一. 什么是Lambda
4]%v%64U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qB44;!( 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,
=6LF_=} $g!~T!p= oBZzMTPe y9)Rl)7-: class filler
':LV"c4t {
W<s5rM x public :
<c$K3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q=Y1kcTOn } ;
UfAN)SE" !Xf7RT ?PST.+l 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:
5t-dvYgU -x0VvkHu sDzlNMr?P+ BP`'1Ns for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{|ChwM\x OVgx2_F $ @Fvl-lK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ej&ZE
n RbGq$vYol/ -P'KpX:]hd dpWBY3(7a 二. 战前分析
UpIt"+d2& 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。
rLzN#Zoi 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
k1.%ZZMM /9=r.Vxh #jh5% @ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}K5okxio /* --------------------------------------------- */
:(\JY?+w vector < int *> vp( 10 );
&1Cs' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%!r.)Wx|2 /* --------------------------------------------- */
d_Jj&:"l sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
dVUe!S` /* --------------------------------------------- */
%fnG v\uI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7=D,D+f /* --------------------------------------------- */
Ze[,0Y!u& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
JA*+F1s /* --------------------------------------------- */
bZ_TW9mq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XF+4*), ,kf.'N e=nvm'[h BA2J dU 看了之后,我们可以思考一些问题:
?;_*8Doq-a 1._1, _2是什么?
|dz"uIrT 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<t?t<|J 2._1 = 1是在做什么?
+TyN;e 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。
E#\Oe_eq~N 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。
51`&%V{daL $_iE^zZaU^ `/Rqt+C 三. 动工
-r_,#LR!l 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7nPcm;Er 0-[naGz cS'{h >[Wjzg template < typename T >
/`l;u7RD class assignment
tRpY+s~Fq {
|iI
dm T value;
YrJUs]A public :
- om9 Z0e assignment( const T & v) : value(v) {}
[@ev%x, template < typename T2 >
I/XSW # T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Pmo<t6 } ;
Q3(ulgl] DnFzCJ F3EAjO)ch 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lKw-C[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9OV@z6 a_V\[V{R= x};~8lGT>t L/[VpD class holder
In^mE(8YO {
L7Hv) public :
Sz@z
0' template < typename T >
KCW2
UyE] assignment < T > operator = ( const T & t) const
mmbe.$73 {
%+=;4tHJ return assignment < T > (t);
v>#Njgo }
W06#|8,{v } ;
vII{i <@"rI>= \0x>#ygX 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
_i}b]xfM n82tZpn static holder _1;
< j:\;mi; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)0-A;X2 D[/fs`XES for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iR nj N 而不用手动写一个函数对象。
IQ@9S Yi%lWbr lc[6Mpi7s[ |@iM(MM[? 四. 问题分析
M5ZH6X@5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1~c\J0h)d 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
P|<V0
Vs. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~^1y(-cw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
22ON=NN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xrPZy*Y, =G:Krc8w@ 五. 问题1:一致性
fA6IW(_bi 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{P8d^=#q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%NrH\v{7Q Gk*u^J( struct holder
?Fl}@EA#M {
-U /)y:k!% //
/P*XB%y template < typename T >
v`Jt+?I T & operator ()( const T & r) const
Iw`tbN
L[ {
X[o+Y@bc return (T & )r;
ayA;6Qt }
9r].rzf9 } ;
_u[tv, }ssV"5M 这样的话assignment也必须相应改动:
HDHG~<s jw:z2:0~ template < typename Left, typename Right >
[[ie class assignment
uCDe>Q4@/ {
]o<]A[< Left l;
]3O&8, Right r;
3J#LxYK public :
zWEPwOlI1P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V'&;r'#O template < typename T2 >
.yj@hpJM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!q2zuxq!R } ;
)%K<pIk e'K~WNT 同时,holder的operator=也需要改动:
~bZ$ d{o^ |Mb{0mKb template < typename T >
m.K cTM%j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Vgm'&YT {
msmW2Zc return assignment < holder, T > ( * this , t);
7l53&,s }
G,)zn9X ,.<mj !YE 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。
FH=2,"A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2`4m"D tA <+k&8^:bi return l(rhs) = r;
v$]B;;[A 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
j$)ogGu 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l8oaDL\f %+~\I\)1 template < typename Tp >
`WayR^ 9 class constant_t
8FuxN2 {
)=5&Q const Tp t;
\l59/ZFan public :
RNk|h constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
sM-,95H template < typename T >
8%9 C<+.R const Tp & operator ()( const T & r) const
cXb*d|-|N {
&&&-P\3 return t;
3uuIISK }
q/ljH_- } ;
bT,_=7F m
Q9dF, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lb_N"90p 下面就可以修改holder的operator=了
y\skke] 8c9HJ9vk template < typename T >
QC+
Z6WS; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}Fjbj5w0 {
"`% ,l|D return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`dvg5qQ }
\BnU?z xgk~%X%K 同时也要修改assignment的operator()
l)NkTZ<] :{%[6lE^G template < typename T2 >
%,T*[d&i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m]n2wmE3n 现在代码看起来就很一致了。
=~;~hZj J0!V ( 六. 问题2:链式操作
\W*L9azr 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\Bo$
3 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。
*`H*@2 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。
~F,~^r!Jtu 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。
c1Ks{%iA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\bARp z?a l'"nU6B& template < typename T >
'zYS:W struct result_1
z=>fBb>w7 {
7"(Zpu typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O(-p
md, } ;
;\pVc)\4" <st<oR' 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:
cACIy yQ Hhknjx template < typename T >
,j_js8r struct ref
On*I.~ {
>?@5>wF typedef T & reference;
y RxrfAdS } ;
w
% Hj' template < typename T >
bWo struct ref < T &>
L3%frIUd {
MqZ"Js typedef T & reference;
ia5% } ;
q=X<QhK I/(U0`% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cpOt?XYR~ > Z+*tq template < typename T >
nYx
/q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t<v.rb {
.)
Ej#mk return l(t) = r(t);
B=cA$620 }
MN<LZC%$ 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。
FDl/7P`b( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"&={E{pQ 1X)#iY 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
fJ*^4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)Eozo4~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?g ,s<{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z|_V ;*
最后的布局是:
GKoYT{6 Add
qraXAQ / \
p(RF
Divide 5
toY_1 / \
GN|"RuQ _1 3
7rdmj[vu 似乎一切都解决了?不。
U;bx^2<m 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。
Nw. )O 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。
Ic&~iqQ 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:
|5vJ:'` I p7YYAh@x\ template < typename Right >
|mH* I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+t,b/K(?] Right & rt) const
Tt~4'{Bc {
VrW]|jIu* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
51ViJdZ }
&0T.o,&y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Kl. *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。
Hdyl]q-(P 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。
9Z-2MF 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。
]C^ #)7 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。
;l%xjMcU 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?
)cH\i91 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:
5 SQ!^1R 9 [7><^?t
V template < class Action >
uYeb RCdR class picker : public Action
cWQJ9.:7 {
QI[WXxp public :
wp~}1]g picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ihf>FMl: // all the operator overloaded
#bt z94/~O } ;
!y@\w 5 51_;,t 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。
2Ug_3ZuU 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:
!Mw/j`* UG.:D';3, template < typename Right >
v^eAQoFLhN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>C,0}lj {
rZ,qHM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MZ%J
]Nd }
i@:^b_ 1R_@C.I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
w&IYCYK_ 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。
P:g!~&Q \:h7,[e template < typename T > struct picker_maker
&</)k|.A6\ {
lfBCzxifC typedef picker < constant_t < T > > result;
`0ZH=*P } ;
9L7z<ntn template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
X(Af`KOg[ {
6Zpa[,gm typedef picker < T > result;
"6]oi*_8 } ;
G739Ne[gL UZ/LR 下面总的结构就有了:
D*@'%<? 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。
%x#S?GMV< 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。
SkV pZh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
vgc~%k62c 至此链式操作完美实现。
Yjo$vQi <nJGJ5JJ tV4yBe<`` 七. 问题3
dZ"}wKbO 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
1]>JMh%X9t _9D]1f=& template < typename T1, typename T2 >
C2LG@iCIE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iOm&(2/ {
3T(ft^~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!_Y%+Rkp0 }
;nh_L( ],AtR1k 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
&H+ wzx< Kez0Bka template < typename T1, typename T2 >
k4&adX@Y struct result_2
5[\g87\ {
&pl)E$Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6!)hl" } ;
=l2 @'Y Q 8Ud.t=2 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?
3q'nO-KJ 这个差事就留给了holder自己。
ral=`/p qKXg'1#E) 1grcCL
q template < int Order >
Y".?j5f? class holder;
Mb_"M7 template <>
q:F6MW class holder < 1 >
Bph(\=
W {
Q~^v=ye public :
&hVf=We template < typename T >
a@|`!<5 struct result_1
tZ) ,Z< {
DFfh!KKR$ typedef T & result;
Dt5AG } ;
"@ZwDg` template < typename T1, typename T2 >
TH>uL;?= struct result_2
ci%$So2# {
WjVm{ 7?{ typedef T1 & result;
S]E|a@kD3 } ;
%b
pQ= template < typename T >
vzAY+EEx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U&^(%W# {
aa]| return (T & )r;
U0|wC,7" }
WO69Wo\C template < typename T1, typename T2 >
M$v\7vBgO! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Mj0jpP<uf {
?/3{gOgI$` return (T1 & )r1;
{niV63$m }
MR,>]|
^ } ;
|I]G=.*E 5!i\S[: template <>
heES
[ class holder < 2 >
,~=+]9t {
QeQwmI public :
uf)!SxT template < typename T >
j0cB#M44 struct result_1
+IGSOWL
{
&mJm'Ks typedef T & result;
1A] } ;
yqb$,$ template < typename T1, typename T2 >
c]ll89`|| struct result_2
) WkN34Q {
.$&vSOgd( typedef T2 & result;
x;JC{d# } ;
x'i~o' template < typename T >
aE]RVyG@L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dpdp0 {
HlxgJw~< return (T & )r;
lE bV)&' }
tTq2AR| template < typename T1, typename T2 >
+s+E!= s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d<_IC7$u> {
%Q93n {? return (T2 & )r2;
,=u!hg }
yBqKldl } ;
>U:.5Tch'V bT:;^eG" *6(/5V 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> >。
[{F;4>g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=dQ46@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rgv$MnG Wsw/ D return l(i, j) = r(i, j);
6
#jpA.; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
cW{ Bsr
sVS),9\} return ( int & )i;
a{I(Qh!} return ( int & )j;
(Kkqyrb 最后执行i = j;
s|Vbc@t 可见,参数被正确的选择了。
Y0Rk:Njc St3/mDtH e&pt[W}X%u H"JzTo8u F @!9rl' 八. 中期总结
meD?<g4n~" 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:
s9b+uUt% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
avMre_@V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tiic>j\D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.P!pC p ^I#9(PT ]1bN cq2I eeUEqM$7EX :N=S nyz Ap(>mUs!i 九. 简化
Qv;^nj{\qV 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
3r2e_?m 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^hwTnW9Z1: 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
;`Wh^Qgi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}@A{'q5y +-*/&|^等
V*+Z=Y' 2. 返回引用。
IDt7KJ@hc =,各种复合赋值等
|/RZGC4 3. 返回固定类型。
u$V@akk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mk`#\=GE 4. 原样返回。
UTxqqcqEny operator,
y=e|W=<D& 5. 返回解引用的类型。
)O6_9f_ operator*(单目)
eBlB0P
6. 返回地址。
tb'O:/ operator&(单目)
jW.IkG[| 7. 下表访问返回类型。
d/I*$UC operator[]
{dNWQE*\c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)WF*fcx{ operator<<和operator>>
S4>1 d- K1|xatx1V 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。
?wj1t!83 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
L%[b6< &_<!zJ;Hn template < typename Left >
,uhOf! | struct value_return
zqGo7;;# {
m^YYdyn]M template < typename T >
Cq%1j[ struct result_1
OO?BN! {
_Dg|Iz,Uh typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Pu0O6@Rg } ;
I(0 *cWO 5tu 4uYp; template < typename T1, typename T2 >
Ov~>* [ struct result_2
)tR@\G >% {
sy+tLDMd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!Im{-t } ;
p>0n~e } ;
QR{pph*zn- +J(@. rTYMN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^yVKW5x +FlO_=Bu 下面我们来剥离functor中的operator()
-@G,Ry-\t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
S5xum_Dq k|F TT return l(t) op r(t)
<sC. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]^DNzqu=@h return op l(t)
~V!gHJ5M return op l(t1, t2)
<(dg^; return l(t) op
L[.RV*sL return l(t1, t2) op
r2xIbZ return l(t)[r(t)]
m\ (crkN
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u+, z+qrsT/?L 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:
qHra9yuSh 单目: return f(l(t), r(t));
EPGp8VGXp~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+G?nmXG[vj 双目: return f(l(t));
.0u@PcE:O return f(l(t1, t2));
)Uu! x6 下面就是f的实现,以operator/为例
)_Wo6l)i uO}UvMW struct meta_divide
^,N=GZRWW {
dG*2-v^G template < typename T1, typename T2 >
~jn~M_}K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4ROuy+Ms' {
Q\[2BJo/ return t1 / t2;
3!0~/8!f@ }
^Jdji: } ;
vSG$2g= )l"py9STF 这个工作可以让宏来做:
?*2Uw{~} zDx*R3% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
};s8xGW:k3 template < typename T1, typename T2 > \
A1V^Gi@i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{S5HH" 以后可以直接用
`KUl
XS( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1|/]bffg!c 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
iF'qaqHWY4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
tw%z!u[a tg'2v/ `78)|a*R. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
U%E364;F SK G!DKQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%Y*]eLT> class unary_op : public Rettype
qD<\U {
wj#A#[e Left l;
S[5e,Ew public :
`hE@S |4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^
woCwW8n tunjV1 ,] template < typename T >
Z@{e\sZ) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P\2UIAPa\b {
IIIP<nyc return FuncType::execute(l(t));
=E10j.r }
:B"Y3~I 9L9+zs3k template < typename T1, typename T2 >
9s@$P7N5B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.sR=Mf7 T {
Tkf
JC|6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
k@/s-^ry3 }
eY#_!{*Wn } ;
X6<%SJC ( ,!G$~Sy p`2w\P3;) 同样还可以申明一个binary_op
>* >}d% RDWUy(iX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]'!$T72 class binary_op : public Rettype
1O@
D {
6A,-?W'\ Left l;
TZYz`l+v Right r;
l0-zu6iw public :
mel(C1b"j/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}6!*H! 40)Ti template < typename T >
4fa2_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w_lN[u-L {
_@:O&G2nB return FuncType::execute(l(t), r(t));
P!K;`4Ika }
8ZPjzN>c6 mKN#dmw6 template < typename T1, typename T2 >
N!iugGL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4%9
+=" {
1DT}_0{0Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7r,h[9~e }
C.Ty\@U } ;
LOf)D7T rVF7!|& %kSpMj| 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
ipdGAG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C|hD^m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1}Mdo&:t 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。
fA{t\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q@w=Jt< 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。。。
Tj
v)jD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]mSkjKw 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)
t],5{UF 下面是修改过的unary_op
jNu`umS cH>3|B*y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YR/%0^M'0 class unary_op
6h%_\I.Z[[ {
/_.1f|{B Left l;
?f'iS#XL g886RhCe public :
I("lGY g;To}0H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j'M=+ Ia!B8$$'RP template < typename T >
ywj'S7~A struct result_1
\mGok<b4 {
5,Hj$v7fe typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>IFqwh7b } ;
: 7Jpt3 D,sb{N template < typename T1, typename T2 >
k^C^.[? struct result_2
"-afHXED {
(HD8Mm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uXkc07 r' } ;
F\IJim-Rh hF;TX.Y6 template < typename T1, typename T2 >
V~!lY\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6<qVeO&uZ {
9XEP:}5, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bji^b@us_ }
8PXjdHR $-ICTp template < typename T >
[JyhzYf\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o~ J~-$T{ {
q88;{?T1 return OpClass::execute(lt(t));
R?L?6~/q }
A8oTcX_ o<Y[GW1pg } ;
:HW\awv PPMAj@B}V >^N{ 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
&8xwR 好啦,现在才真正完美了。
3<R8_p 现在在picker里面就可以这么添加了:
lGZf_X)gA^ V(c>1xLlz template < typename Right >
Iy8fN"I9D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c%x9.s<+1 {
1];OGJuJ2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"HwSW4a] }
qayM0i>> 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。
7I4<Dj ##r9/`A W:hg*0z-* (mOL<h[)IP rJ=r_v 十. bind
+L
U.QI' 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。
-Wm'@4bH 先来分析一下一段例子
lv!8)GX| 3)0z( 30 gUWW}*\ U int foo( int x, int y) { return x - y;}
E -+t[W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\S]` { kY, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G<:gNWXd\ 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。
V ah&)&n 我们来写个简单的。
-,a@bF: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0i3Z7l] 对于函数对象类的版本:
{baG2Fe1`b X`JoXNqm template < typename Func >
wmB_)`QNP struct functor_trait
Z66h {
cyTBp58
typedef typename Func::result_type result_type;
Rv)*Wo!L } ;
+%!'~ 对于无参数函数的版本:
,,=VF(@G Ny` =]BA template < typename Ret >
1EAQ ~S!2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
;6}> Shs {
1uco{JX<S typedef Ret result_type;
K3xt,g
} ;
w:nLm, 对于单参数函数的版本:
{!>'#
F^e :`B70D8ku template < typename Ret, typename V1 >
Dn[u zY6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~i
UG2 4v {
UZRN4tru6 typedef Ret result_type;
3-v&ktD&N' } ;
dJ.up*aR 对于双参数函数的版本:
V~MyX&` Uu[dx}y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\5P 5N]] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>UnLq:G {
]O&\P n0q typedef Ret result_type;
a^g}Z7D'T } ;
Z9q1z~qSQ 等等。。。
~c`%k>$
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eZ8DW6 l*
sv)4e)1 template < typename Func >
vlC$0P struct func_return
I3;03X<2 {
PS$g*x template < typename T >
0iI|eE o struct result_1
M3!4,_!~ {
!QlCt>{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9Ecc~'f } ;
$[0\Th Go)}%[@w template < typename T1, typename T2 >
Ia j`u struct result_2
4 z^7T {
oer3DD( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I(uM`g } ;
+:3s f%0 } ;
=wznkqyhi yA~1$sA1 ~A_1he~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
95mwDHbA ]jSRO30H3< template < typename Func, typename aPicker >
j~Mx^ivwj class binder_1
%m##i {
$6]1T> Func fn;
*r)dtI* aPicker pk;
wGgeK,*_ public :
z:oi@q m:Fdgu9 template < typename T >
x}~Z[ bx struct result_1
:Z.P0= {
zNM*xPgS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2"EaF^?\ } ;
zmFS]IOv$ !@>q^_Gez template < typename T1, typename T2 >
nCDG PzJ struct result_2
2oo\ SmO] {
J\hqK*/8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C:.>*;?7 } ;
4mvnFY} PkcvUJV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7U:{=+oLR \Nj#1G template < typename T >
{wD:!\5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ctbc!<@o {
:A+}fBIN return fn(pk(t));
"a-;?S& }
mhI template < typename T1, typename T2 >
{7Hc00FM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7c83g2|% {
F_@?'#m return fn(pk(t1, t2));
eq@-J+ }
`SQobH } ;
vr4{|5M S^iT&;, yCwe:58 一目了然不是么?
QBd4ok:R 最后实现bind
jB,VlL _k#!^AJ}x K"zRj L+ template < typename Func, typename aPicker >
jS)YYk5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qq"0X! w {
=1\mLI}@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0|ekwTx. }
~Rw][Ys
7n*"9Ai( 2个以上参数的bind可以同理实现。
K^IB1U$ 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。
Bm;:
cmB0e 9W&nAr 十一. phoenix
&t6:1 T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u/ri
{neP{ i,rX.K}X for_each(v.begin(), v.end(),
`A<2wd; (
K{:[0oIHc do_
LTuT"}dT[ [
%CQv&d2 cout << _1 << " , "
r}}2Kl ]
!6hV|2aJy .while_( -- _1),
& jm1 cout << var( " \n " )
mV+9*or )
:i|Bz6Ht4 );
v8zO Y#? ^%0^DN 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:
Hc-up.?v'v 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
q2/kegAT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}*S`1IWMj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S~)_=4Z .)<l69ZD Z $4Dr +Z
H template < typename Cond, typename Actor >
Z29LtKr class do_while
! F<::fN {
7g:Lj,Z4L Cond cd;
-@@
O<M^ Actor act;
53>(2 _/[r public :
<d O~; template < typename T >
1jE {]/Y7& struct result_1
y;_F[m {
5s@xpWVot typedef int result_type;
sRZ?Ilua6 } ;
!w%p Gv.wg *S?'[PS]1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7a=ul: O:ACp<@ template < typename T >
"{kE#`c6<n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v]rbm}uU9 {
6}~k4;'}A do
y9k'jEZ"oh {
5 Pf)&iG act(t);
% bKy }
gLg.mV1< while (cd(t));
<$ qT(3w<y return 0 ;
#fk1'c2 }
^Vf@J } ;
gX*j|(r 0|g@;Pc Yj'"Wg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Hp5.F>- 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。
-2'+GO7G 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。
CR;E*I${ 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。
nw#AKtd@x 下面就是产生这个functor的类:
E!uQ>'iq. D&i,`j U.h2 (-p template < typename Actor >
XA;f.u class do_while_actor
nW<nOKTnk_ {
bjI3xAs~ Actor act;
?H>^X)Ph public :
H[}lzL) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
brG!TJ KT+{-"4- template < typename Cond >
0/1=2E^, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%gj7KF } ;
[WV&Y,E rITA-W O /qMiv7m~Q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`jyyRwSoe 最后,是那个do_
Db !8N
Af r*' O*Y ? :
t class do_while_invoker
].2t7{64 {
CIf@G>e- public :
k7j[tB# template < typename Actor >
l]j;0 i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
EPR85[k {
Q [C26U return do_while_actor < Actor > (act);
$$EEhy }
1OqVV?oz } do_;
KW3<5+w]c <L<^uFB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u /DE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q*tGlM@R? 最后来说说怎么处理break和continue
Bs|Xq'1M!; 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。
mU"Am0Bdjq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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