一. 什么是Lambda
ZS&>%G 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7OuzQzhcK 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@/_m $ ?4>uGaU\ #=@H-ZuD7 +/
s2;G class filler
[MLJs-* {
0-Z
sV3I& public :
Z{-x}${ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Zx$q,Zo< } ;
+LBDn"5 ,K4*0!TXP [4qCW{x._ 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:
Xc)V;1 %f??O|O3 h M{&if ~{69&T}9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Arvxl(R\4 i>=d7'oR "p]F q, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Qa*?iD _D{zB1d\0 r=57,P(:Ca K&1o!<| 二. 战前分析
u=j|']hp#& 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。
2hB';Dv 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
Mou@G3 +Smt8O<N Q2^~^'Yk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\1`L-lz /* --------------------------------------------- */
<(|No3jx vector < int *> vp( 10 );
`v2]Jk< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4a'O#;ho /* --------------------------------------------- */
DGfhS` X sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?Q$LIoR /* --------------------------------------------- */
/48W]a}JS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%cIF() /* --------------------------------------------- */
z^(6>U
? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2kv%k3Q{ /* --------------------------------------------- */
.-kqt^Gc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PqOy"HO , $;g'z!N m]g"]U: oECM1'=Bf 看了之后,我们可以思考一些问题:
aFkxR\x
6% 1._1, _2是什么?
!sF! (u7 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<9za!.(zu 2._1 = 1是在做什么?
OBF3)L] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
}h+_kRQ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
w8~J5XS g 4n&k F[aow$",+} 三. 动工
b0\'JZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&p?Oo^ H<$.AC\zn 84PD`A bYzBe\^3q3 template < typename T >
c[=%v]j:u class assignment
.aRL'1xHl {
hl4@Y#n T value;
OL+!,Y public :
6~ g:"} assignment( const T & v) : value(v) {}
!*46@sb: template < typename T2 >
>.R6\>N% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S 6sSdo'
} ;
4fDo }~ 'pE %'8R |pIA9/~Z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L_+0[A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Dl862$_Q Lh=~3 WY@x2bBi 9"yBO` class holder
=k4yWC5- {
/Vpd*obMB public :
DdI7%?hK template < typename T >
!'14mN#A assignment < T > operator = ( const T & t) const
DSwF
} {
h]Zc&&+8{ return assignment < T > (t);
$s2-O!P? }
Q*TxjE7K
} ;
D3^[OHi~a 7R\!'`]\M Tb-`0^y&X1 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
'e6W$?z C9-9cdW
H static holder _1;
4'BzW Z;_a Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ixJUq o 9X&Xs/B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>/"XX,3 而不用手动写一个函数对象。
%EPqJ(T ~qNpPIrGr (l22p
YQR*?/?a 四. 问题分析
RJs_ S 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。
(4V1%0 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。
{d$S~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X.0/F6U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dE5DH~ldV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;{|a~e?Y H+zn:j@~L 五. 问题1:一致性
\Rn.ug 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?|
ErC~,5dj;n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q}jbk9gM5 f}4c#x struct holder
,8uu,,c {
;U<)$5 //
f5a%/1? template < typename T >
0:G@a&Lr T & operator ()( const T & r) const
1at$_\{.( {
Fm}O,= return (T & )r;
81a&99k# }
4~a0
} ;
Pyi PhOJe \3q{E",\>@ 这样的话assignment也必须相应改动:
m@JU).NKCS Pi?*rr5WZ template < typename Left, typename Right >
KGUpXMd^Z class assignment
v >3ctP{ {
>ge-yK 1 Left l;
7>{edNy!, Right r;
#},]`"n\ public :
M
O5fu! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K! /E0G& template < typename T2 >
./<3jf : T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9szE^kHS9 } ;
)I+1 b
!U SU#
S' 同时,holder的operator=也需要改动:
if5Y!Tx?G 5*buRYck0 template < typename T >
@6*<Xs
= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
17D167\X {
}sy3Mrb return assignment < holder, T > ( * this , t);
LWbWj ^ }
MC#bo{Bq3- |iM*}Ix- 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。
?vRz}hiy 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z-4A`@p Cu;X{F'H return l(rhs) = r;
q1dYiG.-Z 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。
5, Yk5?l<' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v,>F0ofJ aic6,>\!' template < typename Tp >
{>FA ~}cX. class constant_t
&P3B {
0'97af const Tp t;
=< CH( 4! public :
d;#9xD' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.M>u:,v template < typename T >
RAE|eTnna const Tp & operator ()( const T & r) const
Q X@&~ {
j{_MDE7N return t;
M/V
>25` }
SO p%{b } ;
e^'?:j M`?/QU~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\f66ipZK* 下面就可以修改holder的operator=了
ip5s'S~ 6\o.wq template < typename T >
tu!u9jVv assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
SgXXitg9+ {
r.ajw&J2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y_/Kd7,\~ }
[F/x U 9: ~,TH 同时也要修改assignment的operator()
$E7yJ|p{ F$ h/k^ template < typename T2 >
McsqMI6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
* n!0 现在代码看起来就很一致了。
^|sxbP q=nMZVVlF( 六. 问题2:链式操作
E #ys-t 42 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z<,gSut'Y 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。
B8s|VI 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。
mOX I"q]p 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。
c7rYG] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jilO% " q',a7Tf: template < typename T >
8%xtb6#7M struct result_1
[2\`Wh:%P {
)i!)Tv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9q8
rf\& } ;
vY;Lc JR<R8+@g_ 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:
,}2j
Fb9z4 %ANPv = template < typename T >
r*p%e\ 3 struct ref
Gc 8 {
zIAMM typedef T & reference;
15eHdd d } ;
rLKDeB template < typename T >
z:fhq:R( struct ref < T &>
U_8I$v-~ {
d?{2A84S typedef T & reference;
'\_)\`a| } ;
nVM`&azD 73<iK]*c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qJ!oH&/cD e5XikLu template < typename T >
?,8b-U#A1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ah<f&2f {
blPC"3}3Vd return l(t) = r(t);
Ol-'2l }
<%Rr-, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Fh/C{cX9g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=H?Nb:s G?_,( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
5g5pzww _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,pG63&?j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C9iG`? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`fV$'u 最后的布局是:
#62ww-E~ Add
T
a[74;VO / \
@"EX%v. Divide 5
*oWzH_ / \
=N0cz% _1 3
=~S
似乎一切都解决了?不。
o{Ep/O` 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。
uJ y@ 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。
$Yxy(7d7w 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:
d!X?R} ]s SoIT template < typename Right >
HWU{521 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ZT8j9zs Right & rt) const
Oxvw`a# {
A&7jE:Ew return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?d0Dfqh_ }
:)yM9^<D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^KF'/9S 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。
CyU>S}t 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;8XRR: 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。
lpM{@JC 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。
UmuFzw^ 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?
fh3
6 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:
$3Ia+O m{yON&y template < class Action >
syfR5wc class picker : public Action
qs b4@jt+ {
>dGYZfqD public :
j%h
Y0
picker( const Action & act) : Action(act) {}
sP
|i' // all the operator overloaded
CUG<v3\ } ;
tSYnc7 ]mh+4k?b Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}.vy|^X 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
s#fmGe"8 9|m L template < typename Right >
iau&k`b` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R}Y=!qjYE= {
zK92:+^C return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"8]170 }
c 1GP3 B;Z^.3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
f5-={lUlIS 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
FHC7\#p/9Z T}TP.!0E template < typename T > struct picker_maker
u5_fM*Ka {
5b'S~Qj#r$ typedef picker < constant_t < T > > result;
*S4P'JSY } ;
&$Lm95 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
iT"Itz-^# {
*)1z-rH` typedef picker < T > result;
y^rg%RV } ;
F)w83[5_d c53`E U 下面总的结构就有了:
"U.=A7r 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。
AF}"
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。
*ZGN!0/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0}V'\=F454 至此链式操作完美实现。
y<b0z\ Y5CE#& DPx,qM#h5O 七. 问题3
J;`~
!g 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。
<hbbFL}|% U8KY/!XZ template < typename T1, typename T2 >
[
_$$P* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>xKRU5 {
SI9hS4<j return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0Kk*~gR? }
pH[lj8S h)vTu%J: 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:
Se`N5hQ oUSG`g^P(M template < typename T1, typename T2 >
8|GpfW3p2 struct result_2
WV
U9NmvE {
1n"X?K5;A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&L]*]Xz; } ;
!y?hn$w0 #O+]ydvT 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#^ #i]{g 这个差事就留给了holder自己。
ZtoE=7K Rp*t"HSaAW ^nF$<#a template < int Order >
PEIr-qs%D class holder;
dDbC0} x/ template <>
!e `=UZe1 class holder < 1 >
<GRf%zJ {
9A(K_d-!H public :
Nk4_! template < typename T >
UD`Z;F struct result_1
Kj
8 W {
f :5/y^M& typedef T & result;
5#\p>}[HG } ;
u_8 22Z template < typename T1, typename T2 >
iGk{8Da< struct result_2
{B.]w9 {
y3]"H( typedef T1 & result;
A#:
c } ;
mU$7_7V~ template < typename T >
vKC&Qi ; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%Qz`SO8x? {
;%alZ return (T & )r;
v6\2mc. }
TWEqv<c template < typename T1, typename T2 >
;@
X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
J*X.0&Toc {
J9.p8A^^2 return (T1 & )r1;
E(_I3mftm }
nk
9 K\I
} ;
re J?38( 0 _}89:- template <>
x{V>(d'p class holder < 2 >
|7x^@i9w {
[frD
L) public :
R} 9jgB template < typename T >
KB*=a struct result_1
EsB'nf r {
2(//slP typedef T & result;
$yFuaqG`Wo } ;
KocXSh U template < typename T1, typename T2 >
{WOfT6y+ struct result_2
G5J ZB7C {
%esZ}U typedef T2 & result;
(1j$*?iGA } ;
L"6/"L template < typename T >
"mDrJTWa typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t~K!["g {
4(GgaQFO? return (T & )r;
WCT W#<izm }
`Kw8rG\]: template < typename T1, typename T2 >
RmV/wY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kQl cT"R {
=w$"wzc return (T2 & )r2;
%E7.$Gj% }
z2V8NUn } ;
rOr1H! [W=S8> 6_K#,_oZ 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> >。
aEdJ ri 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S_VncTIO 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z*)Y:tk)b W<]Oo ] return l(i, j) = r(i, j);
T8TsKjqOZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.x?zky^ Ny7=-]N4{" return ( int & )i;
nL07^6( return ( int & )j;
Le:mMd= G 最后执行i = j;
qq3Qd,$Z 可见,参数被正确的选择了。
U]EuDNkO{ zRE8299%z 0+y~RTAVB ,bp pM <O)X89dFM 八. 中期总结
u4M2Ec 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
C{i;spc!bi 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#]a51Vss 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vek:/'sj3p 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JK]tcP IBNQmVRrI TIWLp %<#3_}"T| ^*ezj1 UMi`u6# 九. 简化
gIM'bA<~ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
)u )$ `a 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a:^Gr% 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:
}cK~=@7tK 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8|qB1fB +-*/&|^等
C5PBfn<j 2. 返回引用。
nC.2./OwMf =,各种复合赋值等
!v4j`A;% 3. 返回固定类型。
=*:_swd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!"x7re 4. 原样返回。
#iU8hUbo operator,
?r E]s!K 5. 返回解引用的类型。
ig_<kj;Vd operator*(单目)
OPt;G,$ta 6. 返回地址。
IgR"euU operator&(单目)
{AL9o2 7. 下表访问返回类型。
akCo+ @ operator[]
hd
;S>K/C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
q(tGbhQ operator<<和operator>>
P(gVF|J? :htq%gPex9 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
O:=|b]t 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J1Ki2I= S O:V|Tfj template < typename Left >
^N2M/B|0 struct value_return
BS,5W]ervE {
,ibPSN5Ca template < typename T >
ssyd8LC# struct result_1
o),6o'w( {
1mVVPt^6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
hn\Q6f+ } ;
K_+;"G oSA*~ N: template < typename T1, typename T2 >
b801OF struct result_2
LUDJPIk {
|~bR.IA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
DMcxa.Sd! } ;
[kuVQ$) } ;
YyJ{ Z'*Z@u3 87pXv6'FQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
YaNH.$.: #W%)$kc 下面我们来剥离functor中的operator()
L}jF#*Q% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vG<pc_ak ?9gTk
\s?R return l(t) op r(t)
%V(N U_o return l(t1, t2) op r(t1, t2)
uJam
$V return op l(t)
~l*?D7[o return op l(t1, t2)
hUT^V( return l(t) op
z1'FmwT return l(t1, t2) op
~@4ZV return l(t)[r(t)]
6%\Q*r*N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l/png: MYhx'[4[3 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:
xBRh!w 单目: return f(l(t), r(t));
{`H<=h__ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M9s43XL(& 双目: return f(l(t));
I' ! r return f(l(t1, t2));
$ ~,}yh; 下面就是f的实现,以operator/为例
<{cNgKd9 JYg% ~tW' struct meta_divide
7*>S;$ {
:`Uyn!w template < typename T1, typename T2 >
oO#xx)b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
mo;)0Vq2l {
p>:ef<.i return t1 / t2;
G=Hf&l }
z{@R.'BD } ;
H\| ]!8w5Z K/2. 1o;9 这个工作可以让宏来做:
{;&B^uz
] UIf ZPf= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JS/M~8+Et template < typename T1, typename T2 > \
)Ab6!"' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
q1f=&kGX~ 以后可以直接用
sp=OT-Pfp DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!0ce kSesr 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
Y8%0;!T (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
|/;U)M Q'|0?nBOY OpK.Lsd0y 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
8wII{FHX +:> J Z$
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+%Lt". o class unary_op : public Rettype
`s`C{|wv {
/}w#Jk4pD Left l;
y7JZKtsFA public :
?Ml%$z@b? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h@~:(:zU$ Il{^
j6 template < typename T >
[6; N3?+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
69C8-fF0[I {
hI|/>4< return FuncType::execute(l(t));
,{?q^" }
&:c:9w n$XdSh/ template < typename T1, typename T2 >
y !<'rg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ieo|%N{' {
F&QTL-pQW return FuncType::execute(l(t1, t2));
3ar=1_Ar }
K DYYB6| } ;
{)V? R >*dQqJI kDzj%sm! 同样还可以申明一个binary_op
*me,(C xMDrE? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*O@sh class binary_op : public Rettype
4E=0qbt8 {
\Z)#lF|^ Left l;
4!l
sk:R Right r;
?fK^&6pI public :
FXx.$W binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hCzjC|EO~ #(%t*"IY; template < typename T >
)n7|?@5U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|l|_dn {
9W*.lf return FuncType::execute(l(t), r(t));
V43nws"4 }
D@8jGcz62
RT%x&j template < typename T1, typename T2 >
V:
^JC>6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\\jIl3Z {
;rd6ko return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\bhOPK>w }
9~@<-6jE3b } ;
J &!B|TS S|"Fgoj r fNkuX-om 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
C"6Amnj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L@w0N)P<!{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
)`w=qCn1 Y 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。
Zta$R,[9h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I[#U`9Dt 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
9Z&?R++? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/ZHO>LNN| 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
||uZ bP@ 下面是修改过的unary_op
~&1KrUu& *^'wFbaBO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ezp<@'0ZT class unary_op
!#q{Z>H` {
hM~eJv Left l;
><[|
G9 U.: sK* public :
A j,]n>{ ],n%Xp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a`#S|'oatC 0pD
W _ template < typename T >
1h2H1gy5I3 struct result_1
Qh\YR\O {
m$,,YKhh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Rab#7Q16Q8 } ;
'9qn*H`' /I`3dWL template < typename T1, typename T2 >
1t+%Gv^sK struct result_2
tJ"az=? {
@0$}?2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qNpu}\L } ;
h1#S+k 5.wiTy template < typename T1, typename T2 >
lr WLN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
34SA~5 {
[g#s&bF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sxo;/~.p }
u+i (";\ lX"b N=E?! template < typename T >
sTkIR5Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<
kz[:n: {
jo)6
%w] return OpClass::execute(lt(t));
i3\~Qj;1 }
cf)J ) t:>x\V2m } ;
y_*n9
)Ct 8W;2oQN7 Zd[OWF 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
nTs/Q V 好啦,现在才真正完美了。
i2*d+?Er 现在在picker里面就可以这么添加了:
V$(/0mQV( , ;%yf? template < typename Right >
iX%[YQ | picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[EgW/\35 {
g5y;?fqJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
JkU1daTe }
r'p =`2= 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。
7:TO\0]2n B oqJ
'<7S^^ax
O}C)~GU ,^ 7 CP 十. bind
zie=2 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。
<W*xshn 先来分析一下一段例子
g` [` P@ 7S<UFj X D) 8? int foo( int x, int y) { return x - y;}
zI^Da!r. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
L]I3P|y_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cD2+hp|9 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。
&Yf",KcL*I 我们来写个简单的。
'a#mViPTQ) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f"Vgefk 对于函数对象类的版本:
A " S/^< WS:5MI,OL template < typename Func >
-f9]v9|l struct functor_trait
UQI
f}iR {
MS*G-C typedef typename Func::result_type result_type;
Z19m@vMsIP } ;
2+.18"rvi 对于无参数函数的版本:
"Z T.k5Z _yv Luj template < typename Ret >
OR4!YVVQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
j)by }} {
y\'P3ihK typedef Ret result_type;
\~#WY5 } ;
EB!daZH, 对于单参数函数的版本:
(?3[3w~ SdJ/4&{ ! template < typename Ret, typename V1 >
)DT|(^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9JnY$e<& {
=X-Tcj?3g typedef Ret result_type;
%WGuy@tL } ;
ZCYS\E7X 对于双参数函数的版本:
&:3Z.G $*\L4<( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R?pR xY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!^y y0`k6 {
jQ=~g-y typedef Ret result_type;
_U0$ =V } ;
{q3:Z{#>7 等等。。。
f:wd&V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c0ez/q1S v+=k-;- template < typename Func >
<&<,l58[c struct func_return
r?A|d.Tl {
G[h(xp?,l template < typename T >
:!Ig- +W struct result_1
l-Nly>~ {
iev>9j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bs8[+Ft5 } ;
hoQ7).> BFVAw template < typename T1, typename T2 >
B$vr'U
struct result_2
zl%>`k!> {
6X)@ajGWg~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yz\c5 } ;
!kL> ,O>/ } ;
* R d#{Io7 6CCbBA ^"i~DC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+fNvNbtA 'dJ/RJ~ template < typename Func, typename aPicker >
G7@O`N8' class binder_1
&:5\"b {
tX%`#hb?s Func fn;
k?6z_vu aPicker pk;
feX^~gM public :
j1-,Sqi r$(~j^<s template < typename T >
=f1B,%7G+5 struct result_1
hs+kr?Pg` {
T
vtm`Yk\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{9LWUCpsf } ;
Bs;|D PdeBDFWD template < typename T1, typename T2 >
Dyg?F
)6 struct result_2
;V5yXNQ {
~1kXUWq3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k2 Q
qZxm! } ;
5x8+xw3Eh XYEv&-M`?w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9z>z3,ftN EME.h&A\G` template < typename T >
>\Sr{p5KR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mXzrEI {
%Ym^{N return fn(pk(t));
o<i,*y88 }
x@>&IBiL template < typename T1, typename T2 >
n_nl{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fJAnKUF) {
\qh*E#j return fn(pk(t1, t2));
^aZAw%K }
>~nF= } ;
58tVx'1y t*XN_=E$f FFKGd/:! 一目了然不是么?
\ I`p|&vG 最后实现bind
wzCUZ1N9q u3 0s_\ 28.~iw template < typename Func, typename aPicker >
tBATZ0nK`Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Gi2$B76< {
zDTv\3rZ4X return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
xdvh-%A4 }
&>g'$a<[ 0k,-; j, 2个以上参数的bind可以同理实现。
790-)\:CY 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
r|Z5Xc O$u"/cwe* 十一. phoenix
O1&b]C# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^wb:C[r!V p[AO'
xx for_each(v.begin(), v.end(),
eLD|A=X? (
ufV!+$C)is do_
bi4f]^hQz [
A]0:8@k5 cout << _1 << " , "
*J|(jdu7 ]
{LHR!~d}5f .while_( -- _1),
(~~w7L
s cout << var( " \n " )
"es?= )
4NN$( S-W );
7nq3S <S75($ 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:
An*~-u9m 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
`Z"Q^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~@ jY[_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\b=Pj!^gwb s*/ bi
W yS(}:'`r template < typename Cond, typename Actor >
!~]<$WZV class do_while
}Ew hj>w {
q#w8wH" Cond cd;
gKz(= Actor act;
$d S@y+ public :
zq+o+o>xo template < typename T >
u9+kLepOT struct result_1
uDw.|B2ui {
g-c ;}qz typedef int result_type;
0+Ta%H{ } ;
bHLT}x/Gw G7!W{;@I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]?O2:X @Jm7^;9/ template < typename T >
)a@k]#)Skm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5tjP6Z`!9` {
W&(k!6<x do
!-`Cp3gqHr {
*]hBGr#6 act(t);
7>iU1zy }
m7EcnQf while (cd(t));
E%oY7.~- return 0 ;
j~j jX }
-=s(l.?Hm5 } ;
O,aS`u & 2{-ZD ,(u7 Z6\+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Twn4lG4~ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
8UC xnf# 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
)-*5v
D 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
jls-@Wl 下面就是产生这个functor的类:
(Yo>Oh4 RrUBpqA .#02
ngh template < typename Actor >
['8!qr class do_while_actor
_@S`5;4x {
xGTP;NT_H Actor act;
ljl^ GFo public :
@36u8pE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
z[`@}}Q Zo1,1O template < typename Cond >
;XM{o:1Y[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F}Vr:~ } ;
2'=T[<nNB ifN64`AhRX uqz]J$ 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+}DPL{^ 最后,是那个do_
X7k.zlH7T iq(
)8nxi N?Lb class do_while_invoker
>pUtwIP {
=UyLk-P
w public :
jw-0M1B template < typename Actor >
PkI:*\R do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
87hq{tTs] {
&0f5:M{P return do_while_actor < Actor > (act);
%v20~xW:o }
9z6XF]A } do_;
y;/VB,4V (o3
Iy 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jKt7M>P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l;o1 d-n] 最后来说说怎么处理break和continue
(#+^&1 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。
2eMTxwt*S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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