一. 什么是Lambda
i}Ea>bi{N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
KfJF9!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,
mMO:m8W _QCspPT' c ,vP9oY[n P(fTlrb class filler
E@QsuS2& {
}8 A] public :
drTX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-Zfzl`r } ;
%Bg}
a o2? [*pa -WP_0 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:
UMUr"-l = 0hcrQ^BB!b hBDPz1< /yn1MW[. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[>#?C*s 8^ju= `9b/Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$A6'YgK VR5$[-E3 bnLvJ]i) &k(t_~m> 二. 战前分析
sJtz{' 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。
dUeM+(s1 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
Y1EN|!WZ AR'q2/cw [La=z7* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+jzpB*@ /* --------------------------------------------- */
1g{`1[.QO vector < int *> vp( 10 );
0rY<CV;fZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9ZUG~d7_ /* --------------------------------------------- */
JE,R[` & sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fKIwdk%!- /* --------------------------------------------- */
x:=Kr@VP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F>&Q5Kl R /* --------------------------------------------- */
Oa\!5Pw1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ac<V!v71 /* --------------------------------------------- */
\p1H" A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
20;M-Wx qJB9z0a<Ov iOm1U_S ga^O]yK 看了之后,我们可以思考一些问题:
ON _uu]= 1._1, _2是什么?
G\tT wX4 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。
]OZZPo 2._1 = 1是在做什么?
0wXfu"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。
^Qz8`1`;Z 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。
vjaIFyj `7}6 ?rXh
x{vD
三. 动工
3(%hHM7DM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
& PrV+Lv =K{$?%"
z.oDH<1 ?qYw9XQYL template < typename T >
Zu:cF+hl class assignment
#wbaRx@rc {
p#'BV'0bl T value;
Y&`Vs( public :
$bh2zKB) assignment( const T & v) : value(v) {}
~\DC
) template < typename T2 >
~}w(YQy=y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
sIdo(`8$ } ;
l*("[?>I zTrAk5E c3&F\3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
WaF<qhu* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-vwkvNn8 g1muT.W]S r Y|'<$wvg No<2+E! class holder
DzO0V"+H}k {
bmhvC9 public :
cEi{+rfZd| template < typename T >
|gx{un` assignment < T > operator = ( const T & t) const
V=k!&xN~ {
1K^blOLXe return assignment < T > (t);
A,e/y }
)y'`C@ijI } ;
r
vVU5zA4H i;*c|ma1> 9c8zH{T_{ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
l@4hBq |M`B static holder _1;
j{>E.F2. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
k!t5>kPSQ nVw]0Yl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uDK`;o'F 而不用手动写一个函数对象。
inZMq(_@$ D4G*K*z,w4 &D[dDUdHs KM< +9` 四. 问题分析
I(P|`" 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。
2GXAq~h@ 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。
?cCh?>h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
IK(G%dDw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R}Uvi9? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:aLShxKA cQzd0X 五. 问题1:一致性
[wRk)kl` 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?|
oh%T4$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2V/A% ;gy_Q f2U struct holder
.}kUD]pW {
u!oHP //
a+)Yk8%KY template < typename T >
"w=p@/C T & operator ()( const T & r) const
DUEA"m h {
U# Y?'3 : return (T & )r;
wd~e3%JM }
,!F'h:
} ;
?+D_*'65D %MU<S9k 这样的话assignment也必须相应改动:
1sYwFr 5 HB {w: template < typename Left, typename Right >
,f0cy\.? class assignment
\K`AO{ D@ {
p*_g0_^ Left l;
HGfYL')Z Right r;
+VDwDJ)lG public :
z
4Qz9#*"^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B{H;3{0 template < typename T2 >
JVwYV5-O<0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m/=,O_ } ;
8<0H(lj7_ E,shTh%&~ 同时,holder的operator=也需要改动:
\yNjsG@, x^8x z5:O template < typename T >
I?J$";A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rl'YyO}2 {
91E!4t}I return assignment < holder, T > ( * this , t);
e%`gD*8 }
ruS/Yh })T}e7>T 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
]2QZ47 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qnyFRPC Se*ZQtwE return l(rhs) = r;
pwT|T;j* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
>wej1#\3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kGc;j8>." SEr\ u# template < typename Tp >
2U2=ja9:Y class constant_t
A;1<P5lo {
0?BT* const Tp t;
Of7j~kdh83 public :
7n,nODbJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3F5r3T6j} template < typename T >
g}{Rk>k const Tp & operator ()( const T & r) const
bnUpH3 {
z[0L?~$ return t;
7XT2d=)" }
8UwL%"?YB } ;
)_NQ*m FfI$3:9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D*Siy; 下面就可以修改holder的operator=了
\! Os!s DC]FY|ff template < typename T >
g v&xC 6> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+z+25qWi {
<\8dh(> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Yt++? }
;EW]R9HCH
93kSBF# 同时也要修改assignment的operator()
h#^IT @NlnZfMu template < typename T2 >
@bmu4!"d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{[hV['Awv 现在代码看起来就很一致了。
!vr">@}K \|@]XNSN 六. 问题2:链式操作
qXt2m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
cm%QV? 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
1Nx%uz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
+NxEx/{ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
?%{bMqYJD{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
igOjlg_Q L=Dd` template < typename T >
W|G(x8 struct result_1
28d: {
8yOzD typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/jC0[%~jV } ;
R5X<8(4p ]Q-ON&/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
1FjA ]r$S{< template < typename T >
Nj %!N struct ref
-1Lh="US {
i:&Y{iPQp typedef T & reference;
ZUQ1\Iw } ;
LZ|G" 5X[ template < typename T >
H_ .@{8I struct ref < T &>
9:!n'mn {
KAjKv_6=g typedef T & reference;
Fq&@dxN3 } ;
l|%7)2TyG) W6K]jIQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KOV^wSwS @0A0\2 template < typename T >
O1JGv8Nr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wS%I. {
fH`P8?](x return l(t) = r(t);
"#rlL^9v }
S!#7]wtbP 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。
qp"gD-,-o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HGC>jeWd_ Um9!<G=; 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
4_&$isq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#`:60#l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\'GX^0yK +5 调用divide的对象返回一个add对象。
yT-m9$^v 最后的布局是:
r@e_cD]
M Add
%HL@O]ftS / \
?T$i Divide 5
_q)`Y:2 / \
n~8-+$6OR _1 3
~fAdOh 似乎一切都解决了?不。
^ ^} 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。
Z2PLm0%: 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。
d{9rEB? 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:
PP[{c "h_n/}r= template < typename Right >
4eU};Pv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'@AK0No\W Right & rt) const
>Hic
tH {
_&XT
=SW} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{tu* ="d= }
%ia/i : 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Mn7 y@/1 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。
wI
#_r_ 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。
}qc[ysDK] 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。
QD+dP nZu 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。
w<J$12
"p+ 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?
2(5wFc 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:
`2J6Dz"W }f^K}*sK$5 template < class Action >
3i?{E^ class picker : public Action
&hB~Z(zS! {
?.v!RdM+ public :
S%Pk@n`z] picker( const Action & act) : Action(act) {}
[k@D}p
x // all the operator overloaded
Gw~^6( Qu } ;
ok-sm~ bp n4> Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>`5iq.v 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
n2Dnpe: +_Fsiu_b template < typename Right >
5|r3i \ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8$v17 3 {
UG
Fx return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9D(M>'Bh }
^^jF*)DT@ @2CYv> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G/Kz_Y, 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。
| (v/>t ?
4qN>uW= template < typename T > struct picker_maker
qk~QcVg {
+SrE typedef picker < constant_t < T > > result;
1^}()H62} } ;
}C2I9Cl template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
#n{wK+lz {
5>KAVtYvc typedef picker < T > result;
/B|#GJ\\3 } ;
#c+N}eX{ KKGAk\X 下面总的结构就有了:
YDi_Gl$ 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。
oxPOfI1%] 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。
v^[tK2&v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.{5)$w> 至此链式操作完美实现。
wCMsaW g}ciG!0 xfkG&& 七. 问题3
z ]o&^Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
TkWS-=lNH0 K&BlWXT template < typename T1, typename T2 >
}YU#}Ip@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X2dTV}~i {
u-OwL1S+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%+gze|J }
{'"A hiR/ 73Mh65 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
r$k
*:A$% o$d; Y2K template < typename T1, typename T2 >
F8_pwJUpf- struct result_2
P%'bSx1 {
~UK)
p;| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fR6ot#b } ;
:Q+rEjw+ M(b'4 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?
MukPY2[Am 这个差事就留给了holder自己。
aNn < NW nLto=tNUO >9+@oGe(E template < int Order >
87~. |nu class holder;
]hF[f|V template <>
Bwb3@vNA class holder < 1 >
%L/Wc,My {
ppb]RN|) public :
k L*Q}) template < typename T >
S;+bQ. struct result_1
*N\U{)b\ {
Vfg144FG' typedef T & result;
;lW0p8 } ;
0u'2f`p* template < typename T1, typename T2 >
9S=9m[#y' struct result_2
hS*3yCE"8 {
zoC/Hm typedef T1 & result;
Y<w2_ +( } ;
yHr/i) c template < typename T >
K JPB- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ln[R}qD {
SQ>.P return (T & )r;
*Z|!%C }
#OJ^[Zi< template < typename T1, typename T2 >
S$BwOx3QF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2~R"3c+^ {
Z(/jQ=ozQ return (T1 & )r1;
!fzqpl\ze }
R/ l1$} } ;
ouVR[w>V kn+`2-0 template <>
jl3RE|M\< class holder < 2 >
;OPz T9 {
ws?p2$ Cla public :
GG(rp]rgl template < typename T >
U+~0m!|4 struct result_1
{(ey!O {
uO,90g[C/R typedef T & result;
3<m"z9$ } ;
1k{ E7eL template < typename T1, typename T2 >
W $?1" F. struct result_2
eoTOccb! {
`o/tpuI typedef T2 & result;
<\X4_sdy } ;
1ReO.Dd`R template < typename T >
A3$
rPb8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%9{4g-> {
mOGcv_L return (T & )r;
:!g|0CF_ }
:V}8a!3h template < typename T1, typename T2 >
,6i67!lb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
c{|soc[# {
#(ANyU(#e return (T2 & )r2;
=ZzhH};aX }
r A0[ y } ;
a(d'iAU8^ 2x$\vL0 (tyo4Tz1 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> >。
(V{bfDu&h@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
r{>tTJFD(: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{< jLfL1
S3)JEZi return l(i, j) = r(i, j);
1tQZyHc42; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*=@Z\]"? ;&Eu<%y return ( int & )i;
|=jgrm1yj return ( int & )j;
`j_R ?mY 最后执行i = j;
<|
Xf4. 可见,参数被正确的选择了。
$'?CY)h{ jpm}EOq<% VaVKWJg$ rIW`(IG_ ;X|;/@@ 八. 中期总结
zr8 4%_^ 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:
KW+^9&lA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F4kU) i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&rcr])jg[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6NJ La|&n U
NQup;#h 9XobTi3+' ?D57HCd`n \m5:~,p= <C#
s0UX 九. 简化
[RC|W%<Z> 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。
I>L
lc Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jqb,^T|j;m 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:
Zu&trxnNf[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xhg{!w +-*/&|^等
d@,q6R}!MP 2. 返回引用。
JXUO?9 =,各种复合赋值等
hl6al:Y 3. 返回固定类型。
2=F_<Jh|+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
I?bL4u$\ 4. 原样返回。
%b@>riR(y operator,
LO#{ 5. 返回解引用的类型。
-aKk#fd operator*(单目)
mUcHsCszH 6. 返回地址。
<0v'IHlZ8 operator&(单目)
.N/4+[2p( 7. 下表访问返回类型。
/~gM,* operator[]
<pK;D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gJvc<]W8! operator<<和operator>>
"i_tO+ iLv"ZqGrw OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
^4 es 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5>h2WL pA+Qb.z5z template < typename Left >
-lb}}z+/ struct value_return
X903;&Cim {
_I5p
7X template < typename T >
'
nf"u struct result_1
>a_K:O|AJ {
<C${1FO7If typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?G!^|^S* } ;
nez5z:7F g.F{yX] template < typename T1, typename T2 >
F^A1'J struct result_2
+/x|P- {
;h/Y9uYn typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_IT,>#ba } ;
8b6:n1<fn } ;
F^`sIrZvs P5] cEZ n *$ ^ME 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
nU`vj`K
d=lZhqY 下面我们来剥离functor中的operator()
^B1vvb 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{nj\dU 8 hWQ return l(t) op r(t)
A4( ^I
u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%\:.rs^ return op l(t)
aL#b8dCy' return op l(t1, t2)
B: {bmvy return l(t) op
"GZhr[AW return l(t1, t2) op
Ij#%Qu return l(t)[r(t)]
pjjs'A*y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r8Gq\ ^ 6"ZQN)7 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:
1<bSH n9 单目: return f(l(t), r(t));
z^Oiwzo return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z [68ji] 双目: return f(l(t));
<;v{`@\j{ return f(l(t1, t2));
J
)@x:,o 下面就是f的实现,以operator/为例
~POe0!} #H7(d T struct meta_divide
l9P~,Ec4'' {
ukG1<j7. template < typename T1, typename T2 >
1AoBsEnd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
dQ;rO$co {
M}38uxP return t1 / t2;
^@{'! N }
^0X86 } ;
G
V0q? &w/aQs~ 这个工作可以让宏来做:
r}*2~;:pW $R7d*\(G #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u7a4taM$d template < typename T1, typename T2 > \
9%\q* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;h 以后可以直接用
.bL{fBTT~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LR9dQ=fHS 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
T(ponLh (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。。。)
`33h4G %o^'(L@z 6pr}A 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
OaU$ [Z'8 &?zJ|7rh@| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@iWIgL class unary_op : public Rettype
Q#:,s8TW[ {
To=1B`@- Left l;
(`>4~?|+T public :
oX?2fu- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FA4bv9:hi v,p/r)E template < typename T >
9O}YtX2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,YH^jc {
p1X
lni%= return FuncType::execute(l(t));
Ev$?c9*> }
o`G'E& [lyB@) 6. template < typename T1, typename T2 >
<V>vDno\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tYmWze.j {
S~Nx;sB return FuncType::execute(l(t1, t2));
C7q bofoV }
of{wZU\J+9 } ;
L & PhABZ LuQ=i`eXx /!7m@P|&D 同样还可以申明一个binary_op
B;7L: 299; N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#kma)_X class binary_op : public Rettype
m"+9[d_u {
xx9qi^
Left l;
tLV9b %i( Right r;
yt_?4Hc" public :
o{zo-:>Jp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p|AIz3 S'TF7u template < typename T >
A"S}) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7CwG(c/5 {
M[TgNWl/[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
;Iv)J|* }
7i6-Hq UyK|KL template < typename T1, typename T2 >
JrCm >0g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fz>J7(Y.j {
dc%+f return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Is?0q@ }
6ng
.
= } ;
qIO)Z DSET!F;PG Kw-E%7gh4c 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
^5"s3Qn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
W@pVP4F0xM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e ~*qi&,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。
VN`2bp>5I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
SjG=H% 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。。。
{\lu; b! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O`|'2x{[O 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)
-?'u"*#1, 下面是修改过的unary_op
m=j7 vb ds7I .Q' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2ht<" class unary_op
dwJ'hg {
{!6!z, Left l;
qZA?M=NT?
Ibpk\a?A{ public :
G9}[g)R* Mx$VAV^\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9\Yj`,i5 xPsuDi8u template < typename T >
htMpL struct result_1
ogjm6; {
H={fY:% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T#er5WOH } ;
lR;<6 1 ht4LRFi template < typename T1, typename T2 >
\{NeDv{A struct result_2
>JC.qjA {
3-LO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~u}[VP } ;
i"|'p/9@q &o:ZOD. template < typename T1, typename T2 >
/ ^!(rHf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mn
8A%6W {
DB%=/ \U return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3(vI{[yhT }
4*m\Zoq> E})PNf; template < typename T >
C{Aeud #5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y>Nlj%XH {
.KRh59yg return OpClass::execute(lt(t));
D~2,0K }
#lV&U m,)Re8W- } ;
(Dc dR:/= N}.h_~6 inR8m 4c]P 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
hQHV]xW 好啦,现在才真正完美了。
h2uO+qEsu 现在在picker里面就可以这么添加了:
x ?Q;o+2v jY$|_o.4 template < typename Right >
ap_(/W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q(a6@6f"kD {
YZ/mTQn_D return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KX`MX5?x }
5/neV&VcB 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。
V3F2Z_VH2 p[g!LD HM ^rk !m]76=@ >I!dJH/gj 十. bind
a=C?fh 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。
uXK$5" 先来分析一下一段例子
Yxi.A$g <0&];5
on _K/h/!\n int foo( int x, int y) { return x - y;}
: @YZ6?hf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i,b>&V/Y$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#(XP=PUj 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。
3MkF 我们来写个简单的。
=o+t_.)N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lqwc:%Y:_ 对于函数对象类的版本:
g($ y4~# N2q'$o template < typename Func >
nA%-< struct functor_trait
MPM_/dn- {
UW)k]@L typedef typename Func::result_type result_type;
Pm"
,7 } ;
gqGl>=.m 对于无参数函数的版本:
]sbu9O ^"f #[Ns\%Ri0 template < typename Ret >
:)mV-(+o struct functor_trait < Ret ( * )() >
t'R&$;z@b {
]FsPlxk6 typedef Ret result_type;
1/j}VC } ;
$Fr$9 jq& 对于单参数函数的版本:
Eepy%-\ W 4 )^8/ template < typename Ret, typename V1 >
y{"8VT) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L88oh&M {
lD 9'^J typedef Ret result_type;
syBYH5 } ;
/Xn I> 对于双参数函数的版本:
cBc6*%ZD !k%Vw18 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hM+nA::w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JnPA; 1@/ {
bzB9u& typedef Ret result_type;
[R& P.E7w' } ;
rS6iZp, 等等。。。
E)>6}0P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]$KH78MTW 5?6ATP:[ template < typename Func >
-u)06C*39 struct func_return
W\FKAvS {
WS2TOAya) template < typename T >
g[:5@fI#* struct result_1
a Se.]_ {
T>W(Caelq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.>h|e_E } ;
^VoQGP/cl >;0z-;k6 template < typename T1, typename T2 >
N=:yl/M struct result_2
!"p,9 {
#YhKAG@| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
saYn\o"m } ;
:t9(T?2 } ;
H6e^"E D~8f6Ko"m /T*{Mo{B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
vC+mC4~/( Q7`zrCh template < typename Func, typename aPicker >
.8fOc.h8h class binder_1
W6~<7 {
ou96
P<B Func fn;
Gz^g!N[ aPicker pk;
RC\TPG/8! public :
ib uA~\5 :i?Z1x1` template < typename T >
U3A>#EV struct result_1
+.[#C5 {
gy~M]u{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:n>:*e@w% } ;
r\_aux^z o<T>G{XYB template < typename T1, typename T2 >
dI'C[.zp[ struct result_2
e`8z1r {
gY;N>Yq,C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vjbot^W9 } ;
6U# C
;?%2dv2d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q;5aM%a` &[JI L=m5 template < typename T >
`M"b L|[R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p4(- {
p72+:I return fn(pk(t));
E/AM<eN }
}{E//o:Ta template < typename T1, typename T2 >
[xM07%: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-7;RPHJs {
~+^,o_hT return fn(pk(t1, t2));
p|Z"<
I7p( }
_czLKbcF } ;
m0/J3 EYG&~a>L* uyAhN 一目了然不是么?
cS{ l2}E 最后实现bind
j:U>V7Kn3~ h_y<A@[P} ChGwG.-%L template < typename Func, typename aPicker >
_v]I6<!5U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Gs*ea'T) {
C:gE
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1&wZJP= }
t41\nTZr -YSn 3= 2个以上参数的bind可以同理实现。
+$8hTi, 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。
5nf|CQH6? 0@3g'TGl 十一. phoenix
9YB~1M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\^':(Gu4o lWnV{/q\X for_each(v.begin(), v.end(),
TSE(Kt (
C8NbxP do_
>+1^X eeS [
c WK@O> cout << _1 << " , "
o{>hOs
& ]
VO++(G) .while_( -- _1),
zA-?x1th& cout << var( " \n " )
t"RgEH@ )
X2sK<Qluql );
zA( 2+e 7 APK@Oq 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:
r+$ 0u~^ 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
SHz& o[u operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
eb.`Q+Gb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{SK8Mdn kl2]#G( x40R)Led template < typename Cond, typename Actor >
Mzxz- cE class do_while
P\SD_8 {
QC ?8 Cond cd;
oHeo]<Fbv Actor act;
'fK_J}+P public :
:~6%nFo template < typename T >
AZ!G-73 struct result_1
|Zkcs]8M! {
!K`;fp! typedef int result_type;
@,zBZNX
y } ;
$o]suF;3 dqd Qt_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B%'Np7 zU1rjhv+ template < typename T >
QHtpCNTVb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,wZ[Y
3 {
xB9^DURr\ do
7g(rJGjtg {
Hi.JL act(t);
>@]E1Qfe }
e(!a~{(kq% while (cd(t));
7d'@Z2%J0 return 0 ;
|k?,4
Pk }
Qy4AuMU2 } ;
@X4;fd Za=<euc7 :Z1_;`>CT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yd>kJk^~/ 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。
Z\dILt:#z 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。
XUMCz7&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。
Or6'5e?N 下面就是产生这个functor的类:
9';0vrFeM 3OM\R%M *?\2Ohp template < typename Actor >
_#N~$ class do_while_actor
n,xK7icYNQ {
1l1X1 Actor act;
vLpE|QZ s public :
~(hmiNa; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
D(Xv shQ |mci-ZT template < typename Cond >
5|H?L@_9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vz@QGgQ9~2 } ;
~Bu~?ZJmd X>*zA?: G. <9K9K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C'zMOR6c 最后,是那个do_
tx5@r; -U;s,>\) KZD&Ih(vC class do_while_invoker
,[cWG)- {
E}"&?oY public :
%M'"%Yn@(y template < typename Actor >
X}p4yR7' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BAzqdG {
^!kvgm<{$ return do_while_actor < Actor > (act);
1b_->_9 }
k$I[F<f } do_;
Dw.>4bA. B5tJ|3! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,ew<T{PL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
",~3&wx 最后来说说怎么处理break和continue
EE%OD~u&9# 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。
IP{Cj= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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