一. 什么是Lambda
]NyN@9u@( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)W/_2Q. 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
`d}t?qWS;F UB,0c) `Jj q5:\& :{s0tw>Z class filler
fb[? sc {
GmH`ipi public :
UCo`l~K)qg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rpUTn!*u/ } ;
wlFK#iK CI1K:K AM ;]l`Q,*OXb 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:
~NTKWRaR +y^'\KN fRjp(m 0|6Y%a\U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i1 c[Gk.o &ZL4/e @D$ogU,# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
D
`av9I XZ<8M}Lg ]sI\.a )4RSo&9p` 二. 战前分析
9
^=kt 2[ 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。
$ I
J^ 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
+k V$ @qH uNca@xl' !p Q*m`Xo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p]qz+Z/ /* --------------------------------------------- */
; o(:}d vector < int *> vp( 10 );
1'H!S%fS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
TQykXZ2Yb) /* --------------------------------------------- */
^iWJqpLe sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&79F
Uac /* --------------------------------------------- */
p)?6~\F: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
s@p:XO /* --------------------------------------------- */
Mp(;PbVD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
to?={@$] /* --------------------------------------------- */
S{Zf}8?6$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hcz!f [<sN " ,BR W= 7=s7dYlu 看了之后,我们可以思考一些问题:
zYM0?O8pJ~ 1._1, _2是什么?
o wwWm1@ 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。
FD5OO;$ 2._1 = 1是在做什么?
nd[Ja_h 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。
[
~kS) 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。
8T8]g M 1k`gr&S Gz4LjMQ
& 三. 动工
v3(0Mu0J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nW`] = |E;+j\ P0RtS1A GiKhdy template < typename T >
S4rm K& class assignment
'Er\68 {
_:FD#5BZ1 T value;
Y~w1_>b public :
mex@~VK assignment( const T & v) : value(v) {}
ENI|e,'[ template < typename T2 >
221}xhn5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8"A0@fNz } ;
<sX_hIA^Fx "rVM23@
tq g?K? Fn.} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
],vid1E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9<
S orbz`IQc %cJdVDW`L Ocz21gl-?` class holder
_Fe=:q {
'v=BAY=Ef public :
J(A+mYr{: template < typename T >
,XI=e= assignment < T > operator = ( const T & t) const
mo,"3YW {
F%4N/e'L return assignment < T > (t);
D
|fo:Xp, }
C
=B a|Z } ;
d,Oe3?][0p Kzy9i/bL t3C#$> 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:
$"k1^&&E 6/vMK<Fz9 static holder _1;
+UX}
"m~W Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/||8j.Tm 7[i&EPN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j&b<YPZ 而不用手动写一个函数对象。
lE!.$L*k prB:E[1 9;rZ )QD #a'CoJs
四. 问题分析
Zu>CR_C 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。
9>ZX@1]m_ 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。
,u!_mV 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>SS^qjh/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ik@MIxLK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u'gsIuRJ {UF|-VaG 五. 问题1:一致性
}.=@^-JBA5 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?|
pK'D(t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I*mBU^<9V 6;Mv)|FJF struct holder
$-6[9d-N {
H>"P]Y)oX //
. TNJuuO template < typename T >
`8TL*.9 T & operator ()( const T & r) const
P(3$XMx {
u/wWD@, return (T & )r;
%WYveY }
GkKoc v } ;
}/g1 ?3i<^@? 这样的话assignment也必须相应改动:
u!b0<E 5j _[z|W2 template < typename Left, typename Right >
/)rv Ndn class assignment
U]ZI_[\'U {
eO{2rV45O Left l;
s5X51#J#~ Right r;
zCu+Oi6 public :
?:F Jc[J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7'@~TM template < typename T2 >
Ac/LNqIs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+Lo,* } ;
_$oE'lat VY0-18 o 同时,holder的operator=也需要改动:
|8{\j*3 gpCWXz')i template < typename T >
3v)``
n@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
T\Jm=+]c! {
5)gC< return assignment < holder, T > ( * this , t);
\x"BgLSE }
c2d1'l]n
]_4HtcL4 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。
5L\Im^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p,\(j I3Ad+]v return l(rhs) = r;
_ n4C~ 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。
Nxm '*
-A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qc6d,z/ <h`}I3Ao template < typename Tp >
;]2d%Qt class constant_t
&VVvZ@X; {
IN"6=2: const Tp t;
q]y{
4"=5 public :
rP}0B/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)N&95\u template < typename T >
3[%n@i4H| const Tp & operator ()( const T & r) const
&=lhKt {
q)tNH/ return t;
DF"*[]^[ }
}]j#C } ;
UR[UZ4G p{w;y6e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
uecjR8\e 下面就可以修改holder的operator=了
h9 +76 (z%OK[ template < typename T >
wgZ6|)!0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vz)zl2F5sY {
Y,X0x- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N\x<'P4q }
!GoHCe[10 J8DKia|h( 同时也要修改assignment的operator()
>+*lG>!z ,L8(Vo`- template < typename T2 >
!Ee&e~" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R78lV-};Q 现在代码看起来就很一致了。
"D
ivsq^ <rNz&;m} 六. 问题2:链式操作
<;NxmO<%\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5K$d4KT 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。
.c _qMTm" 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。
MNKY J 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。
LLwC*) # 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;x4yidb6 k
i{8f template < typename T >
n*N`].r#{= struct result_1
%eE 6\f%g {
QeD ;GzG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a8Z{-=) } ;
M}9PicI?7 ?/Z5%?6 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:
_MUSXB' 1zY"Uxp template < typename T >
qLm
g18 struct ref
h)
W|~y@ {
Iz I
hC typedef T & reference;
^1[u'DW4 } ;
Us8nOr>5 template < typename T >
fMRMQR=6B struct ref < T &>
6"jV>CNc@ {
lhJZPnx~ typedef T & reference;
p}-B>v } ;
+rOd0? +L#Q3}=s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=' #yG(h qbQH1<yS< template < typename T >
Np R&`] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0%]F&| {
-Sj|Y} return l(t) = r(t);
gJuA*^ }
7cZ(g dQ/ 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。
66Xo3o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mO^vKq4r. &13#/ 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
$oH?7sj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
psE&Rx3) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FFID<Lf/2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k>7 2W/L^ 最后的布局是:
b)@b63P_ Add
G^_fbrZjN / \
vrvOPLiQ Divide 5
I0C$ / \
^Euqy,8} _1 3
+(J{~A~ 似乎一切都解决了?不。
p*"H&xA@ 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。
`'M}.q,k~ 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。
O{nM
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:
0?8{q{ o+ ,.&y-? template < typename Right >
{/SLDyf%Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
84u%_4/ Right & rt) const
Kq2,J&Ca3 {
(uskVK>L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tu0agSpU }
^K
n{L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)%]`uj>*[ 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。
P|4qbm4%O, 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。
)
v^;"q" 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。
V.Ki$0> 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
eNw9"X}g 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
QAmb_:^"d 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
*&lNzz5&
tgB\;nbB template < class Action >
Kn+m9 class picker : public Action
l9Sx'< {
{P@OV1 public :
p8a\> { picker( const Action & act) : Action(act) {}
6`Af2Y_ // all the operator overloaded
i?1g{JW } ;
XKt">W -<Zs7( Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_MC\\u/C/ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
W_ hckq. |VRzIA4M\ template < typename Right >
(:2,Rr1" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jLu`DKB {
J}UG{RttI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ot#O];3 }
t^zmvPDK Ysz&/ry Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
HKZD*E(( 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
s9'lw' UBy<
vwnU template < typename T > struct picker_maker
PA(XdT{ {
Eax^1 |6 typedef picker < constant_t < T > > result;
xVn"xk } ;
5VG[FY6Pl template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
EgT2a {
s]z-d!G
typedef picker < T > result;
mOkf } ;
E1uyMh-dy bEJz>oyW" 下面总的结构就有了:
}t^N|I functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
v9qgfdBS5 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
NY`$D}Bi picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&eHhj9 至此链式操作完美实现。
{:;599l Mr3;B+S "+6:vhP5 七. 问题3
l"#}g%E 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。
feH|sz`e 5 uU.K3G7 template < typename T1, typename T2 >
Z`=[hu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@1w9!\7Vt {
{{WA=\N8C return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^}gQh# }
nCz_gYcIx c3>#.NP_ 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:
qx $-% P U?}>A5H template < typename T1, typename T2 >
T7!"gJ struct result_2
>+ZG{'!j {
;%_fQNFb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
dvAvG.;U } ;
9,4Lb] Ie[8Iot?bn 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8$H_:*A? 这个差事就留给了holder自己。
4nfpPNt ptrQ~m- j}2,|9ne template < int Order >
S|{'.XG class holder;
i9qn_/<c template <>
lAxbF class holder < 1 >
8e`'Ox_5a {
gRk%ObJGqm public :
*<PQp template < typename T >
[q/tKdo@ struct result_1
Yy$GfjJtL] {
>>**n9\q typedef T & result;
}E\ b_. } ;
-\b$5oa( template < typename T1, typename T2 >
! f\q0Gnl struct result_2
:3z`+5Y* {
Fo=hL typedef T1 & result;
E,F'k2yU } ;
FJ|6R( T_ template < typename T >
&B</^: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=
h
_>OA {
n(|~z return (T & )r;
(~R [K,G }
rNgFsFQ>. template < typename T1, typename T2 >
Hl,.6>F? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]}3AP!: {
7fVlA "x return (T1 & )r1;
y5d=r]_S: }
JF%eC}[d } ;
X}~5%B( QJL%J template <>
s~@4 class holder < 2 >
tSr.0'CE {
;b(*Bh< public :
K0|8h!WF+ template < typename T >
J33enQd struct result_1
vtvF)jlX {
kEH(\3,l typedef T & result;
)575JY `6K } ;
As$:V<Z template < typename T1, typename T2 >
2yu\fu struct result_2
EJM6TI" {
z|w@eQ", typedef T2 & result;
39xA h*}G] } ;
P8hA<{UFS\ template < typename T >
z=}@aX[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*hhPCYOm {
h]wahExYP return (T & )r;
j.? '*?P }
^sLnKAN template < typename T1, typename T2 >
PGaB U3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hJrcy!P<a {
DAZzc :1Aj return (T2 & )r2;
[0M2`x4` }
ra="4T$va } ;
^6tcB* #A Mw=sW5Z AS 5\X.%L* 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> >。
<r6e23 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
YL(7l|^! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rTBrl[&,q' ikr|P&e#u return l(i, j) = r(i, j);
wA@y B" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4 1w*<{Lk \E9Hk{V:6 return ( int & )i;
]}4{|& e return ( int & )j;
!ke_?+8sY 最后执行i = j;
9}~WwmC|x 可见,参数被正确的选择了。
>(v%"04|e ds@w=~ ls5s}X W/z\j/Rgc ")J\} $r 八. 中期总结
tTWeOAF 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
<SiD m-=E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"qL4D4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
KfC8~{O- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)_*<uSl .C]V==z`[4 5gZEcJ ]<9=%m tBDaFB HOWm""IkB 九. 简化
7qfo%n" 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
f1cQ*#2~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l2v4SvbX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
aq~g54 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%GRD3S
+-*/&|^等
QPe+K61U 2. 返回引用。
]Y#$!fIx =,各种复合赋值等
2ckAJcpEb/ 3. 返回固定类型。
y`"~zq0D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1<hj3 4. 原样返回。
nC^|83 operator,
8no_xFA 5. 返回解引用的类型。
GF6c6TXF@ operator*(单目)
/*5t@_0fe 6. 返回地址。
i^c operator&(单目)
hFORs.L&G 7. 下表访问返回类型。
~#X,)L{y7v operator[]
&3x
\wH/_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L2s)B operator<<和operator>>
P;%4Imq3 y'(bp=Nq 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。
~z)diF< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$gi{)'z ,vBi)H template < typename Left >
xrbDqA.b struct value_return
Dp:u!tdbeg {
[m*=Q template < typename T >
neQ2k=ao struct result_1
z7+y{-{Z {
5t6!K?} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]=A=VH& } ;
c5_?jKpl ,BM6s,\ template < typename T1, typename T2 >
4l! ^"=rh struct result_2
/yHM=&Vg] {
8Z;wF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
g%z?O[CN } ;
hJ8|KPgdw } ;
F(E3U'G @:$zReS2 }8E//$J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@;>TmLs ajy.K'B* 下面我们来剥离functor中的operator()
5TlPs_o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x{u7# s1|/ g`KVF"8 return l(t) op r(t)
7p""5hw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K~nk:}3Ui return op l(t)
J-g#zs return op l(t1, t2)
]a|3"DP5 return l(t) op
"rz|sbj return l(t1, t2) op
<wwcPe} return l(t)[r(t)]
q|J3]F !n return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}a@ZFk_> oD,f5Ci- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
6T 2jVNg 单目: return f(l(t), r(t));
htbN7B( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'>(R'g42n 双目: return f(l(t));
J&~nD(&TY return f(l(t1, t2));
)L#C1DP# 下面就是f的实现,以operator/为例
ocwRU0+j -d\O{{%>.z struct meta_divide
YIA}F1: {
2BOe,giy template < typename T1, typename T2 >
}zVPdBRfm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H`4H(KWm {
BsVUEF ,N return t1 / t2;
gH-e0134% }
nf!RB-orF } ;
*a Y`[,4#$ 4%O*2JAw 这个工作可以让宏来做:
c_xtwdkL9 }~dXz?{p8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
SymSAq0$F template < typename T1, typename T2 > \
}x4,a6^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-!( 以后可以直接用
2A@9jl s DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G~T]m . 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
D"fE )@Q@Y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,YFuMek rAD5n,M] VY8p[` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ABEC{3fWpu DG1
>T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z<rdxn,9 class unary_op : public Rettype
C,C%1
{
S4kGy}{+i Left l;
zmy94Y5PE public :
F.?`<7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/B"h#v-o 0B)l"$W[)/ template < typename T >
9"R]"v3BA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w3:WvA5jt {
!_s|h@ return FuncType::execute(l(t));
35Nwx< }
cs`/^2Vf"# c+AZ(6O?\ template < typename T1, typename T2 >
G5Y5_r6Gu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L7mN&Xr {
12Qcjj%F* return FuncType::execute(l(t1, t2));
HyXw^ +tsj }
a&)0_i:r } ;
2}]6~i zvL&V
.> c;e-[F 7 同样还可以申明一个binary_op
I})la!9 =<(:5ive template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v vlfL*f class binary_op : public Rettype
>ZkcL7t9 {
0"o<(1 Left l;
:SG9ygq' Right r;
gBHev1^y public :
)gV+BHK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jl&bWp^3 MQE=8\
template < typename T >
[6BLC{2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'Z'X`_ {
%f\{ ] return FuncType::execute(l(t), r(t));
b$[_(QUw }
`3kE$h# * 103 template < typename T1, typename T2 >
RGhl`; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jpyV52 {
F
}pS'Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(}O)pqZ> }
~wDmt } ;
gB&]kHLO 93x.b]]" mc|T}B 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
7GfgW02 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
jM1_+Lm1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P~_CDh.N 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。
"*laY<E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
xj{X#[q): 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。。。
=b32E^z, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
G#5Cyu<r! 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)
t2p/NIn 下面是修改过的unary_op
v Q+}rHf`[ )]J I Q"rR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-6~*:zg, class unary_op
>tr?5iKxc {
7t5X Left l;
_|DP 2P$l XGjh public :
N$pwTyk 10}oaL S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
pPo?5s Z/q%%(fh 0 template < typename T >
"x9xJ struct result_1
*IGxa {
(m)%5*: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|rdG+> } ;
Q[J,j+f< }K~JM1(26 template < typename T1, typename T2 >
dtA- 4Ndm struct result_2
J}jK_ {
~Zl`Ap typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rctn0*MP } ;
:FG}k Y Ep 5lmzg template < typename T1, typename T2 >
k%hD<_:p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C$*`c6R {
OOl{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^+`vh0TPQ }
Pdf_{8r :U)e
8 template < typename T >
=#BeAsFfO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~lDLdUs {
|\QR9> return OpClass::execute(lt(t));
6sP;O,UX }
m*i~Vjxj-m GZZLX19sq } ;
rFx2S ATnD~iACY =7e8N&-nv 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
/@3+zpaw X 好啦,现在才真正完美了。
T{uktIO/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
tH_#q"@) g,,cV+ template < typename Right >
v~jN,f* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z7<^aS {
>E]*5jqU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<ht>> }
}\823U
% 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。
n|,Es!8:o V ?_%Y<|L @=;6:akz` dH`a|SVW9 3M@>kIT8 十. bind
_I8-0DnOM 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。
dHp6G^Y 先来分析一下一段例子
qb" ! ADR`j;2 0I#<-9&d- int foo( int x, int y) { return x - y;}
c<H4rB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2sU"p5 j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3/ [= 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。
RtIc:ym 我们来写个简单的。
M}nalr+# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.s!:p pwl 对于函数对象类的版本:
Fj]S8wI plf<O5' template < typename Func >
JfVayI= struct functor_trait
[=9R5.)c {
>N,G@{FR typedef typename Func::result_type result_type;
r!M2H{ } ;
c^bA]l^a 对于无参数函数的版本:
sW]n~kTt' $(NfHIX template < typename Ret >
{$EXI]f struct functor_trait < Ret ( * )() >
o?b%L {
m_Rgv.gE^ typedef Ret result_type;
fg1y@Dj/& } ;
9.@(& 对于单参数函数的版本:
.Gv~e!a8 b9YpUm7# template < typename Ret, typename V1 >
r zvX~B6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eyE&<:F#J {
:rj78_e9 typedef Ret result_type;
?UxY4m%R; } ;
1]<!Xuk^f 对于双参数函数的版本:
gON6jnDO ;?[~]" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4ku /3/6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x'KsQlI/
{
H|!s. typedef Ret result_type;
U=t'>;(g } ;
U;nC)'~YW9 等等。。。
g}D$`Nx: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=I5XG"", Z\L@5.*ydE template < typename Func >
|-mazvA struct func_return
&-*nr/xT {
<2Q@^ template < typename T >
vqs~a7E-P struct result_1
toWmm(7v {
WAa?$"U2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p3S c4 } ;
HDEG/k/~m Wk|z\OR( template < typename T1, typename T2 >
v<SEGv- struct result_2
vh HMxOZ; {
'l:2R,cP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hG@ys5 } ;
f+920/>!Z } ;
Q#N+5<]J)# $imx-H`| A|J\X=5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!7oy%{L )
b10%n^ template < typename Func, typename aPicker >
wb[(_@eZ class binder_1
(HI%C@e9 {
k~#|8eLv Func fn;
?a%i|Z7! aPicker pk;
@9h#o5y q public :
s]c$]&IGG HWhKX:`l template < typename T >
_);Kb/ struct result_1
0I((UA/7Zs {
hBhkb ~Oky typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z-|C{1}A } ;
)0mDN. >#?: x*[ template < typename T1, typename T2 >
%B*dj9n^q struct result_2
kDq%Y[6Z {
S=p u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!h!9SE } ;
H4NEB1TO> "6yiQ\`J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3+3m`%G 3\r@f_p template < typename T >
uR@`T18 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&|}IBu :T {
}G+A_HF ^ return fn(pk(t));
Ts .Zl{B }
k{jw%a<Sc template < typename T1, typename T2 >
=jc8=h[F< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X3{1DY3@u {
\!Zh= "hN return fn(pk(t1, t2));
=zeLs0s; }
Ok~{@\ } ;
Us,[x Q ZT8Ji?_n PbUcbb17 一目了然不是么?
Q5nyD/k4c 最后实现bind
}.UI&UZ- Pmlgh&Z F.pHL)37 template < typename Func, typename aPicker >
m}[~A@qD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Z,!Xxv;4 {
eD{ @0& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U?fN3 }
)]>G,.9C} eH%L?"J~: 2个以上参数的bind可以同理实现。
; [%}Xx 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。
qzt2j\v xPMyG); 十一. phoenix
iW1ih QX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N~;
khS] mERrcY Y{ for_each(v.begin(), v.end(),
;%7XU~<a (
0*Km}?;0- do_
E`uaE=Mdq [
+GYMJK`S+ cout << _1 << " , "
B_"OA3d_ ]
)xvx6?Ah| .while_( -- _1),
U++~3e@l cout << var( " \n " )
6+$d )
c >
mu)('U );
mE^tzyh `+hy#1] 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
\gp,Txueb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
a|P~LMPM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A_jB|<bjTP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+# RlX3P 5&HT$"H: NB+$ym template < typename Cond, typename Actor >
%kZ~xbY class do_while
/%uZKGP {
W?^8/1U Cond cd;
_7=pw5[ Actor act;
*]m kyAhi public :
*{.&R9#7U' template < typename T >
g\qL}: struct result_1
V+=*2?1 {
:!I)r$ typedef int result_type;
X40la_[. } ;
b#p~F}qT oDW<e'Jm do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5:l*Ib:s7 ^A11h6I template < typename T >
^p"4)6p-W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CRc!|? {
m]0^ do
cXb
@H# {
vLnq%@x act(t);
"#-Nqq }
B:3+',i1 while (cd(t));
=j|v0&
AGC return 0 ;
SRt$4EL21 }
28T\@zi } ;
>9o,S3 [GR]!\!%~ bmj8WZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ad]<e?oN= 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Gd30Be2gd 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
;Cr_NP[8|j 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
)Lc<;=w'9 下面就是产生这个functor的类:
_HWHQF7 c&7Do} E8T"{
R80 template < typename Actor >
5,HCeN class do_while_actor
^%n124 {
/h?<MI\7V Actor act;
-1jjB1 public :
IF&g.R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j+_S$T8w ,}9f(` template < typename Cond >
$ZQlIJZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CS~=Z>6EjA } ;
Cz'xGW{ sg3h i"Im `pP9z;/Xq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\We"?1^ 最后,是那个do_
Z|2Eb*
;Y
Dv.I ^G}# jg. class do_while_invoker
zc6Ho {
GN\8 const
Q,zC_ {
+VSZhg,Np8 return do_while_actor < Actor > (act);
sW;7m[o }
%z(9lAe } do_;
R<Z^L~) |.1qy,|!X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F|ETug
n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
FQ+8J 7 最后来说说怎么处理break和continue
5B}3GBA 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。
`Jn,IDq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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