一. 什么是Lambda
$OE~0Z\0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
WK{{U$:$ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
9t`Z_HwdCb MhE'_sq 8 *Fr=+KN @,b:s+]rp class filler
-c^/k_n {
- EwtO4vLJ public :
Fx^e%":@ip void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/F>\-
} ;
x~7_`=}rO >DHpD?Pm! IEi E6z]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:
Z */*P4\ f87>ul!* Hk65c0 c*O{?b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X>i`z Ch`nDIne 0YMmW xV 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vV2px aFI?^"L ,bv?c@ nm[ yp3B 二. 战前分析
##%R|P3 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。
R]oi&"H@r) 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
"82<}D^; wm3fd7T AR<'Airi: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"IOu$? /* --------------------------------------------- */
j( *;W}*^ vector < int *> vp( 10 );
'IaI7on transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/}~;
b#t /* --------------------------------------------- */
9fWr{fx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/ae]v+ /* --------------------------------------------- */
D,aJ`PK~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z;/"-.i /* --------------------------------------------- */
C:$12{I?* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
QK+s}ny /* --------------------------------------------- */
MoKGnb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
eRlJ n&?]GyQ &FQ]`g3_@ *{5L*\AZ 看了之后,我们可以思考一些问题:
>E;&SX 1._1, _2是什么?
{H$F!}a 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。
C*e)UPK` 2._1 = 1是在做什么?
d|,,,+fS 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。
V^qZ~US 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。
R:*I>cRs ;pU#3e+P8 {C=d9z~: 三. 动工
'/gw`MJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R5QSf+/T4 RI#Cr+/ |?c
v5l7E l}>gG[q! template < typename T >
d2w;d&2S class assignment
:K!@zT=o {
~jd:3ip+! T value;
F, ^< public :
U=<E,tM assignment( const T & v) : value(v) {}
PVAs# ~ template < typename T2 >
*iSsGb\M% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RH,(8 .&>r } ;
\ H#zRSbZ jW6~^>S A9lnQCsJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Sd]` I) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xUYUOyV Pnb?NVP!^9 Y(WX`\M97 dQ*3s>B[ class holder
thk33ss: {
CtbmX)vE public :
;9,<&fe template < typename T >
;0V{^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
XVi?-/2 {
GgH=w`;_ return assignment < T > (t);
]Mv.Rul?~ }
w <
p } ;
&6/#
O xz dqE NQq$0<7.=W 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
GXC:~$N zJ4 2%0g static holder _1;
7Rr(YoWa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C& 0iWY\a /nEh,<Y) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]}/LNO*L" 而不用手动写一个函数对象。
;o;P2}zD Mn(:qQo^&` brN:Ypf-e
4LYeacL B 四. 问题分析
iARIvhfdi 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。
pg69mKZ$ 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。
/?l@7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P@'<OI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RE]u2R6Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bet?5Dk }E$^!q{ 五. 问题1:一致性
wy&s~lpV,7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
X}`|"NIk. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@dAc2<4 C7&4, ], struct holder
+Io^U {
M{+Ie?ZI //
xW*L^97 ; template < typename T >
I%(`2rD8G T & operator ()( const T & r) const
QK-_~9V {
B 8z3W9 return (T & )r;
,u|vpN }
q4$zsw } ;
sHO6y0P Le"$k su> 这样的话assignment也必须相应改动:
EBS04]5ul EzK,SN# template < typename Left, typename Right >
e!*d(lHKos class assignment
0|8c2{9X, {
}6}Gj8Nb Left l;
i'|rx2]e Right r;
xtL_,ug public :
Z^9;sb,x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O3#4B!J$E template < typename T2 >
*M;!{)m? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%'Ebm } ;
BY"<90kBL WE\912j 同时,holder的operator=也需要改动:
{:c*-+?
YuD2Q{ template < typename T >
w\KO1 Ob assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
PgAC3%M6 {
b|t` )BF return assignment < holder, T > ( * this , t);
cYyv
iR59# }
aS?A3h4WM_ +`l>_u' 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。
)r-t$ L 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#(-V^T u|ia return l(rhs) = r;
xlF$PpRNM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
h9c54Ux 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Iz^~=yV) vMKmHq template < typename Tp >
{E!ie{~ class constant_t
r6&f I"Yg {
QbqEe/*$_ const Tp t;
FQ>KbZh public :
jx a? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cP63q|[[ template < typename T >
j?4k{?x const Tp & operator ()( const T & r) const
fk,[`n+ {
=7ul,
return t;
fb[f >1| }
&'9 Jy'(X } ;
x3O$eKy\|5 8r(S=dA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
c?5e| dZz 下面就可以修改holder的operator=了
xJrRJwL #+V-65v template < typename T >
cf?*6q?n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;1^_.3 {
{tMpI\>S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
w+gA3Dg }
Am&/K\O Zp]{e6J 同时也要修改assignment的operator()
K5No6dsD =<j8)2 template < typename T2 >
=8[4gM+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L,V\g^4$K 现在代码看起来就很一致了。
<Hl.MS v.H00}[. 六. 问题2:链式操作
, A?o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wmdvAMN 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。
}Wjb0V 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。
szN`"Yi){ 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。
+xMK.*H]W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L}lOA,EF E#X1P #$pW template < typename T >
0TK+R43_ struct result_1
CsG1HR@ {
C4e3Itc9X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)| @'}k+ } ;
Ol3$!x9 JaP2Q} &B 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:
X(kyu,w O0Y/y2d template < typename T >
@SeE,< struct ref
j4Ppn {
We%-?l:" typedef T & reference;
<&E3QeK } ;
I)I,{xT4 template < typename T >
i&\N_PUm[ struct ref < T &>
5fuOl-M0W {
.dwb@$ typedef T & reference;
6T0[
~@g5 } ;
9MA/nybI v`evuJ\3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YqwDvJWX gE'b.04Y9i template < typename T >
.w2X24Mmb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
is?H1V~8`$ {
k ]C+/ return l(t) = r(t);
V}(snG, }
pH5"g"e1 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。
vk:@rOpl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rCqcl M0g!"0? 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
s,>1n0a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\tE2@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X+"8yZz3? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5#/"0:2 最后的布局是:
?<VahDBS+A Add
$$`E@\5P / \
i2`i5&* Divide 5
"mr;|$Y / \
i3g;B?54 _1 3
C^I h"S 似乎一切都解决了?不。
ciO^2X 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
}XVz?6 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"J^M@k\! OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3Qmok@4e) r!+-"hS! template < typename Right >
`r;e\Cp assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HI6;=~[ Right & rt) const
Q|Uq.UjY {
Q| >
\{M return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0Pw?@uV }
=+ `I%>wc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
TMZg GUn XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|r_S2)zH9m 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
1HK5OT& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#|`/K[.xd% 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
O{hGh{y 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
"P;_-i9O 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
4Sv&iQ=vh ,p6X3zY template < class Action >
s8iJl+Jm class picker : public Action
L>Bf}^ {
'}h[*IB}5 public :
qg?O+-+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Un\h[m // all the operator overloaded
/Y|oDfv } ;
tkU"/$Vi\ vy\;#X! 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。
-ZqN~5>j) 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:
*fVs| ~yz7/?A)TS template < typename Right >
J2H/z5YRJ4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)P>Cxzs {
h7mJXS)t| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bAv>?Xqa }
/pzEL Gr6XqO_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U{n< n8 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。
KA1Z{7UK% =\H.C@r template < typename T > struct picker_maker
_uU}J5d. {
~3 4Ly typedef picker < constant_t < T > > result;
ilL] pU- } ;
4RYK9=NH template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Mo`7YS-Y {
* Zb-YA typedef picker < T > result;
[|<2BQX } ;
l%]S7|PKx %Z?2.) 下面总的结构就有了:
zM?JLNs]<{ 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。
Vh1{8'GQ 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。
`iuo([E d picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}ybveZxv5A 至此链式操作完美实现。
@+1-_Q`s/R m'H%O-h\ v7"' ^sZ? 七. 问题3
Wi ]Mp7b 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。
]0<T,m Z sLh9=Kh` template < typename T1, typename T2 >
s\g"~2+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gd3~R+Kd {
`ro~l_U;A return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
rxtp?|v9 }
r<4FF= {2?o: 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:
qv|geBW 7N0V`&}T template < typename T1, typename T2 >
3uA%1
E struct result_2
. zf#S0y%( {
</0@7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!IlsKMZ } ;
a!YpSFr }Jkz0 JY~ 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?
"C 7-^R# 这个差事就留给了holder自己。
+:@HJXwK a&b75.- z$OKn#%T template < int Order >
t>;u;XY!; class holder;
3}{od$3G template <>
Yg@k+ class holder < 1 >
"e<Z$"7i {
J*s!(J |Q public :
j8kax/*[ template < typename T >
MzLnD D^ struct result_1
&t1?=F,] {
A}K RXkB typedef T & result;
e\%emp-> } ;
/*=1hF template < typename T1, typename T2 >
gB1w,96J struct result_2
"@IrBi6 {
Ng=XH"ce~ typedef T1 & result;
FTvFtdY } ;
j?sq i9# template < typename T >
g/Q hI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]#>;C: L {
8$</HNu, return (T & )r;
Z%_"-ENT }
eZ+pZ q template < typename T1, typename T2 >
n<47#- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K
cI'P( {
1I< <`7' return (T1 & )r1;
JD1IL` ta; }
9AQMB1D*v4 } ;
<:=}1t.Z B;f\H,/59 template <>
U_!Wg| class holder < 2 >
QRbiO {
PYWp2V/ public :
X1Vx6+[ template < typename T >
D90m..\w struct result_1
[_W#8{ {
7!.#:+rg5# typedef T & result;
QR4!r@*=
} ;
LliOhr4 template < typename T1, typename T2 >
5P{PBd}glp struct result_2
/~`4a {
[7d>c typedef T2 & result;
26n+v(re } ;
2S'{$m)
template < typename T >
m,UMb#7Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.|=~x3mPw {
t#
cm| return (T & )r;
.ET@J`"M }
$kPC"!X\ template < typename T1, typename T2 >
>|h$d:~n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8BP.VxX {
^~iu),gu return (T2 & )r2;
.{,PC }
yTj!(C } ;
.Y!]{c @ 63Uk2{W> OhUEp g[ 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> >。
aKi&2>c5> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9I3vW]0x[ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uLok0"} @uru4>1_dy return l(i, j) = r(i, j);
J'99 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YK(I' ]PlDe8 return ( int & )i;
,khB*h14;h return ( int & )j;
t+C9QXY 最后执行i = j;
72J@Dc 可见,参数被正确的选择了。
dg#w/}}m 3/+r*lv>X qfF/X"#0 ')]K& \KmgFyF 八. 中期总结
tuZA q;X 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:
}O=QXIF5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u#TRm?s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
v/ dyu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
frB~ajXK v2X>% Nr24Rv ""LCyKu u~kfz*hz n/ ]<Bc? 九. 简化
pv/LTv 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。
@KtQ~D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#Av6BGM|, 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:
QuEfV ?)_4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CUz1q*): +-*/&|^等
]`[r=cG 2. 返回引用。
z@WuKRsi =,各种复合赋值等
6g\SJO-;N 3. 返回固定类型。
>cVEr+r9t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
| g o jb 4. 原样返回。
g.3 .
C? operator,
xc|pl!ns 5. 返回解引用的类型。
qIm?F>>@ operator*(单目)
(?luV#{5 6. 返回地址。
vAeh#V~# operator&(单目)
]#)1(ZE 7. 下表访问返回类型。
<Uz~V; operator[]
*Ru@F: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
IP)?dnwG operator<<和operator>>
^;on ?|Q[QP 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。
_oOEMQb 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)TYrb:M'm E:EXp7 template < typename Left >
6Xu^cbD struct value_return
R~9\mi5^UH {
{z":hmt template < typename T >
N
=k}"2_= struct result_1
/]0-|Kg+R {
)HLe8:PG~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?`& l Y } ;
M]\p9p(_ >FrF"u:kM template < typename T1, typename T2 >
jlhyn0 struct result_2
>MXE)= {
<p_r{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1_chO?&,I } ;
`S&(J2KV } ;
z5~{WAAI <:v2N/i [A@K)A$f 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8|:bis~wm /qf2LO'+ 下面我们来剥离functor中的operator()
f>g<:.k* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f-Yp`lnn.d ym>>5 (bni return l(t) op r(t)
XaFu(Xu7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>.P/fnvJ return op l(t)
kpxWi=y return op l(t1, t2)
k91ctEp9> return l(t) op
R-lB.9e#M return l(t1, t2) op
z]P=>w return l(t)[r(t)]
(X!?#)fyn return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ifo^
M]v *-KgU'u? 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:
cmw2EHTT< 单目: return f(l(t), r(t));
VBHDI{HzRv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v% mAU3M 双目: return f(l(t));
ze%kP#c6!
return f(l(t1, t2));
x3X^\Ig 下面就是f的实现,以operator/为例
RTHe#`t %Se@8d8 struct meta_divide
6fP"I_c {
v0~'`*|& template < typename T1, typename T2 >
wUnz D) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SONv])); {
\ C^fi}/] return t1 / t2;
D{%l 4og }
}3G`f> s } ;
/h/f&3'h +`;YK7o 这个工作可以让宏来做:
u}zCcWP|L MMyVm"w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
eB]cPo4gW template < typename T1, typename T2 > \
Mq!vu! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:>@6\ 以后可以直接用
W u4` 3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;0)|c}n+.5 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
}N^A
(`L (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。。。)
Idy{(Q R`)^eqB PEKU 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
0?]Y^: $L~?!u&N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J>H$4t#HX class unary_op : public Rettype
{'.[N79xP {
k!{0ku}] Left l;
4Dd@&N public :
xY3KKje unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=dVPx<l5 <!+T#)Qi template < typename T >
03] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L4fM?{Ic:s {
6P0\t\D0 return FuncType::execute(l(t));
`y1nex-0 }
\Lp|S:u ~ULD{Ov'F template < typename T1, typename T2 >
>";I3S-t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P;A9t #\ {
QD<GXPu?N return FuncType::execute(l(t1, t2));
m|:O:< }
TLBIM } ;
.7h:/d
Y: (qf%,F,_L \Vc-W|e 同样还可以申明一个binary_op
SN${cs% sZ-A~X@g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jH4,- class binary_op : public Rettype
COV8=E~ {
aP#nK Left l;
f!|$!r*q Right r;
T^"-; public :
I$rnW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qy]tuKZI >I9w|zFA template < typename T >
EWcqMD]4u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-y@#
^SrJ {
@-L4<=$J return FuncType::execute(l(t), r(t));
z5V~m_RO }
EAPLe{qw:q B+8lp4V9% template < typename T1, typename T2 >
'Gr}<B$A3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-&AgjzN! {
12D>~#J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hd~3I4D }
RM5$O+" } ;
IB'gY0* |a>W9Y m +7`7cOqXg 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
p!b_tyJ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
D-v}@tS' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M,uQ8SZA[ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
r5 k{mV+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
EFZ]|Z7 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/t4#-vz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
T@Q,1^?i 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
*bOgRM[ 下面是修改过的unary_op
<-Hw@g 1N3qMm^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h$[tEmD% class unary_op
]J]~i[ {
\dB)G<_ Left l;
,V>7eQt? 2r =8&~9z public :
\$Jz26
-n ./Y5Vk#Rp\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P+9%(S)L3 IP#?$X template < typename T >
u0s25 JY.% struct result_1
,MmX(O0 {
D|8Pe{` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<i!:{'% } ;
MBjo9P( T@{}! template < typename T1, typename T2 >
y)Y0SY1\j struct result_2
'yIz<o {
8<2
[ F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B%L dH } ;
Ub"6OT1tl }$5e!t_K template < typename T1, typename T2 >
ZLN79r{T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8|U-{"!O? {
kuQ+MQHs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hFLLg|@ }
/:BM]K q]^Q?r<g:: template < typename T >
V\2&?#GZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`P(Otr[6 {
40M/Gu: return OpClass::execute(lt(t));
1(nK | }
'1f:8
l
;fO]{ } ;
Z1&<-T_ u/,ng&! gf]k@-) 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
2B!Bogs 好啦,现在才真正完美了。
fxcCz 5 现在在picker里面就可以这么添加了:
'^6jRI,
i*3*)l y template < typename Right >
(Y[q2b picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;_ TP Jy {
vIK+18v7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7)FI_uW }
Y/Dah* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
~4}'R_ 8b!-2d:* f:!b0j U~nW>WJ+. 2Jl$/W 3 十. bind
EPn0ZwnS:M 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。
Ra~|;(
%d 先来分析一下一段例子
{~=Z%Cj2Q BT3X7Cx eGEeWJ}[$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
M{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
t:N3k ;k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=]Vrl-a`^ 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。
&
6-8$ 我们来写个简单的。
:Qd{V3*] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~d)2>A2: 对于函数对象类的版本:
@qaK5 [\|p~Qb)s template < typename Func >
P&2/J%@zG struct functor_trait
(vXes.|+t {
4Ww.CkRG typedef typename Func::result_type result_type;
j3kcNb } ;
4w)aAXK 对于无参数函数的版本:
Q!&@aKl wgV?1S>Z template < typename Ret >
>oOZDuj struct functor_trait < Ret ( * )() >
<aVfgVS {
P+/6-C J typedef Ret result_type;
F2bAo 6~R } ;
'{I YANVT 对于单参数函数的版本:
5m(V(@a3 fcLVE template < typename Ret, typename V1 >
#1#?k struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
p> #QFd"m {
S @WzvM typedef Ret result_type;
x_eR/B> } ;
'_`O&rbT 对于双参数函数的版本:
&|j^?ro6 tXu_o6] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-sqoE*K[8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Pd^v-}[ {
$SAk| typedef Ret result_type;
Y{v\m(D } ;
~6HaZlBB 等等。。。
THXG~3J< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@4EC z>Q !JOM+P: template < typename Func >
x[w!buV0\ struct func_return
kNnI$(H"H {
Dg_AoC template < typename T >
%Q2<bj] struct result_1
iAWd
9x {
*H''.6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PL6f**{- } ;
~ v21b? =Kh1HU.F template < typename T1, typename T2 >
y"o@?bny struct result_2
FJYc*l {
UrhSX!g/A> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pZA0Go2!IN } ;
MPxe|Wws } ;
h+<F,0 {:!CA/0Jx Eqc,/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wFHbz9|@I rcx'`CIJ template < typename Func, typename aPicker >
F\"`^`(O class binder_1
yo=0Ov {
hCX_^% Func fn;
<`/22S" aPicker pk;
'A}@XGE:p public :
Sph:OX8 $^XCI%DH template < typename T >
{G^f/% struct result_1
3%'Y): {
0wlKBwf`J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=iEQE } ;
k:JlC(^h cIJqF.k template < typename T1, typename T2 >
9R6]OL)p struct result_2
y~ZYI]`
J {
"N\tR[P! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k9|8@3(h } ;
y))) {X BWHH:cX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TTSyDl 1[&V6=n template < typename T >
0K*|B.O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0qPbmLMK {
:Q@qR((&o return fn(pk(t));
-ghmLMS%t }
SJXA template < typename T1, typename T2 >
w$2Z7S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ET[vJnReC {
%0<-5&GE return fn(pk(t1, t2));
"dN4EA&QJ }
ys#V_ysb } ;
R3`h$`G -{tB&V~+v rbEUq.Yk]~ 一目了然不是么?
>Y\$9W=t 最后实现bind
1m5=Nu P
nxx W? R
| &+g\{; template < typename Func, typename aPicker >
zx7g5;J picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3cH`>#c {
(Q /Kp*a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$0OWPC1 }
ER ^#J** X-$\DXRIo 2个以上参数的bind可以同理实现。
M~uX!bDH 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。
?;dfA/ jwe^(U 十一. phoenix
tU :,s^E"# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fZH";_"1 "yo~;[ for_each(v.begin(), v.end(),
(r ]3tGp (
_K#LOSMfj/ do_
:nPLQqXGQ [
pg4J)<t# cout << _1 << " , "
X^!1MpEQ ]
{#]vvO2~$ .while_( -- _1),
I5$@1+B cout << var( " \n " )
r{Cbx#; )
H1bPNt63 );
@0mR_\u\ =%\y E0# 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
!4blX'<w 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
i3s,C;7[2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L#|,_j=9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D_W,Jmet o_K.
+^$ Z|h&Zd1z template < typename Cond, typename Actor >
=mq02C~y class do_while
e9 `n@ {
Uo7V)I;o Cond cd;
h ?Ni5 Actor act;
3,QsB<9Is public :
9\aR{e,1 template < typename T >
QS*!3?% struct result_1
X9YYUnR2 {
yHka7D typedef int result_type;
FuKp`T-H } ;
fF\s5f#: )U~,q>H+
% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y~j)B\^{ >C1**GQ template < typename T >
zh<[/'l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eVVm"96Q.; {
;ZSJ-r do
9MmAoLm {
*&m{)cTs act(t);
w[A$bqz }
`h:$3a:5 while (cd(t));
J'% return 0 ;
b&i0)/; }
nVp*u9] } ;
')8c -S ASn |K H&, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
is2OJ, 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。
$jL{l8x 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
yd-r7iq 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+a{P,fRl@ 下面就是产生这个functor的类:
:ziV3jRM l.V{H<v} o!";&\,Ip template < typename Actor >
ZP]l%6\. class do_while_actor
.sO.Y<-fl {
%B,>6 `[ Actor act;
h^tU*"
public :
xw)$).yc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ex-0@ bw@"MF{ template < typename Cond >
[xTu29X. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>sUavvJ~x } ;
+~E;x1&' p\7(`0?8VN w=]bj0<A= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D]{#!w(d 最后,是那个do_
?dJ[?<aG 6zJ<27 rhLm2q class do_while_invoker
uh][qMyLM {
^RS?y8 public :
2itJD1; template < typename Actor >
S#kA$yO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h=fzX.dt {
efK|)_i
: return do_while_actor < Actor > (act);
U^ecg{ }
,:Q+>h } do_;
*kliI]BF] 2]$
7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rYp]RX> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<|Pw*L$ 最后来说说怎么处理break和continue
x9,X0JO 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。
x8#bd{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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