一. 什么是Lambda
[UW%(N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H.H$5(?O 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
S|_} 0 ]CL9N Q,AM<\S s\Zp/-Q class filler
:)P Aj {
D=!e6E<>@ public :
jdEqa$CXG void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_7k6hVQ } ;
0Na/3cz|zg 3lW7auH4Y{ u djahI<{ 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:
(*X SrQ "&Y5Nh :t'*fHi~ #("/ 1N6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@An "ClDa O=A(x m# mqIcc'6f 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Y,
?- [] `H#G/zOr Gl@-RLo #&oL iz=hZ 二. 战前分析
wv6rjg: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。
CSBk 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
)]W|i9 G\I DgPj` s/"l ?d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/ }tMb /* --------------------------------------------- */
^kF-mM= vector < int *> vp( 10 );
}2 X" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
n>5/y
c"/q /* --------------------------------------------- */
i#RT4}l"a sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<z2*T \B!8 /* --------------------------------------------- */
#$dk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
MU-T>S4
/* --------------------------------------------- */
X
/
{; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LYV\|a{Y /* --------------------------------------------- */
6Z,j^: B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;`(l)X+7 'T_Vm%\) Zd Li<1P*d 1638U1 看了之后,我们可以思考一些问题:
|+|q`SwJ 1._1, _2是什么?
E#T6rd P 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。
e; #"t 2._1 = 1是在做什么?
)q>mt/, 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。
[!Jd.zm 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。
ZB|y F(5(cr 7K YR\pt8(z? 三. 动工
$v#\bqY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
VEtdp*ot Kj+=?R~}S $vQ#ah/k ar#Xe;T! template < typename T >
u5LrZt]k class assignment
.0gF&>I} {
555*IT3b T value;
Q^_*&},V public :
QUSyVp{$ assignment( const T & v) : value(v) {}
lCznH?[ template < typename T2 >
4,yS7l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lls-Nir% } ;
P*\h)F/3}t H`XE5Hk)P%
^kElb;d 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@ 7WWoy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\]a@ NBv bV~z}V& ;rK=
jz^Q UF$JVb class holder
ZWVN(U {
kg@Okz N% public :
/@!%/Kl template < typename T >
4)zHkN+ assignment < T > operator = ( const T & t) const
HLa3lUo {
~%8T_R /3 return assignment < T > (t);
SBNeN] }
4J"S?HsW| } ;
Z^'i16 .ZzxW DviR D[+q" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
GW[g!66^ >;9+4C<z0 static holder _1;
Pm
Zb!| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X,Q'Xe/ 1_aUU,|. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
("+J*u*kq_ 而不用手动写一个函数对象。
Kpx(x0^2 RF,[1O-\O Vh1R!>XY bIR&e E 四. 问题分析
04u^Q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Yr\pgK, 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
WLB@]JvTBY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*T+Bjj;w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^Qx
qv 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2D"n#O`y t04_~e 五. 问题1:一致性
6~t;&)6J 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
M$O*@]) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
W'B=H1 AD** 4E struct holder
iFypKpHg~ {
Xv~v=.HNhk //
ks}J
ke> template < typename T >
d5hYOhO[ T & operator ()( const T & r) const
&m8#^]* {
Tgf#I*(^] return (T & )r;
?hXeZB+b4 }
8H%-/2NW } ;
WFYbmfmV AxsTB9/ 这样的话assignment也必须相应改动:
,?OWwm&J O:'ENoQ:& template < typename Left, typename Right >
gHB*u!w7Z class assignment
8`0/?MZ) {
rQuozbBb Left l;
./iC Right r;
b#17N2xkT public :
u@ "nVHgMJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z;#DX15Rj template < typename T2 >
++HHUM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
X*Qtbm, } ;
yqY nd<K4 b!h*I>` 同时,holder的operator=也需要改动:
9ozK}Cg4 4=Wtv/
3 template < typename T >
]WO0v`xh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,bLHkBK {
aR2Vvo return assignment < holder, T > ( * this , t);
T&ECGF;Y/ }
nz?jNdyz 8n[6BF); 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。
'pa>;{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
W`qiPLk 8BHtN return l(rhs) = r;
Tx+Bkfj 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。
G>>`j2:y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>`3wEJ"< |\Zs oA template < typename Tp >
?bq S{KF class constant_t
us_o{ {
U@6bH@v5 const Tp t;
xYg G public :
_`H2CXGg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g}vOp3^ template < typename T >
`2B,+ytW8 const Tp & operator ()( const T & r) const
QXQ'QEG {
v4pFts$J return t;
<#[_S$54 }
6c?;-5. } ;
U:a-Wi+ 5*q!:$
W 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_>6xUt 下面就可以修改holder的operator=了
,D6hJ_: Ez= Q{g template < typename T >
e13{G@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w`N|e0G@ {
D)]U+Qk return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"M GX(SQ }
L,m'/}$ +5zLQ>]z 同时也要修改assignment的operator()
d-W@/J T;4& ^5n template < typename T2 >
i>]1E^yF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~)ZMGx 现在代码看起来就很一致了。
8Moe8X#3 FR7DuH/f) 六. 问题2:链式操作
DR d|m<Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5`!Bj0Uf 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。
^tw\F7 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。
3!&PI 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。
o!\Q, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
')bas#=uP HFtl4P template < typename T >
e d=pRb struct result_1
s!vvAD;\ {
N FVr$?P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
61XLL/=P } ;
Ve]ufn6 zQ&k$l9 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:
.tg2HKD_lW .IO_&^ template < typename T >
0`LR!X struct ref
8RA]h?$$J {
8|Q=9mmWOh typedef T & reference;
3? R56$-+ } ;
WDM^rjA|j template < typename T >
JlM0]__v struct ref < T &>
.nN>Ipv {
k3pY3TA@w+ typedef T & reference;
0wh4sKm[X } ;
],?rFK{O }!&Vc f 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E8Rk
b} Ih&rXQ$ template < typename T >
pG|+\k/B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*2?-6 {
CTNeh%K; return l(t) = r(t);
dGNg[ }
2"'<Yk9 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。
"vH>xBR[% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tK|jh pX\Y:hCug 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
*_qW;l7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E#0_y4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>Q`\|m}x)Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)jS9p~FS
最后的布局是:
hk +@ngh% Add
]c Or$O* / \
b3zxiq
x Divide 5
s`Y8&e.Yr / \
-msfiO _1 3
']x`d 似乎一切都解决了?不。
&F8N$H 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。
bh[`uRC} 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。
bzl-|+!yB 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:
z;VAi=m
q <{z*6FM!' template < typename Right >
<$V!y
dO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
w;p:4` Right & rt) const
4YT d {
; qQ* p return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^#V7\;v$G }
JKXb$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
mh4<.6>5 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。
8iB}gHe9 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。
N084k}io 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。
Xf"B\%,(` 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。
THOXs;
k0 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?
t&oNC6 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:
w@jC#E\ J%:D%=9 ) template < class Action >
UhI T!x class picker : public Action
ik;S!S\v {
, sOdc!![ public :
k)a3j{{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
vg.K-"yQW // all the operator overloaded
|e]2 >NjQa } ;
#77p>zhY jQV.U~25Q 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。
5LkpfmR 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:
zFFip/z\ k;fy8 template < typename Right >
~+HZQv3Y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5C G
,l {
; xz}]@]Ar return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O1
KT }
k*U(ln ,drcJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*!wBn 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。
Wf}x"* w.:fl4V template < typename T > struct picker_maker
RyN}Gz/YN {
FUD
M]:XQ typedef picker < constant_t < T > > result;
vhEXtjL } ;
d4 r@Gx%BE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nXg:lCI-uu {
@ uF$m/g typedef picker < T > result;
x+%(z8wD } ;
l)d(N7HME 4(hHp6}b 下面总的结构就有了:
,lUroO^^ 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。
=8p *Ijs 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。
1Fs:&* = picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d.)%C]W{ 至此链式操作完美实现。
e=).0S`*F Mqk[+n dB=aq34l 七. 问题3
s4&JBm(33N 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。
i:@n6GW+iw "h84D&V template < typename T1, typename T2 >
G(*7hs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S+LS!b {
HXg#iP^tv return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;r1.Uz( }
KJLC2, kuZs30^ 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:
]6*+i $ }23#z template < typename T1, typename T2 >
-!s?d5k") struct result_2
+J+[fbqX {
(TF;+FRW typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S*D Bzl } ;
$.g)%#h: +Y9n@` 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#6'+e35^ 8 这个差事就留给了holder自己。
;"1 br[n5 ~t,-y*= template < int Order >
g3h:oQCS class holder;
DH*=IzcJf template <>
vp_$Ft-R class holder < 1 >
R3<2Z0lqy {
4Up3x+bg public :
$&@etsW0/ template < typename T >
%ylpn7I\6 struct result_1
m`Dn R`+ {
Nm;V9*5 typedef T & result;
>7Y6NAwY } ;
l(fStpP template < typename T1, typename T2 >
hj*Fn struct result_2
J=OWXL!<a {
yClbM5, typedef T1 & result;
;'fn{j6C } ;
@:M?Re`L template < typename T >
|E7)s;}D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nWzGb2Y {
~=#jr0IZ return (T & )r;
Qk_Mx" }
|Ox!tvyr template < typename T1, typename T2 >
"KhVS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c8=@s# {
=I6u*$9< return (T1 & )r1;
ywl7bU-f }
g0&Rl } ;
a=%QckR* n~e#Y<IP\1 template <>
:{tj5P!S
class holder < 2 >
g218%i {
BGSqfr1F public :
Ze:Y"49S+> template < typename T >
Z,ZebS@yG struct result_1
f[;l7 {
M)T {6w typedef T & result;
+'{@Xe} } ;
+P//p$pE template < typename T1, typename T2 >
xy.di9 struct result_2
w?db~"T {
FE[{*8 typedef T2 & result;
6lKM5,Oa } ;
M,f|.p{,Y template < typename T >
.:(N1n'>1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`& (Fy {
]B'H(o
R<| return (T & )r;
yS2[V,vS7 }
SB<09|2 template < typename T1, typename T2 >
<e%~K4KH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9tZ+?O5 {
5%Xny8
]|D return (T2 & )r2;
(qky&}H }
r!,/~~mT } ;
H>/LC* 8- MY$-D+#/` U(t_uc5q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
iI.d8}A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G"'[dL)N> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
HsQ\xQ"k! d mj T$a| return l(i, j) = r(i, j);
?xgrr7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0u7\*Iy :: 2pDtMS return ( int & )i;
)b_
GKA
` return ( int & )j;
::Nhs/B/ 最后执行i = j;
7Hm/g 可见,参数被正确的选择了。
`Y5{opG7- n;5;D /j`vN f|&ga'5g& iOO1\9{@ 八. 中期总结
>FRJvZ6 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:
'J=knjAT 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
CaV>\E) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#FHyP1uyc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JL7"}^ dAZh# i[ XM"{" Gf|qc>j.b nGdEJ nYF *f 九. 简化
4)4E/q/5 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。
e#uk+] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|,G=k,?_p 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:
ONkHHyT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1 iWe&I: +-*/&|^等
U'8ub(:& 2. 返回引用。
nU6WT | =,各种复合赋值等
<X{hW^??) 3. 返回固定类型。
f/VrenZ_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dLtn,qCX0^ 4. 原样返回。
"Y7
]t:8 operator,
Q.N, Q`P 5. 返回解引用的类型。
YVEin1] operator*(单目)
f4k\hUA 6. 返回地址。
4GY:N6qe' operator&(单目)
tl uyx 7. 下表访问返回类型。
o.Jq1$)~y operator[]
b[MdA|C%j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_%`<V!RT\ operator<<和operator>>
]q2g[D o5 #O
|Z\|n 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。
mOUIGlv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GG}(*pOr PI~W6a7p template < typename Left >
zz4.gkU struct value_return
ppBIl6 {
P 3CzX48^ template < typename T >
$)5-}NJf' struct result_1
5G-}'-R {
N!`8-ap\^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\3ZQ:E}5 } ;
OEkx}.w PUdJ>U template < typename T1, typename T2 >
t!g9,xG<X struct result_2
?rD`'B {
'|\et aD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X2MQa:yksP } ;
;bZIj`D( } ;
5G\CT&cQR (j%d{y4 n tfwR#j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Vo\RtM/6{ p:hzLat~ 下面我们来剥离functor中的operator()
nVTCbV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
kJ JUu n>w/T" return l(t) op r(t)
WG{mg/\2(C return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]J
t8]w return op l(t)
4<['%7U_[ return op l(t1, t2)
2ja@NT return l(t) op
M=!RJ%6f return l(t1, t2) op
u7e g:0Y return l(t)[r(t)]
e*Gm()Vu, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e$E~@{[1) myVV5#{ 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:
9Q#eu~R 单目: return f(l(t), r(t));
6!,Am^uXM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
JYbE(&l%de 双目: return f(l(t));
z_dorDF8`> return f(l(t1, t2));
s{- `y`JP 下面就是f的实现,以operator/为例
aN.t) DG}J {ZS-]|Kx struct meta_divide
$Yr'`(Cbc {
XcS8{ template < typename T1, typename T2 >
r~sx]=/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+7jr ]kP9 {
2 NgEzY5 return t1 / t2;
LWB"}#vt }
G36}4 } ;
U#O6l-xe] (;V=A4F-D 这个工作可以让宏来做:
w>IYrSaa> FT1h\K|a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b[^=GF>e template < typename T1, typename T2 > \
8QeM6;^/5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gz K"'4` 以后可以直接用
*nB fF{y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
m[7i<'+S 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
IeqJ>t: (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
qNhQ2x\ 959i2z l_lm)'ag 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
sOJH$G3O zFjG20w%3g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8?GS :+ class unary_op : public Rettype
P&/PCSf {
^N!l$&= Left l;
}LH>0v_<Y public :
web=AQ5I4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jb' hqz p%A(5DE template < typename T >
62B` Z5j# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Phsdn`, {
5q`d=L, return FuncType::execute(l(t));
O jkbv }
^|6%~jkD5 ^@
GE1 template < typename T1, typename T2 >
e&C(IEZ/N; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
()}B]? {
1n! JfsU return FuncType::execute(l(t1, t2));
APT'2-I_ }
AW8" @ } ;
P!C!E/Jf5 ny5=
=C{9 |H.(?!nTb 同样还可以申明一个binary_op
q|,I\H5} rO%
|PRP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?Uzs^rsb class binary_op : public Rettype
"h/{YjUS {
\A\a=A[ Left l;
xo0",i
f8 Right r;
,.`";='o public :
WV5gH*uUa binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ex8mA6g P5ii3a?R template < typename T >
X6mY#T'fQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|X9YVZC {
K1Tq7/N return FuncType::execute(l(t), r(t));
A6'G%of
}
Urhh)i =5E G}@ template < typename T1, typename T2 >
ZpPm>|w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E[J7FgU)<S {
3LZ0EYVL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@]Ye36v0#L }
hu-fwBK } ;
byM/LE7) \oPW s>
JmLtT 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
VdR5ZP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wO!k|7:Z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
AigL:4[ 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。
$|!VP'VI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{A4"KX(U 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
A%n
l@`s, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#.0^;M5Nh 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/<Cl\q2
A 下面是修改过的unary_op
tFvti5 2.Ym template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hq/k}Y class unary_op
6hSj) {
F;jl0)fBR= Left l;
n{pS+u z ~130"WQ; public :
!3K6ew>Sf OqDLb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x+(h#+F Z>Nr"7k template < typename T >
,,oiL struct result_1
8^ ;[c {
+bvY*^i typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p^+k:E>U } ;
i/*&; \cvui^^n template < typename T1, typename T2 >
@*L^Jgn struct result_2
G*e/Ft.wf8 {
zbP0! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HE+y1f] } ;
,U2
/J J0w[vrs&] template < typename T1, typename T2 >
uk_?2?>-5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GiB3.%R` {
a3
wUB return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aT"q}UTK }
=LuH:VM&
yowvq4e template < typename T >
JP9eNc[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z~$=V:EA? {
F<X)eO]tk return OpClass::execute(lt(t));
nJ.pPzH2g }
InMeD[*^ V@<tIui$ } ;
5KU}dw>*g 13s!gwE) >+R`3|o
' 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
L~Epd.,Dt 好啦,现在才真正完美了。
K9}ppgL'$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
pox\Gu~.0 .Xh ^L template < typename Right >
"$PbpY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;PI=jp {
/iNCb&[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z?_c:]D }
(L8H.|. 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
W'rft@J$ wH~Q4)#=o ]q7\
aDR<5_Yb k&ujr:)5Y5 十. bind
( }5k"9Z 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。
_Qs)~ 先来分析一下一段例子
/s
uz>o\ e-H:;m5R 25*/]iu int foo( int x, int y) { return x - y;}
S #%'Vrp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cC1nC76[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Qs8iu`' 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。
MOP
%vS 我们来写个简单的。
e2UbeP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ps7( 4% 对于函数对象类的版本:
+w:[By" Z<K[ template < typename Func >
&G5+bUF, struct functor_trait
)7c\wAs {
%Y:'5\^lC typedef typename Func::result_type result_type;
`,Q
uO } ;
I,QJ/sI 对于无参数函数的版本:
`Z>4}<~+ TZi%,yK template < typename Ret >
#JeZA0r5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
oHB51< } {
`;*%5WD% typedef Ret result_type;
yPn5l/pDDr } ;
u2y?WcMv 对于单参数函数的版本:
J:)Q)MT24: -7TT6+H) template < typename Ret, typename V1 >
lMB^/-Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{HNGohZt {
["Ep.7=SU typedef Ret result_type;
6GMQgTY^ } ;
CspY+%3$ 对于双参数函数的版本:
V/$qD nsij;C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i*..]!7e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z<ptrH {
0wB ?U~ typedef Ret result_type;
BQ,]]}e43z } ;
p82&X+v/p 等等。。。
X3". 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zv||&Hi .Gh-T{\V' template < typename Func >
thOQcOf0$ struct func_return
%A`f>v.7 c {
;n00kel$ template < typename T >
P )_g t struct result_1
3X89mIDr {
5@P2Z]Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YMj
z,N } ;
:g}WN Ui@Q&%b template < typename T1, typename T2 >
}N:0%Gk[; struct result_2
.T
L0cf To {
&48wa^d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*I(>[m! } ;
TjncW/\Z } ;
Dsw(ti`@ ])'22sY 2Prr:k
最后一个单参数binder就很容易写出来了
D@!`b6 0diQfu)Fi template < typename Func, typename aPicker >
;XSV}eLu class binder_1
?lnX."eAdB {
us"SM\X# Func fn;
uNxR#S aPicker pk;
xV}E3Yj2# public :
\,!FL))yC 29z+<?K{ template < typename T >
epJVs0W struct result_1
K;,n?Q w {
+IK~a9t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7]@vPr;: } ;
y'*^ ' A/lxXy}D template < typename T1, typename T2 >
[53rSr struct result_2
4M*UVdJ; {
b|u4h9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I{;s.2 } ;
vK!,vKa. F/tBr%RV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4gG&u33RrE GQ[:vX` template < typename T >
36@)a5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<oS2a/Nd {
/PE3>"|w E return fn(pk(t));
o_t2
Z }
#yFDC@gH1 template < typename T1, typename T2 >
id\0yRBt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5O#CdN-S {
2.p7fu return fn(pk(t1, t2));
=Jg5J5 }
1>c`c]s3 } ;
}at8b ^ /~{8/u3 fa8vY 一目了然不是么?
Bbz#$M!: 最后实现bind
U O YM lfOF]Kiqr 5]:fkx template < typename Func, typename aPicker >
D06'" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@C0{m7q {
((7~o?Vbg return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
AmM^& }
6 KP 282
m^
2 2个以上参数的bind可以同理实现。
|fYNkD8z1 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8b8ui K
I 十一. phoenix
Fx~=mYU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cR 4xy26s W(E!: for_each(v.begin(), v.end(),
f]^(|*6 (
S7P](F=n# do_
F[ N{7C3 [
sI,T"D? cout << _1 << " , "
YC - -&66 ]
4xk'R[v .while_( -- _1),
1`Cr1pH cout << var( " \n " )
Q!7Er )
l]%_D*<Y );
INby0S G5|xWeNgA 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
N8m|Y]^H# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
12gcma} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PPU,o8E+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kG[u$[B yBXdj`bV ^:5;H=. template < typename Cond, typename Actor >
k|F<?:C class do_while
BB-E"< {
7G.IGXK$ Cond cd;
%a&Yt Actor act;
.e!dEF)D public :
X3tpW`alo template < typename T >
J
[J, struct result_1
iK#5HW{ {
5rRYv~+ typedef int result_type;
'IY?7+[ } ;
UpL?6) k {_X%H/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d^
L`dot r"x|]nvg^ template < typename T >
}o0R`15dA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i64a]= {
*F1!=:&s do
{(U?)4@ {
8`Q8Mct$< act(t);
q]T{g*lT }
cx_FtD while (cd(t));
3+@p return 0 ;
`YVdIDl] }
):;
&~ } ;
>KH.~Jfy <]eWr:; sDTCV8"w 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n"N!76 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
r0379 _ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
oFB~)}f<v 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
V%g$LrLVe 下面就是产生这个functor的类:
6Db1mvSe 1Y6<i8 }` E5I&r4 template < typename Actor >
Rx<m+= class do_while_actor
{Lwgj7|~ {
vz#VW Actor act;
jq
yqOhb4 public :
*kY\,r&!P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AP'UcA v] &
)+0 template < typename Cond >
XrS. [ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-^]8wQU } ;
Ch%W
C, kE;h[No&K
89*CoQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3%{A"^S=} 最后,是那个do_
I:CnOpR>A mYJ%gdTpo srXGe`VL class do_while_invoker
HhDiGzOSi {
Tjma'3H*T0 public :
eu@hmR8T template < typename Actor >
|s`j=<rNQI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}u:@:}8K {
|b7v(Hx return do_while_actor < Actor > (act);
\W=~@k }
ivYHq#b59 } do_;
hNgbHzW /6jt
5N&, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
S1sNVW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6Qnerd%Ec 最后来说说怎么处理break和continue
ukHSHsR 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。
pp@Jndlg 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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