一. 什么是Lambda
h%TLD[[/jr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%v{1#~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,
Ly7!R$X H-I{-Fm ~zF2`. ,
ECLqs% class filler
oq$w4D0Z {
(e9fm|n!)| public :
y bQP E/9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8:thWGLN } ;
(PRBS\*G D. Kqc 6;+jIkkD) 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:
0/ !,Dn LnFWA0y yfEb
W%o|0j\1GU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cSK&[>i)4 3~Qd)j"< f<<rTE6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,%W<O. XV>&F{ inAAgW#s} =P`~t<ajB 二. 战前分析
\:v$ZEDJ> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
7NL%$Vf 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
d-B7["z, S&(^<gwl ^$-Ye]< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r?A|d.Tl /* --------------------------------------------- */
G[h(xp?,l vector < int *> vp( 10 );
A&,,9G< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]|U-y645 /* --------------------------------------------- */
ECcZz. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l&W;b6L /* --------------------------------------------- */
bk<FL6z
z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
KrcgIB8X /* --------------------------------------------- */
A6{b?aQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B= X,7 /* --------------------------------------------- */
#yW\5) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o>?*X(+le ~@4'HMQ FT89*C)oD &|Np0R 看了之后,我们可以思考一些问题:
jb[!E^'&> 1._1, _2是什么?
;%!B[+ut" 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。
DC Q^fZ/ 2._1 = 1是在做什么?
` ;)ZGY\ 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。
Jblj^n?Bm 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。
wRtZ`o ,v9f~qh <>Y?vC 三. 动工
&dR=?bz-A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
iv&v8;B q,%:h`t\ ? _g1*@pA hhI)' $ template < typename T >
jrMe G.e=D class assignment
}uY!(4Rw {
VDbI-P&c T value;
P"_$uO( 5x public :
}
JiSmi6o assignment( const T & v) : value(v) {}
qO@@8/l template < typename T2 >
~9\zWRh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
][;G=oCT } ;
Kw5Lhc1V #1.YKo a%vrt)Gx 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
nFRsc'VT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:5fAPK2r< %|"g/2sF[G k\`S
lb1 NbRn*nb/T class holder
*G5c |Y {
1.U`D\7mb public :
Ts$@s^S] template < typename T >
E=]4ctK assignment < T > operator = ( const T & t) const
ut2~rRiK {
q,>?QBct* return assignment < T > (t);
YDC&u8 }
gI]GUD- } ;
qe$^q :G5uocVk \e3`/D 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:
^:=f^N=^ %G3(,Qz static holder _1;
je/!{( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;]sYf ``U^COD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mLk(y* 而不用手动写一个函数对象。
>rsqH+oL !g!5_| 0k,-; j, 790-)\:CY 四. 问题分析
2";SJF'5\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a2 +~;{?g 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。
!h[VUg_8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
XFVV},V
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
lj=l4 &.i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*l&S-=] 5Por "&% 五. 问题1:一致性
]b/S6oc6 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?|
5N[9
vW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Z;l`YK^- Ev"|FTI/ struct holder
_ *f {
``VW;l{ //
@%ip7Y]e template < typename T >
RoGwK*j0+ T & operator ()( const T & r) const
W,^W^:m-x {
-_C#wtC return (T & )r;
Gq<X4C#| }
D]G)j } ;
VZ&
A%UFC '(GiF 这样的话assignment也必须相应改动:
.xhK'}l[ $Fkaa<9;P template < typename Left, typename Right >
.iMN,+qP class assignment
#>=j79~ {
rKH:[lKm Left l;
C)'q
QvA Right r;
`
|IUGz public :
r}#\BbCv;7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z!;1i[|x template < typename T2 >
BVsD(
@lX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
fA/m1bYxg } ;
(Rt7%{* ~S,p?I 同时,holder的operator=也需要改动:
zaTb~#c_ @yd4$Mv8% template < typename T >
]?O2:X assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@Jm7^;9/ {
)a@k]#)Skm return assignment < holder, T > ( * this , t);
5tjP6Z`!9` }
W&(k!6<x !-`Cp3gqHr 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。
*]hBGr#6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7>iU1zy ;9o;r)9~ return l(rhs) = r;
[/s&K{+c 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。
gz2\H} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5DOBsf8Jo i%e7LJ@5AW template < typename Tp >
nOx4<Wk& class constant_t
~'37`)]z {
!q"W{P const Tp t;
wo_,Y0vfB public :
fb8%~3i> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vAY,E=&XvM template < typename T >
Y!iZW const Tp & operator ()( const T & r) const
1f",}qe; {
}_=eT] return t;
_iNq"8>2 }
WJ<^E"^ } ;
(=D&A<YX lj+u@Z<xA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W>-Et7&2 下面就可以修改holder的operator=了
w 4[{2 !*- >;:9B template < typename T >
4DZ-bt' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*5 w{8 {
Y0?5w0{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
()&~@1U }
R.=}@oPb CLvX!O(~ 同时也要修改assignment的operator()
l
Va &" y.KO :P?5{ template < typename T2 >
rZ8`sIWQt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ODZ|bN0> 现在代码看起来就很一致了。
W9NX=gE4 lHgs;>U$ 六. 问题2:链式操作
Xpzfm7CB/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
cGjPxG; 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。
McB[|PmC 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。
{G?N E 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。
Zd"^</ S 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:
]C~gc N('&jHF template < typename T >
n:MdYA5,m struct result_1
6@DF {
/Q,mJ.CnSR typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J:V?EE,\- } ;
jy-{~xdg[ 6{=\7AY 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:
d!eYqM7-G "DYJ21Ut4 template < typename T >
U&O:
_>~ struct ref
N-lkYL-%\j {
sr8cYLm5R typedef T & reference;
98^V4maR: } ;
t!RiU ZAo template < typename T >
5\z`-) struct ref < T &>
SdD6 ~LS {
wI(M^8F_Mf typedef T & reference;
Xh56T^,2 } ;
*}P~P$q% Gz.|]:1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H%D$(W 21"1NJzP template < typename T >
F'0O2KQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t5 G9!Nn {
X&kp;W return l(t) = r(t);
G^ :C+/) }
l\i)$=d&g 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。
(+0v<uR^D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
gEjdN. =>-Rnc@ 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
Mo^ od< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-B +4+&{T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0Vx.nUQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nr<4M0tIp 最后的布局是:
!r<pmr3f@7 Add
=E.wv
/ \
@;"|@!l| Divide 5
E>K!Vrh-L / \
V:joFRH9 _1 3
7
qS""f7 似乎一切都解决了?不。
_bNzXF 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。
7Op>i,HZk\ 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。
>7 ="8 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:
CB^U6ZS v/ _ template < typename Right >
Hm*/C4B` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r]6C Right & rt) const
|:gf lseE {
*WuID2cOI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{tWf }
V-BiF>+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
m^zUmrj[ 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。
6e|*E`I 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。
HAa;hb 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。
*}*FX+px) 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。
?{ryGhb ~ 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?
z:wutqru 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:
%%[LKSTb x<ZJb template < class Action >
-Fe?R*-g class picker : public Action
#pnI\ {
)P
sY($ & public :
Bx<
<~[Ws} picker( const Action & act) : Action(act) {}
lNYt`xp // all the operator overloaded
@u6B;)'l } ;
a!v1M2> t7aefV&_, 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。
HMNLa*CL' 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:
2fL;-\!y( H*PSR template < typename Right >
Y^wW2-,m picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8)_XJ"9)G {
bE !G JZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_z|65H }
JkbQyn Yo6*C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|IzPgC 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。
[<@.eH$hU/ + R~'7*EI template < typename T > struct picker_maker
&OH={Au {
Fww :$^_ k typedef picker < constant_t < T > > result;
W:pIPDx1=! } ;
pOIJH =# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cQ
R]le%( {
k5'Vy8q typedef picker < T > result;
p$]3'jw } ;
o6.^*%kM' :74y! 下面总的结构就有了:
3[Qxd{8r functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
T4Pgbop picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{8W'%\!=
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
m;GCc8 至此链式操作完美实现。
wfLaRP ?^al9D[:lz *Q
"wwpl? 七. 问题3
Mh]Gw(?w 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
-lY6|79bF <Zmg# template < typename T1, typename T2 >
1~NT.tY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qm/22:&v5 {
V_ .5b&@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q+{xZ'o"Z }
A P?R"% D2Kp|F; 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
tEvut=k' *0Skd template < typename T1, typename T2 >
vApIHI?- struct result_2
G[uK -U {
M P Y[X[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<L8'! q} } ;
oqO(PU @@Kp67Iv 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8V`WO6* 这个差事就留给了holder自己。
EE06h-n s &5B'nk" vXrx{5gz template < int Order >
YYBDRR" class holder;
(c=6yV@ template <>
\ C+~m class holder < 1 >
1#< '&Lr {
7x|9n public :
Ot_]3:`J~ template < typename T >
6]WAUK%h struct result_1
|\pj;XU {
h+g_rvIG* typedef T & result;
t%/&c::(6 } ;
JcsHt; template < typename T1, typename T2 >
Z&+ g;(g struct result_2
/[
5gX^A {
On9A U:\ typedef T1 & result;
6*78cg Io } ;
FXG]LoP template < typename T >
"c%0P"u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+>6iYUa {
gwuI-d^ return (T & )r;
o,\$ZxSlm }
:+^lJ&{U template < typename T1, typename T2 >
*K8$eDNZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LM<qT-/qs {
l*(8i ^ return (T1 & )r1;
)l C)@H} }
O`IQ(,yef } ;
'T*&'RQr dVtG/0 template <>
pZ.ecZe/ class holder < 2 >
NvceYKp: {
S6Q public :
-">;-3,K template < typename T >
vxBgGl struct result_1
e:DCej^z {
oM>l#><nq typedef T & result;
~D j8z+^ } ;
oGnSPI5KGC template < typename T1, typename T2 >
we//|fA< struct result_2
cJ=6r
: {
$f
<(NM6? typedef T2 & result;
]nn98y+ } ;
S%;O+eFYb template < typename T >
i
&nSh ]KK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iy.p n {
{L{o]Ii?g return (T & )r;
_}Ac n$ }
=7=]{Cx[ template < typename T1, typename T2 >
Ju@c~Xm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EH J.T~X {
t\dN DS return (T2 & )r2;
:D5Rlfj }
L\J;J%fz. } ;
b|:YIXml ~g]Vw4pv I3L<[-ZE 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> >。
Ua: sye 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gD@){Ip 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lgL%u K) BA:VPTZq return l(i, j) = r(i, j);
N)X3XTY 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IVY]Ek EG~ Woym/[i return ( int & )i;
I^-Sb=j?Z return ( int & )j;
NIry)'" 最后执行i = j;
0
1rK8jX 可见,参数被正确的选择了。
03X1d- i>`%TW:g X'Xx"M ^}=,g ~Fcm[eoC 八. 中期总结
\';gvr| 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:
Ty?cC** 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q6luUx,@m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_1\v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_
]ipajT D#C~pdp $bR~+C eu-*?]&Di [q[Y~1o/&H P/eeC" 九. 简化
BL}\D;+t 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
IFL*kB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&DX! f 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
EI%89i`3^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A}9`S6 @@ +-*/&|^等
)*J^K?!S 2. 返回引用。
0v?"tOT! =,各种复合赋值等
%J?xRv! 3. 返回固定类型。
Q(?#'<.# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
kVMg 1I@ 4. 原样返回。
&U#|uc!+ operator,
QZ 5. 返回解引用的类型。
YK'<NE3 4 operator*(单目)
n b?lTX~ 6. 返回地址。
.|70; operator&(单目)
|0b`fOS 7. 下表访问返回类型。
I+!0 O operator[]
kgP0x-Ap 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aB&&YlR=n< operator<<和operator>>
f}P3O3Yv& !*N@ZL&X OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Bnxm HGP#& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
F^;ez/Gl gR;i(81U template < typename Left >
^jZbo{ struct value_return
N~)_DjQP5 {
FTUv IbT template < typename T >
LU%E:i| struct result_1
yR{3!{r3( {
f.$af4
u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0'C1YvF } ;
dR,fXQm @RKryY) template < typename T1, typename T2 >
q>+k@>bk@ struct result_2
|)v,2 {
]{@-HTt typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
( Erc3Ac8 } ;
Kw ]= } ;
%7.30CA|# hHnYtq bq*eH (qx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\_f(M| on`3&0,. 下面我们来剥离functor中的operator()
6LIJQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HIZe0%WPw Kn1a>fLaJ_ return l(t) op r(t)
E ~<JC"] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0M[EEw3 return op l(t)
lRFYx?y return op l(t1, t2)
`d}2O%P return l(t) op
ukyZes8o K return l(t1, t2) op
2c*GuF9(0 return l(t)[r(t)]
x s|FE3:a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`X&gE,Ii /a4{?? #e 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:
XW]tnrs 单目: return f(l(t), r(t));
8{sGNCvU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_-g&PXH 双目: return f(l(t));
#@Jq~$N| return f(l(t1, t2));
Ad_hKO 下面就是f的实现,以operator/为例
M8(t'jN 4H&+dRI" struct meta_divide
eng'X-x {
+23xev template < typename T1, typename T2 >
U>N1Od4vTO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N<}5A% {
T_4/C2 return t1 / t2;
,k3FRes3 }
ISvpQ 3{)s } ;
0 kW,I ]}Yl7/gM1} 这个工作可以让宏来做:
"4{r6[dn wf<M)Rs| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}BP;1y6-r template < typename T1, typename T2 > \
$=4QO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0L52#;?Si" 以后可以直接用
]c'A%:f< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T6=u P)!K 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
a&? :P1$ (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。。。)
. $vK&k jse&DQ S)@j6(HC4 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
sXFZWj}\ |yPu!pfl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I; rGD^ class unary_op : public Rettype
Cp0=k {
F:S}w Left l;
S?2>Er public :
=T7.~W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y.p;1" oEpFuWp%A template < typename T >
VI*$em O0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l*G[!u {
X"%gQ.1|{j return FuncType::execute(l(t));
yJIscwF }
1$h,m63) vnuN6M{ template < typename T1, typename T2 >
Ig{0Z"> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f3y=Wxk[ {
c-sfg>0 ^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
}Zp,+U*" }
|2A:eI8 ^ } ;
SOIN']L|V[ do'GlU oMC 'LDQgC*% 同样还可以申明一个binary_op
\s\?l(ooq" wUJcmM; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P]C<U aW'! class binary_op : public Rettype
G' 1'/ {
x]j W<A Left l;
UJ2U1H54h Right r;
1< ?4\?j public :
S3J^,*' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n+ M <\ 6ik$B template < typename T >
'~ 47)fN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.T`%tJ-Em {
<:CkgR$/{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
))Za&S*< }
g<qaXv uPvEwq*
C template < typename T1, typename T2 >
<C*hokqqP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{{!-Gr {
Q+{n-? : return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Nz-&MS }
);YDtGip J } ;
#w=~lq)9 eyxW 0}[ 2~[juWbz 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Pg{J{gn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m]&SN z= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t6t!t*jO 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
K(|}dl: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4skD(au8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
cWm$;`Q#\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
mR)wX 6 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)
NHE18_v5 下面是修改过的unary_op
;9#KeA _ !<F3d`a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\b>]8Un" class unary_op
J[kTlHMD {
0*v2y*2V Left l;
Gq P5Kx+= cz$2R public :
/mZE/>&~, Zwx%7l;C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!5N.B|Nt St^5Byd< template < typename T >
xyxy`qR A struct result_1
Y4YJJYvD {
.RL=xb|[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{4PwLCy } ;
9tnD=A<PS !n%j)`0M template < typename T1, typename T2 >
u1.BN>G struct result_2
~>XxGjxe {
eJX#@`K typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ji="DYtL } ;
R@2X3s: A=>u
1h69 template < typename T1, typename T2 >
D m9sL! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y)<q/ {
to&m4+5?6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[-x7_=E# }
5IG-~jzCLb (V@HR9?W) template < typename T >
4&iCht
= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vKR[&K{Z| {
y_[vr:s5pG return OpClass::execute(lt(t));
I`#JwMU;m }
J~- 4C)
AOx[ } ;
S8gs-gL#Og d d;T-wa} fB,_9K5i 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3$JoDL(Z 好啦,现在才真正完美了。
@%SQFu@FJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
W_ZJ0GuE( @o.I ;}*N template < typename Right >
!_(Tqyg& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W{aY}` {
A %-6`> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`$NP>%J- }
BJ0?kX@ 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。
%|4UsWZ Y9|!+,
XX~,>Q}H= ch]29 hv+zGID7 十. bind
PI<vxjOK` 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。
1YMh1+1 先来分析一下一段例子
2T`!v =R\]=cRbg rM"l@3hP int foo( int x, int y) { return x - y;}
g,Y/M3>( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ap !lQ>p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w*Ihk) 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。
"7`<~>9t. 我们来写个简单的。
L0]_X#s># 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ItCv.yv35 对于函数对象类的版本:
et+0FF
, P|> ~_$W template < typename Func >
?fS9J struct functor_trait
PaN"sf {
NuI9iU typedef typename Func::result_type result_type;
y> (w\K9W } ;
xLn%hxm?, 对于无参数函数的版本:
H[|~/0?K d!{r v template < typename Ret >
q'11^V!0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
Wez5N {
Q=:|R3U/ typedef Ret result_type;
BORA(, } ;
U;I9 bK8 对于单参数函数的版本:
Aa]" t:c.LFrF template < typename Ret, typename V1 >
-.3w^D"l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@|)Z"m7 {
8r!zBKq2~ typedef Ret result_type;
nF/OPd } ;
~_ a-E 对于双参数函数的版本:
$]8Q(/mbK F<w/PMb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
RT5T1K08I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IM+o.@f- {
LIdF 0 typedef Ret result_type;
Hr4}3.8 } ;
O1kl70,`R 等等。。。
L4f3X~8,b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9C i-v/M] cGD(.= template < typename Func >
BPHW}F]X struct func_return
,=N.FS {
Xm2'6f, template < typename T >
rN{ c7/| struct result_1
07 $o;W@ {
xwty<?dRW1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|)G<,FJQE_ } ;
Xx(T">]vJ 3BLq CZ template < typename T1, typename T2 >
M@ZI\ struct result_2
KG5>]_GH {
]s748+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]9,;K;1< } ;
uwBiW } ;
IIqUZJ &"q=5e2 Q5_o/wk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lNBL4yM M#[{>6>iE template < typename Func, typename aPicker >
K4);HJ|= class binder_1
8x{'@WCG% {
bYPK h Func fn;
Ic4H# w aPicker pk;
.>nRzgo public :
8sCv]|cn ],v=]+R template < typename T >
{}Za_(Y,] struct result_1
s|ITsz0,td {
b_):MQ1{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xP,hTE } ;
jNy.Y8E& V470C@ template < typename T1, typename T2 >
qyNyBr? struct result_2
Xs?o{]Fe {
"wHFN>5B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8e|%M } ;
:a)u&g@G H7j0K ~U0 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4a]P7fx- &!
?eL template < typename T >
6MkP |vr6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B93+BwN>95 {
vZoaT|3
G] return fn(pk(t));
w1DV\Ap* }
U b!(H^zu template < typename T1, typename T2 >
O1mKe%'| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,4oo=&
{
bY0|N[g return fn(pk(t1, t2));
o0vUj }
RdML3E } ;
;d9QAN&0} W#sU`T
# Vha7 一目了然不是么?
}AH]
th 最后实现bind
Z)aUt
Srf z]9MM
2+ |H+Wed| template < typename Func, typename aPicker >
LE>]8[f6S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*`RkTcG {
`^y7f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n=ux5M }
5[u]E~Fl} xUistwq 2个以上参数的bind可以同理实现。
Vy,DN~ag 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。
hfy_3} _ "6?0h[uff 十一. phoenix
/~f'}]W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Per1IcN >J>[& zS for_each(v.begin(), v.end(),
%- 0t?/> (
;BIY^6,7e do_
.h4 \Y A [
w:Kl6"c cout << _1 << " , "
q#=(e:aCb ]
NPe%F+X .while_( -- _1),
4Wm@W E cout << var( " \n " )
Tyf`j,= )
7VF LJrt );
YVanW 'y3!fN=h 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:
ITT@, 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
OH(waKq2I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;VO:ph4Aj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<<R*2b kq,ucU%>p e&aWq@D template < typename Cond, typename Actor >
r?
E)obE class do_while
Da&]y {
8q}q{8 Cond cd;
exUu7&*: Actor act;
xjj6WED public :
?oHpFlj template < typename T >
eM?I$eP TN struct result_1
<3C*Z"aQ>| {
-I,$_ typedef int result_type;
wT8DSq } ;
'u |c `,TzQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VZmLS 4E @'!SN\?W8 template < typename T >
T <ET
)D7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&AbNWtCV+G {
*.d)OOpLo do
\ Et3|Iv {
oHn
Ky[1 act(t);
wyO4Y }
}oGA-Qc}B while (cd(t));
y ~!Zg}o return 0 ;
'Xq|Kf ( }
o]M5b;1 } ;
DwE[D]7o 8i#2d1O AogVF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!\.pq 2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
jQ^|3#L\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
R3&Iu=g 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wHMX=N1/ 下面就是产生这个functor的类:
DjQFi '=8d?aeF MXNFlP template < typename Actor >
MJ
[m class do_while_actor
LR.<&m%~. {
41?HY{&2 Actor act;
/zVOK4BqN+ public :
B; h"lv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!/i{l 9c,'k#k template < typename Cond >
YvyNHW& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
mQ26K~ } ;
=Qj{T +V046goX W 9} M?P 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Hp!-248 S 最后,是那个do_
k],Q9 rgtT~$S =BAW[%1b class do_while_invoker
0e ~JMUb {
c"V"zg22 public :
EF}\brD1 template < typename Actor >
r8rgY42 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J({Xg? {
lKp"xcAD return do_while_actor < Actor > (act);
xvl#w }
q" sed] } do_;
-g Sa_8R
D_^
nI: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
VfC <WVYiZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A:N|\Mv2b 最后来说说怎么处理break和continue
O6a<`]F 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。
O-GJ- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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