
K(,MtY* 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
_Ie?{5$ng` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qi*Dd[OG 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:
&n'@L9v81 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ih HKRb[ +-*/&|^等
wq7h8Z}l 2. 返回引用。
V!Pe%.> =,各种复合赋值等
@u@,Edh 3. 返回固定类型。
,4j^lgJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
E?0Vo%Vh 4. 原样返回。
O2:1aG operator,
H+
7HD|GE 5. 返回解引用的类型。
tIT/HG_o operator*(单目)
d=0{vsrB 6. 返回地址。
8'ut[ operator&(单目)
N*f]NCSi 7. 下表访问返回类型。
w\RYxu? operator[]
P=aYwm C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
TbD
$lx3> operator<<和operator>>
. {vMn0c VXnWY8\ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!CdF,pd/)m 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NY6;\ 7!n
TQtHU6 template < typename Left >
%O$=%"D6 struct value_return
t*J?#r {
;$67GK template < typename T >
AqAL)`#K struct result_1
h0
Xc=nj {
?
q_% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A%cJ5dF8~ } ;
j 8)*'T ,e^~(ITaq template < typename T1, typename T2 >
Zu*7t<W struct result_2
G{!(2D 4! {
8!{
}WLwb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
u+O"c } ;
KF6N P } ;
]9-iEQ PXG@]$~3 bcUSjG> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o:B?hr'\ DX^8w?t 下面我们来剥离functor中的operator()
Xf[;^?]X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r PTfwhs $Xh5N3 return l(t) op r(t)
P]iJ"d]+X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!"ir}Y% return op l(t)
H.;2o(vD return op l(t1, t2)
9^&B.6! 6 return l(t) op
-Q/wW4dE= return l(t1, t2) op
wRZFBf~
: return l(t)[r(t)]
3 Q~0b+k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W!"Oho' 1gnLKf c 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}mo)OyIX 单目: return f(l(t), r(t));
@ULd~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gCF9XKW 双目: return f(l(t));
JAM]neKiX return f(l(t1, t2));
=
c1>ja 下面就是f的实现,以operator/为例
+,g!xv4Q o@hj.)u struct meta_divide
l<qEX O {
4:Oq(e_( template < typename T1, typename T2 >
OrF.wcg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@}
+k]c25 {
?,]eN&` return t1 / t2;
CED[\n }
wA"d?x } ;
v$xurj:v#i =4sx(< 这个工作可以让宏来做:
/x)i}M) Yhz Dw8f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
iUFG!,+d template < typename T1, typename T2 > \
x:Q$1&3N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3ZbqZ"rE 以后可以直接用
/6F\]JwU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7[mP@ { 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
U%0|LQk5 (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。。。)
*8+HQ[[# "bB0$>0, RUq[HxF)
6 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
K%_UNivN .2U3_1dX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=7#"}%4Q class unary_op : public Rettype
'(SivD {
t%O)Ti Left l;
jo1z#!|Yw} public :
UCup {pDp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\D};0#G0& ei>iXDt template < typename T >
zC*dJXt@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tqCwbi {
cv1PiIl return FuncType::execute(l(t));
,)N/2M\B- }
itE/QB W]Nc6B*gI template < typename T1, typename T2 >
Z4:^#98c. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t3g+>U_m {
.beqfcj" return FuncType::execute(l(t1, t2));
TyA1Qk\ }
?bu=QV@ } ;
p5py3k )*R';/zaI MIyT9",Pl 同样还可以申明一个binary_op
cW_l | q!+:zZu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]NtBP class binary_op : public Rettype
k7{|\w% {
c<lEFk!g Left l;
_mk@1ft Right r;
vC^{,?@ public :
a\~118 ! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K<r5jb !Eb|AHa template < typename T >
? HNuffk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`>b,'u6F {
Qg]A^{.1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
!G6h~`[ }
l@1=./L? ._t1eb`m{ template < typename T1, typename T2 >
4\nGWi{2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`8tstWYa]Y {
y<wd~!>Ubu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*0?@/2& }
I-1NZgv } ;
SjY|aW+wAL )m[<lJbw ycwkF$7 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
CW/<?X<!n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LEe{fc?{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3TZ: 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。
!! )W` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mhOgv\?
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。。。
Ud2Tn*QmI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:bi(mX7t 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)
WRA(k 下面是修改过的unary_op
?=^\kXc[ q9PjQ% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l!KPgRw class unary_op
kj.9\ {
NZ0 ?0* Left l;
_<DOA:'v 6`G8 UDK>F public :
XN>bv|*q Wv9L}@J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ww\ WuaY `m8WLj template < typename T >
Pa+_{9 struct result_1
`u
R`O9)e {
1c429&- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$uJc/ } ;
$duT'G, - .Pte}pM"v template < typename T1, typename T2 >
6w(r}yO] struct result_2
S("dU`T? {
~IWdFUKk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'ey62-^r6 } ;
#B6f{D[pI "wg$ H1K template < typename T1, typename T2 >
AL^tUcl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W}2!~ep! {
6O.kKhk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(9TSH3f? }
Z
h9D^I 5~T+d1md template < typename T >
>Yk|(!v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?Yf
v^DQ5 {
1E'PSq return OpClass::execute(lt(t));
,!GoFu }
$$W2{vr7+ r>i95u82' } ;
4zt:3bWU 9Li&0E 12hD*,A5j 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
XGbpH< 好啦,现在才真正完美了。
'Ha> >2M 现在在picker里面就可以这么添加了:
vdQ#CG$/ INp:; template < typename Right >
7:Rt) EE2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U<q`f- {
&Td)2Wt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
c3ru4o*K }
:g'
'GqGZ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
zxIP-QaA HwZl"!;Mry HC1<zW[ nCp_RJu e57R6g)4 十. bind
b SgbvnJ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
~k?wnw 先来分析一下一段例子
}{=}^c"t' /'E[03I~ J~ome7L int foo( int x, int y) { return x - y;}
{fHY[8su0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)bL(\~0g~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/{jt]8/;7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
yzT1Zg_ER 我们来写个简单的。
2kDv
(". 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-K(d]-yv 对于函数对象类的版本:
Yb_HvP D)DD 6 template < typename Func >
;Ss!OFK struct functor_trait
/\uopa {
'UxI-Lt typedef typename Func::result_type result_type;
/Z!$bD } ;
5/i/.
0?n 对于无参数函数的版本:
0bc>yZ\R ~Dz:n]Vk/ template < typename Ret >
}o7- 3!{L! struct functor_trait < Ret ( * )() >
O"EL3$9V {
#1\`!7TO3 typedef Ret result_type;
:4Nv6X61 } ;
L(u@%.S 对于单参数函数的版本:
IGVq`Mxj 1cMLl6Bp> template < typename Ret, typename V1 >
g-_=$#&{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
oYA"8ei = {
g\8B; typedef Ret result_type;
5}Ge } ;
tc)Md]S 对于双参数函数的版本:
8!3 q:8y8 OHj>ufwVq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ZI qXkD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+r//8& {
<Opw"yY&q] typedef Ret result_type;
(|o@ } ;
\lQI;b;$ 等等。。。
do.>Y}d 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y7CO%SA 4F0w+wJD template < typename Func >
7UGc2J struct func_return
77sG;8HE {
+Yq?:uBV template < typename T >
W94 u7a struct result_1
OPE+:TvW^ {
bp}97ZQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rr\9HA } ;
]3, DO-M0L template < typename T1, typename T2 >
hCF_pt+ struct result_2
x|Pz24yP9 {
jPZ+~:m+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n7~4*B } ;
B[EOz\?=m } ;
;r~1TUKb
Rx"+i0 $6J22m!S4n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z:>3AJuS_ |Z2_W/ template < typename Func, typename aPicker >
`8O Bw class binder_1
[A{o"zY {
s5+;8u9K Func fn;
oQV3 aPicker pk;
,30lu a public :
sb3z8:r `MCtm(< template < typename T >
3fpaTue|x struct result_1
]+a~/ {
zA+0jhuG typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O;V^Fk( } ;
~xc/Dsb$ &[j9Up' template < typename T1, typename T2 >
C@t,oDU# struct result_2
xr@;w8X`^ {
V_m!<sr ( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
60nP'xfR } ;
cT@|
$A >eo[)Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
||TZ[l
dZf1iFCP template < typename T >
j7a}<\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fK]%*i_" {
CMbID1M3 return fn(pk(t));
W.cc!8 }
:OjmaP template < typename T1, typename T2 >
NvTK7? v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8rlf9m {
TB&IB:4)R return fn(pk(t1, t2));
lDKyD`WKnZ }
E
$\nb]JQ } ;
%O#zE-H" 'q~<ZO 40`Qsv0# 一目了然不是么?
a JjUy% 最后实现bind
/=AFle2( LH+Bu%s RyukQY~<W template < typename Func, typename aPicker >
3]lq#p: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
RdyKd_0`Q {
}|) N5bGQe return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4ME$Z>eN }
fH_l2b[-3@ kb"Fw:0
2个以上参数的bind可以同理实现。
q27q/q8 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。
`EvO^L LD
NdHG6 十一. phoenix
FJ!`[.t1AU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M;3q.0MU pp1Kor for_each(v.begin(), v.end(),
sUmpf 4/ (
xhho{ do_
0[<'ygu [
c V@^< cout << _1 << " , "
rr(kFQ" ]
"+qZv( .while_( -- _1),
>FHx], cout << var( " \n " )
ZlE=P4`X: )
:8}Qt^p );
E>*Wu<< 1R*;U8? 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:
R=,
pv' 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
xW9R-J\W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+/[Rvh5WZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5W|wDy FYE(lEjxi
(6mw@gzr template < typename Cond, typename Actor >
ThW9=kzQW class do_while
mAW(j@5sp {
lf
KV% Cond cd;
_dAn/rj
Actor act;
L8'4d'N+> public :
"%dENK template < typename T >
@gf <%> struct result_1
l :u1P {
tBZ?UAe; typedef int result_type;
@cxM#N8e } ;
O0BDUpH -Q
Mwtr#q} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G)b:UJa" :2NV;7Wke6 template < typename T >
[)8O\/: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5?Q5cD2]\6 {
UA6
C/ do
'x?|tKzd {
8dt=@pwx& act(t);
mRyf+O[ }
"d~<{(:N^ while (cd(t));
jVGAgR=[G return 0 ;
%yKcp5_ }
vmOye/?k } ;
AA ~7"2e 47*2QL^zj E#tfCM6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vZS/?pU~~ 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。
;"EDFH#W 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。
Xm(#O1Vm(l 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。
%t1Z!xv_ 下面就是产生这个functor的类:
>,k2|m u6Ux nqNc 2Q%M2Ua template < typename Actor >
pBBKfv class do_while_actor
;Z"Iv {
iGj,B =35 Actor act;
=c#mR" 1 public :
|t3}>+"?z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g}hNsU=$5~ +gBDE: template < typename Cond >
qQo*:3/]; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yU7XX+cB7 } ;
ND=JpVkvZ? `-b{|a J aYpc\jJ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C9k"QPE 最后,是那个do_
\7xc*v [ yEJ3O^(F NL-PQ%lUA class do_while_invoker
"la0@/n {
:*|So5fs public :
.Q@]+&`|}i template < typename Actor >
F>[^m Xw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9aIv|cS? {
Q($@{[lT return do_while_actor < Actor > (act);
3]'h(C }
)NZ&m$I|- } do_;
:(3'"^_NA +
<w6sPm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Tb:'M:dM" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SnvT !ca 最后来说说怎么处理break和continue
)M[FPJP} 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。
9T`YHA'g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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