一. 什么是Lambda
Yl}'hRp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
tbMf_-g 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,
CWF(OMA UqHk2h- x~3N})T5 YQ/ class filler
R.nAD{>h* {
!V/Vy/'`* public :
C]/]ot0%t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
vl1`s
^}R } ;
$=&a0O# v0psth?qV $aIq>vJO9 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
W&MZ5t,k= BJA&{DMHm rLP:kP'b WTWONO> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
b2rlj6d -lICoRO# Fl8*dXG& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rf@Cz%xDD C1/qiSHsh Y
1v9sMN, bxU 2.YC 二. 战前分析
f7&53yZF 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~1xfE C/ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4G ?Cu,$ ')G,+d^ LsW7JIQd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K14FY2" /* --------------------------------------------- */
|j2b=0Rpk vector < int *> vp( 10 );
UYLCzv~W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0Wd2Z-I /* --------------------------------------------- */
ERka l7+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]{.iv_I /* --------------------------------------------- */
kJP`C\4}f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ICvl;Q /* --------------------------------------------- */
)s-[d_g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`eo$o! /* --------------------------------------------- */
Ka4KsJN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.<fn+] r]+/"~a 0pfgE=9 z*oeho 看了之后,我们可以思考一些问题:
Xh5&J9pw 1._1, _2是什么?
EOj.Jrs~ 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。
v.Vdjs 2._1 = 1是在做什么?
)G+D6s23 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。
dQ.:xu}~ 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。
Z=KHsMnB ;L`NF" GZq~Pl 三. 动工
-f&m4J} E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#TUuk kq$0~lNI$ g6D7Y<}d l b9O template < typename T >
> r
%:!o class assignment
)i^+=TZ q {
>?L)+*^ T value;
D!g\-y public :
7;8DKY q assignment( const T & v) : value(v) {}
F!RzF7h1 template < typename T2 >
IE*5p6IM~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;t xW\iy%Z } ;
fD* ?JzVY oF(=@UL Z@ dS,M* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L> \/%x>Wx 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dxa[9>V F2^qf G<m6Sf J|uSj/8 class holder
Fs_zNN {
Ly~s84k_po public :
aYmN'
POi template < typename T >
)e?6 Ncy assignment < T > operator = ( const T & t) const
6j6P&[ {
@xkI?vK6 return assignment < T > (t);
m\"X%Y# }
na`8ulN_ } ;
lHc|:vG? +ab#2~,) 4|INy=<"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:
gk^`-`P cs-dvpMZ static holder _1;
@|;XDO`k; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rx\f:-3g '{F
Od_uk% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
VthM`~3 而不用手动写一个函数对象。
PBY;SG~ SrT=XX, 6xW17P KkPr08 四. 问题分析
+9NI=s6 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。
R-]i BL 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。
+*=?0 \ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"tUc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hNL_e3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d$<1Ma} <=gf|( 五. 问题1:一致性
_n12Wx{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
2O+fjs 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]D\p<4uepM ;Ebpf J struct holder
c]3^2Ag, {
Z*kZUx7I< //
jx-8%dxtZ template < typename T >
v>'mW T & operator ()( const T & r) const
gH[lpRu|7 {
39Zs return (T & )r;
/>[~2d
kb }
vy{YGT } ;
x5YHmvy/l A,f%0
eQR 这样的话assignment也必须相应改动:
n||!/u)* <^YZ#3~1T template < typename Left, typename Right >
nH(Hk%~ class assignment
!k0t
(. {
A]%hM_5 s Left l;
_^Lg}@t Right r;
]M.)N.T public :
((E5w:=? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}ej-Lu,b3 template < typename T2 >
OJ4-p&1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5c+7c@. } ;
v}^
f8nVR 90]{4 ]y; 同时,holder的operator=也需要改动:
tX.{+yyU i'NN template < typename T >
^`Qh*:T$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%{K6 {
&Vi0.o
return assignment < holder, T > ( * this , t);
sAKQ.8$h* }
#Cz6c%yK t.tdY 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。
G##^xFx 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aShZdeC*f gKay3}w return l(rhs) = r;
yi9c+w)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。
6P:H` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$[-{Mm C%+>uzVIw template < typename Tp >
KqT~MPl class constant_t
d8T,33>T {
D$[/|%3 const Tp t;
`%M}
:T public :
q'p>__Ox constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M[ZuXH} template < typename T >
J"dp?i const Tp & operator ()( const T & r) const
m
K@a7fF? {
.1C|J return t;
/@\3#2; }
Bt^];DjH } ;
CJNz J( 4D\+_Ic3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
j']Q-s(s 下面就可以修改holder的operator=了
f3]u-e'b TAu*lL(F template < typename T >
vDAv/l9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pY9>z;qD {
tFd^5A* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]m(5>h# }
T\h_8 v1j]&3O 同时也要修改assignment的operator()
xR,;^R|C R.)U<`| | template < typename T2 >
!jDqRXi( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:`ysq 现在代码看起来就很一致了。
w5(GRAH Z0 e+CEzq 六. 问题2:链式操作
HG%H@uK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
IJn r^S8 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。
J}.y+b>8\ 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。
fV.43E 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。
db!2nImNu\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
u?f3&pA _u :4y4} template < typename T >
B&m?3w struct result_1
'c<@SVF{Zz {
:l>T~&/98 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oLn| UWe_ } ;
F*d{< 6zLz<p? 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:
G\H@lFh NwG&uc+Q template < typename T >
~5wCehSb struct ref
-7">A~c {
[21tT/ typedef T & reference;
3A} ntA! } ;
=k[!p'~jD template < typename T >
]~(Ipz2NP struct ref < T &>
'U)~|(\i {
)vS##-[_ typedef T & reference;
U<r<$K } ;
kx1-.~)p(z d~|qx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_V{WXsOx( ;<q@>p[ template < typename T >
/:e|B;P`k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.#h]_% {
3MjMN %{P return l(t) = r(t);
;:9 x.IkxC }
va;d[D,
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
`>8| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n37( sKG kQIWDN 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
cx2s|@u0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ORx,n7- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
igz:ek` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Sjr(e}* 最后的布局是:
`bT{E.(T Add
HXdPKS4q / \
O|j5ulO}&" Divide 5
VUF7-C* / \
^[%~cG _1 3
J7QlGm,= 似乎一切都解决了?不。
Y=3Y~ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
1}8e@`G0.] 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
{=g-zsc]K OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
O:7y-r0i 'KQuz)- template < typename Right >
EmY4>lr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
v,|;uc+ Right & rt) const
m;
ABHq# {
%k$C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dIO\ lL
}
}UGPEf\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
J*U(f{Q( 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。
74Q?%X 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。
g>im2AD+e 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。
^1cqx]>E 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。
Y5MHd>m 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?
m'qMcCE 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:
^m1Rw| .X2mEnh template < class Action >
c>UITM=!I
class picker : public Action
2CxdNj {
?|hzAF"U public :
0KDDAkR5R picker( const Action & act) : Action(act) {}
,Fr{i1Ky // all the operator overloaded
-~(0:@o ; } ;
u8<=FV3 x:2[E- 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。
iqoPD4A 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:
Nl@Hx d ,QJf\fc" template < typename Right >
VS).!;>z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
XPEjMm'*b3 {
akqXh 9g return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`a6;*r y }
tcX7Ua(I` 95!xTf Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"Z{^i3gN 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。
D\`$ W;-Qze\D template < typename T > struct picker_maker
7k$8i9# {
DSjo%Brd- typedef picker < constant_t < T > > result;
@P.l8|w } ;
#SqOJX~Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0"QE,pLe4 {
]52_p[hZ}< typedef picker < T > result;
rzTyHK[ } ;
2)8lJXM$L ZbGyl}8ua 下面总的结构就有了:
^Ue.9#9T&g 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。
Yr31GJ}K 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。
X!
]~]%K$y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]t=># 至此链式操作完美实现。
u3ZG;ykM
Fu`g)#Z 'RA[_Z 七. 问题3
Q.|2/6hD7[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
{'ZnxK' o&AUB`.9~ template < typename T1, typename T2 >
k
Z3tz?Du ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zyR pHM$E {
-12v/an]L7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1=D!C lcb }
lR(&Wc\j ?SAi tQ3 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:
-( iJ< ='JX_U`A^F template < typename T1, typename T2 >
*=
71/&B struct result_2
}"8_$VDcz {
UEe qk"t^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uJO*aA{K } ;
/Yh([P> Ya. $x~ 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<8Q[_E& 这个差事就留给了holder自己。
4J_%quxO Ov|j{}=L=9 Gt%kok template < int Order >
g\.N>P@Bu class holder;
l>iU Q&V template <>
ZJpI]^9| class holder < 1 >
4[ra {
'!I?C/49k public :
,J^Op
template < typename T >
eXd(R>Mx struct result_1
%;5hHRA {
TGNeEYr typedef T & result;
s7e'9Bx } ;
'YG`/@n; template < typename T1, typename T2 >
$!f$R`R^Q\ struct result_2
~<%cc+;` {
GEA;9TU|V typedef T1 & result;
v(^rq } ;
fz&}N`n template < typename T >
t>fB@xHBB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LJy'wl {
JW\"S return (T & )r;
w(j9[ }
W24bO|>D template < typename T1, typename T2 >
~roHnJ> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k +Oq$Pi {
{dwV-qz return (T1 & )r1;
q T].,? }
`9+EhP$RS } ;
3EvA 5K. #+;=ijyF template <>
_D9=-^ class holder < 2 >
Em,!=v(* {
j r[~ public :
.;2!c'mT9 template < typename T >
IT(c'} struct result_1
x\rZoF.NQ {
[f0HUbPX typedef T & result;
}'W^Ki$ } ;
{Y[D!W2y template < typename T1, typename T2 >
"{_"NjH struct result_2
^H4iHjg {
A 5 X+Z typedef T2 & result;
8j}m\^si } ;
wM)w[ template < typename T >
I[UA' ~f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SDIeq {
4AYc8Z#' return (T & )r;
l5[xJH }
C]fTV{ template < typename T1, typename T2 >
X6 ,9D[Nw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d_uy;-3 {
aA`q!s.%A return (T2 & )r2;
L{f>;[FR }
$k ma#7 } ;
7]%il[ (;&?B.<\: R3n&o%$* 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> >。
_,FoXf7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~8(X@~Tn* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
nY9qYFw Nr9[Vz?$P return l(i, j) = r(i, j);
gKN_~{{OD 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b3xkJ&Z prN(V1O return ( int & )i;
U.U.\ return ( int & )j;
es[5B* 5 最后执行i = j;
Jche79B 可见,参数被正确的选择了。
o%%x'uC eC?/l*gF3 rR@n>
Xx J&:W4\ m $
bNe0
八. 中期总结
Hi_Al,j: 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:
RYl3txw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_[i=TqVmf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!rg0U<bO! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q7&yb.<KD. I#t9aR+& H?j-=Zka 9>3Ltnn0 0 jP00 4 Qel; 九. 简化
_qt;{,t 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。
O2]r]9sh* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s~Wu0%])Q 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
-\'.JA_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&]6K]sWJK{ +-*/&|^等
3>9 dJx4I 2. 返回引用。
@P"`=BU& =,各种复合赋值等
HwW[M[qA 3. 返回固定类型。
v?D
kDnta 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'Z2N{65 4. 原样返回。
~5 pC$SC6> operator,
;D"P9b]9$ 5. 返回解引用的类型。
RA/ =w& operator*(单目)
;Nf hKu%K 6. 返回地址。
7lDaok operator&(单目)
)SL@>Cij 7. 下表访问返回类型。
_RaVnMJKX4 operator[]
tw4am.o1] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}'V'Y[ operator<<和operator>>
,rFLpQl vg:J#M: 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。
.l( r8qY# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b6!Q!:GO& J4Z<Yt/ template < typename Left >
k[ffs} struct value_return
_"!{7e`Z {
|t 65#1 template < typename T >
:*P___S= struct result_1
oyN+pFVB:$ {
ccN &h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/cL9?k;o } ;
FJjF*2 . Gp ^ owr template < typename T1, typename T2 >
;h-G3>Il struct result_2
DtF![0w/ {
=o{: -EKQF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0(9I\j5`TT } ;
~e`;"n@4 } ;
{7TJgS >b4YbLkI# Sa[EnC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W-C0YU1 [2QY 下面我们来剥离functor中的operator()
N}+B:l]Qy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K*Nb_|~ C*{15!d:G return l(t) op r(t)
t)oES>W1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
k\Z;Cmh> return op l(t)
J"D&q return op l(t1, t2)
g`)/ x\ return l(t) op
A|
gs Uh return l(t1, t2) op
nz&b5Xb2 return l(t)[r(t)]
{m+S{dWp return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[]=FZ`4 np`gcj# 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:
c<+g|@A# 单目: return f(l(t), r(t));
P,$[|)[E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2[8fFo> 双目: return f(l(t));
4[5lX C return f(l(t1, t2));
Sr ztTfY 下面就是f的实现,以operator/为例
g/U$!d_ 9{9#AI.G struct meta_divide
Jm]]>K8.3V {
[.#p template < typename T1, typename T2 >
f
gK2.;> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bG5^h {
T.R>xd`9
" return t1 / t2;
taWirqd9 }
8"?Vcw& } ;
SgCqxFii q(ZB. 这个工作可以让宏来做:
/^z/]!JG:V LM"W)S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'FPcAW^8 template < typename T1, typename T2 > \
45r]wT(C
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vu_>U({.
T 以后可以直接用
Xa{~a3Wy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=9DhO7I' 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
uS:
A4tN (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。。。)
?;:9
W wL8bs-
U d5w_[=9U 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
(opROsFh f7_\).T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:c~9>GCE& class unary_op : public Rettype
SQdzEF {
d{iu+=NXz Left l;
AND7jEn public :
LT,iS)dY+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o ;[C(OS 3t"~F%4-} template < typename T >
1V*8,YiC< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I<D&,LFH*w {
S4l)TtY return FuncType::execute(l(t));
b[J-ja.
}
.iOw0z wo7N7R5 template < typename T1, typename T2 >
[ -9)T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5}-)vsa` {
')AByD}Hi] return FuncType::execute(l(t1, t2));
otWo^CE$ }
) >>u|#@z } ;
DHh+%|e FX7Cjo#=R _/8_,9H 同样还可以申明一个binary_op
|Q5H9<* k9*J*7l-m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ax-=n ( class binary_op : public Rettype
^;V}l?J_s {
QE7+rBa Left l;
0=N4O!X9 Right r;
SjZd0H0 public :
3gxf~$)? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~hS .\h K:}h\ In template < typename T >
KcIc'G 9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$x;tSJ)m~ {
XoDJzrL# return FuncType::execute(l(t), r(t));
)x$!K[= }
,3w I~j= #rhVzN-?)W template < typename T1, typename T2 >
2LCc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EsT0"{ {
Nhjle@J< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O"@?U }
iP~sft6 } ;
mBw2 K&j'c D"`%|`O 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
.(`(chRa} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1t0bUf;(M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
i{<8
hLO 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。
! a86iHU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=L:[cIRrT; 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。。。
<2n'}&F 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Wl,%&H2S< 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)
I'x$,s 下面是修改过的unary_op
Q<z)q<e *
zd. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a^@+%?X class unary_op
r`?&m3IOP {
b0y-H/d/} Left l;
G!AICcP^
=Ov9Kf public :
%0NL Rfp ;])I>BT[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dz8-): Bfbl#ZkyL template < typename T >
x*:n4FZ7b struct result_1
P1dN32H
o {
f&K}IM8& # typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G=vN;e_$_b } ;
i:g{{Uuv ;_x2Ymw template < typename T1, typename T2 >
4+)Zk$E struct result_2
H(MB5 {
Tsu\oJ[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZQ@3P7T } ;
QxKAXq@)i X
d!Cp template < typename T1, typename T2 >
t9ER;.e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mG
X\wta {
'T%IvJ#Xu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wtlB }
5@K\c6 TV?
^c?{5 template < typename T >
%cS#+aK6M' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"pYe-_"@ {
AmZuo_ return OpClass::execute(lt(t));
fQxSMPWB }
HP#ki !' l+oDq'[q" } ;
2ed@HJu d"Bo8`_ .Xi2G@D 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
T)`gm{T 好啦,现在才真正完美了。
#uB[&GG}W 现在在picker里面就可以这么添加了:
.hxin[Y q{/*n]K template < typename Right >
X+@s] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=<Hy"4+?. {
ZHz^S)o\[s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B.El a }
FZeP<Ban 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。
6F,/w: %z=`JhE"Q jn~!V!++ %t q& f7.m=lbe 十. bind
P7'M],!9w 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。
'\@WN]
先来分析一下一段例子
hUBF/4s\ |%-YuD Rb?~ Rs\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
y!F:m=x< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|l$
u<3
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bZu$0IG 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。
YjX*)Q_sl? 我们来写个简单的。
D6Dn&/>Zp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WBa /IM 对于函数对象类的版本:
::ri3Tu *aI~W^N3 template < typename Func >
c+H)ed> struct functor_trait
wBLsz/ {
ZH!;z-R typedef typename Func::result_type result_type;
}H5/3be } ;
ZxI]I1) 对于无参数函数的版本:
&eU3(F`. JfSdUWxT template < typename Ret >
{b[tA,
> struct functor_trait < Ret ( * )() >
hw*1g m {
C[R`Ml typedef Ret result_type;
+eC3?B8rN } ;
.3( ;9}; 对于单参数函数的版本:
_Cj(fFL mLQUcYfR template < typename Ret, typename V1 >
(NPxab8e* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@FU~1u3d {
Xty#vI typedef Ret result_type;
|J\,F.{' } ;
/;7ID41 对于双参数函数的版本:
]?M)NRk%S .5]{M\aA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n? }5! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
jK e.gA {
_%;M9Sg3 typedef Ret result_type;
3h LqAj } ;
72u db^ 等等。。。
v:?o3
S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9Eu #lV sLZ>v template < typename Func >
g[AA,@p+ struct func_return
*O5: {
">cqt>2 A template < typename T >
t GC2
^a#~ struct result_1
d[S#Duz<& {
-IbbPuRq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i0iez9B
} ;
[t$4Tdd !D7"=G}HD template < typename T1, typename T2 >
,2ME2@OP struct result_2
jAZ >mo[ {
J$rJd9t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r,Ds[s)B } ;
v~f'K3fLp } ;
8'\~%xw 5=Suj*s{D# y~dB5/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=tn Tdp0F 9{$8\E9*nd template < typename Func, typename aPicker >
F(;jM( class binder_1
Fh^ox"3c {
nGns}\!7' Func fn;
Hv8H.^D> aPicker pk;
LJj=]_ public :
x^X$M$o,l mbGcDG[HQ template < typename T >
g#|oif9o struct result_1
obj!I7 {
dHq# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
McP~}"!^ } ;
_0.pvQ >(OYK}ZN template < typename T1, typename T2 >
HS7_MGU struct result_2
Co[n--@C {
(_U^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-,|ha>r } ;
-Uri|^t ZL=N[XW4' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-~\f2'Q Q-(Dk?z{ template < typename T >
<XvYa{t]{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3}j1RYtz {
vf N#NY6 return fn(pk(t));
Z}+yI, }
>D~w}z/fk template < typename T1, typename T2 >
aHC%19UN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ULIFSd Y {
6g~+( ({lQ return fn(pk(t1, t2));
R1/q3x }
+6oG@ } ;
MJ\r 4n ]L8q &XtRLtgS 一目了然不是么?
kW+G1| 最后实现bind
T
.hb#oO 3nrqo<X E(;i> template < typename Func, typename aPicker >
H-2_j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rVcBl4&1*g {
`kPc!I7Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
SM<d }
~#Aa Ldq Y"*:&E2)r 2个以上参数的bind可以同理实现。
lQL:3U0DjU 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
^j=bObaX d;44;*D 十一. phoenix
a:b^!H># Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:<%vE !$ mW +tV1XjG for_each(v.begin(), v.end(),
;(S|cm'>} (
r.<JDdj do_
Uouq>N [
wS%zWdsz cout << _1 << " , "
02pplDFsM ]
hfv%,,e .while_( -- _1),
/WYh[XKe cout << var( " \n " )
dhtb?n{
)
1a8$f5 );
5r7h=[N $H;+}VQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
KoF
iQ? 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
vYdlSe=6G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L
{qJ-ln: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H;y}-=J+ F~R7~ZE 4|f}F template < typename Cond, typename Actor >
N,|r1u 9X# class do_while
7=3O^=Q^Q {
Bm}iU~(Z` Cond cd;
@c]Xh:I Actor act;
*/_@a? public :
j3 P$@< template < typename T >
eM }W6vIn struct result_1
8[R1A {
m8AAp1= typedef int result_type;
ve-8*Xa } ;
$20s]ywS ~-<:+9m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EY$?^iS DY.58IHg1 template < typename T >
l{Er+)a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u E.^w;~2= {
_Wma\(3$ do
+>#e=nH {
M5O'=\+,F act(t);
}"4roJ }
s5AgsMq while (cd(t));
iC*U $+JG return 0 ;
O^NP0E }
WK4@:k
m6) } ;
\O? u* -)RJ\V^{9
iRs V#s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!
Rvn'|! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Pb4q`! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&I)\*Ue2t 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
I.a0[E/, 下面就是产生这个functor的类:
RJPcn)@l H+`*Y<F@ *B{-uc3o template < typename Actor >
uP6-cs class do_while_actor
2-s 7cXs {
*l-`<. Actor act;
KZ
)Ys public :
rS,j;8D- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2d~LNy >?V<$>12 template < typename Cond >
v.b5iv 5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-|[~sj-p } ;
@h(!<Ux_ bpp* 9P0yv3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!0Nf9 最后,是那个do_
Mj'lASI HamEIL-l. 4#h?Wga class do_while_invoker
+5-fk>o {
ZpWu,1 public :
i@6wO?Tv template < typename Actor >
6|oWaA\gI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}{mG/(LX8 {
n^Vxi;F return do_while_actor < Actor > (act);
ymkR! }
o8tS } do_;
0[9I0YBJ qguVaV4Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-#%X3F7/w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
PGY9*0n 最后来说说怎么处理break和continue
}$:#+
(17 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。
u<kD} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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