一. 什么是Lambda
Fb^,%K: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`Wu.wx 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,
||#+ ^p7G (o!i9) K# h7{RE >x${I`2w class filler
#$JY&!M {
_p%@x:\ public :
t#7owY$^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~\Udl } ;
mnM$#%q;% ];Y tw6A V.w!]{xm 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:
|L6 +e* VpB+|%@p *4g:V;L @Cl1G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k'K 1zUBj }Q_ }c9? W<H<~wf# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#a!qJeWm0 K}Lu1:~ %Pk@`t (3
JjHQn=3AJ 二. 战前分析
OZno 3Hn 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。
xOc&n0}% 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
\C`2z]V% t,qz%J&a CPu~^ik for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`YK#m4gc /* --------------------------------------------- */
0|~3\e/QV vector < int *> vp( 10 );
Oy yE0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?I 7hbqQd /* --------------------------------------------- */
C oO0~q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Kk/cI6`W /* --------------------------------------------- */
't3nh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fCi1JH; /* --------------------------------------------- */
`^
uX`M/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
h5@JS1cY /* --------------------------------------------- */
\PK}4<x} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u=sZFr@m[ 6"La`}B(T8 j6BFh=?D =T|m#*{.L 看了之后,我们可以思考一些问题:
f/g-b]0 1._1, _2是什么?
'];=1loD 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。
Q}]RB$ZS 2._1 = 1是在做什么?
kSO:xS0 _N 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。
?^
`EI}g 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。
Med0O~T% ?yAjxoE~? tnC,1HV0[ 三. 动工
{_X&{dZLX 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
D<xDj#Z~1 $~:|Vj5iZ\ d7v_> x$24Nc1a' template < typename T >
vkW]?::Cfd class assignment
X&.LX {
hi9@U]H# T value;
CR`}{?2H public :
R TeG\U assignment( const T & v) : value(v) {}
,%,.c^- template < typename T2 >
9C\@10 D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Xldz&&@ } ;
KgEfhO$W 4 UnN~ X8(WsN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mjbV^^> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f=nVK4DuZ ~9dAoILrl G0v<`/|>} go5l<:9 class holder
BY??X= {
HH'5kE0;d public :
|1Pi`^ template < typename T >
s
F3M= uz assignment < T > operator = ( const T & t) const
]nQ(|$rW
{
^I6GH?19>e return assignment < T > (t);
3H@29TrJ+ }
IsP!ZcV; } ;
ph=U<D4 bd3q207> z|i2M8 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
XB\n4|4 .l~g`._ static holder _1;
*]* D^' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+AL(K: -LEpT$v| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5gY9D!;:0D 而不用手动写一个函数对象。
O@? *5 - x]gp5 Ixv/xI -gb'DN1BG 四. 问题分析
S$Fq1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
^ot9Q 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Zcxj.F(, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KZ/2#` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g(F? qP_K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
i{6wns?KMj |iB
svI: 五. 问题1:一致性
2V =bE- 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"3:TrM$|A
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$7bux1L f)!7/+9> struct holder
%R LGO& {
P};GcV- //
uM('R;<^ template < typename T >
?FwjbG< T & operator ()( const T & r) const
Af7&;8pM {
M]M(E) *5 return (T & )r;
wT-@v,$ }
@2)ImgK[ } ;
^Ts8nOGMh 2Jc9}|, 这样的话assignment也必须相应改动:
dX5|A_Ex 9>HCt*|_8 template < typename Left, typename Right >
/V)4B4 class assignment
TGu]6NzyZ {
<Z8^.t)| Left l;
]*JH~.p Right r;
6`;+| H<$ public :
HVK./yqy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LjMhPzCp template < typename T2 >
|!H@{o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}?XNA.Wz } ;
keL!;q|r-) ?tFsSU 同时,holder的operator=也需要改动:
I6Mr[#* UIi`bbJ template < typename T >
mL[Y{t#N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*IBCThj {
u3@v return assignment < holder, T > ( * this , t);
e&J_uG }
qI#ow_lL# 6b9&V` 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。
3Mt Alc0xp 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x$Tf IFy =
~^
return l(rhs) = r;
MJ0UZxnl 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 ]v]^Y'? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;m cu(J h`b[c.% template < typename Tp >
gtV*`g class constant_t
3&z.m/ {
rE&+fSBD const Tp t;
f6zS_y9gn public :
JW-!m8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
F(#~.i template < typename T >
AV*eGzz` const Tp & operator ()( const T & r) const
m5rJY/ {
J{bNx8.& return t;
#Bgq]6G2 }
KK4"H]!. } ;
.WT^L2l% f:|O);nM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hXx. 下面就可以修改holder的operator=了
{r2fIj~V
KL\]1YX template < typename T >
a#G]5TZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cPm-)/E)i {
S|?Ht61k return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N"wp2w }
%1jApCJ *.ZU" 5e 同时也要修改assignment的operator()
DR w;.it2 &33.mdBH template < typename T2 >
.a *^6TC. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j}$Up7pW
现在代码看起来就很一致了。
wz(D
}N5 >hbT'Or@ 六. 问题2:链式操作
{#'M3z= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ee?+IZ H7| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
'fkaeFzOl 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ie%_- 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
X ?l F,p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r(::3TF%#q |U4t 8 template < typename T >
I{0bsTp; struct result_1
oK3aW6 {
78i"3Tm)w typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Hz6yy* } ;
mv+K!T6 J$Qm:DC5 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:
O#5ll2? , JUP template < typename T >
p* struct ref
(ATCP#lF {
8K/o / typedef T & reference;
q4rDAQyPO } ;
>7^+ag~& template < typename T >
&G"r>,HU struct ref < T &>
&RP}w%I1 {
\1p5$0z typedef T & reference;
f YuM`O } ;
^sjL@.'m$N j2/3NF5& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sUP!'Av 6(X5n5C template < typename T >
>.-$?2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t9Nu4yl {
*(4TasQu return l(t) = r(t);
Y/1,%8n }
GqrOj++> 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
A|esVUo<3^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9IRvbE~2 _\tGmME37 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
GK/Q]}Q8pZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r4D6I, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-MqWcB9& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7q] @Jx9 最后的布局是:
k9^Vw+$m Add
#Rkld v' / \
d$G<g78D Divide 5
@}e'(ju%R / \
DB>Y#2j4h _1 3
.u_k?.8| 似乎一切都解决了?不。
XFg.Z+ # 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。
0kD8w j% 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。
Yv`8{_8L 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:
$qx&\@O |= frsf~? template < typename Right >
R;XR?59:. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B!(t<W8cu Right & rt) const
ffQ%GV_ {
BU="BB/[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
epH48 )2 }
.2b) rKo~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
G D$jP? 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。
Z-{!Z;T)z 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。
(&6C,O~n^. 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。
/I'n] 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。
Y,bw:vX 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?
9o7d3 ir) 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:
#f'(8JjY 3PonF4 template < class Action >
$J |oVVct class picker : public Action
!vQ!_|g1 {
1@ j>2>i public :
I>27U<PX picker( const Action & act) : Action(act) {}
>t"]gQHtx // all the operator overloaded
jj)9jUz } ;
!k&~|_$0@ [LonY49 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
id-VoHdK 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Hr$oT=x[ MGO.dRy_ template < typename Right >
c#G]3vTdE picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/)i)wxi {
T$]2U>=<J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/p
[l(H }
8i;N|:WdH v}IP%84 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:*M\z3`k 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
r<oI4px 6bg+U`&g template < typename T > struct picker_maker
0NSn5Hq {
0;)6ZU typedef picker < constant_t < T > > result;
|zu>G9m } ;
7[-jr;v template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v.1= TBh {
(oxe\Qk typedef picker < T > result;
lxK_+fj
q } ;
~zz |U!TG ru`;cXa, 下面总的结构就有了:
T^a {#B functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
13Z6dhZu picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
hh"0z] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
);h\0w>3 至此链式操作完美实现。
qD\%8l.]Z (nrrzOax co3H=#2a 七. 问题3
4(4JQ(5 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=tcPYYD F$ .j|C1a template < typename T1, typename T2 >
$UjSP ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2LYd
# !i {
lkg-l<c\J return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
F!>K8 q }
1A-8,) YeJ95\jf 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
g]xZ^M+ 6\,^MI template < typename T1, typename T2 >
t%z7#}9$ struct result_2
IQ{Xj3;?y {
3i(k6)H$4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
MatC2-aV1 } ;
bT-G<h*M wZa;cg.-q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(r[<g*+3 这个差事就留给了holder自己。
U>;itHW/ ?<frU ,{ oQ;f`JC^ template < int Order >
/^[)JbgB class holder;
H>XbqIkL@ template <>
5 J|;RtcR class holder < 1 >
gSj-~kP {
w#mnGD public :
|V9%@
Y? template < typename T >
;(0:6P8I struct result_1
`A
<yDy {
UxicqkX typedef T & result;
xN"KSQpu } ;
\Di~DN1 template < typename T1, typename T2 >
pjj
5 struct result_2
)dL?B9d: {
rF0zGNH typedef T1 & result;
^RWt } ;
*vAOUqX`x template < typename T >
g&0GO:F` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-N\{QX1Yd {
K[sM)_I return (T & )r;
x}x@_w }
}2c}y7B,_ template < typename T1, typename T2 >
b$R>GQ?# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P)ZSxU {
jZ
D\u% return (T1 & )r1;
aJ)5 DlfLR }
V2FE|+R%g } ;
bOz\-=au LVEVCpp@ template <>
<$yer)_J!k class holder < 2 >
,IJ Nuu\ {
.hJ8K#r public :
_SP
u`=~K template < typename T >
3sZK[Y|ax struct result_1
Jj6kZK {
tiE+x|Ju" typedef T & result;
|16
:Zoq } ;
VvF&E>fC template < typename T1, typename T2 >
X3m?zQbhv struct result_2
*Ra")(RnDK {
wO!hVm,Ta typedef T2 & result;
{hg$?4IyQ } ;
c&Zm>Qo[
template < typename T >
g?$9~/h :; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G>RYQ{O {
$GO'L2oLwn return (T & )r;
^p7( }
rb tV,Y template < typename T1, typename T2 >
4P~<_]yf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\~)573' {
\34|9#*z- return (T2 & )r2;
%|,<\~P }
nIi_4=Z
} ;
QNJG}Upl Uqpvj90sw 4a @iR2e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
twu6z5<!-= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ppnj.tLz;r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,?d%&3z<a 8_,ZJ9l; return l(i, j) = r(i, j);
<C>i~<`d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_(z"l"l=$ iE Oyc59 return ( int & )i;
B7 PmG
f)b return ( int & )j;
W_
6Jl5] 最后执行i = j;
7}x-({bqy 可见,参数被正确的选择了。
]Cz16e&=2 aBI]' D; 8Cqs@<r4Od "|G,P-5G" *"CvB{XF&Z 八. 中期总结
lhI;K4# 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:
|K_B{v. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
f!J^vDl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6'%]6"&M4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
e"CLhaT )g --=w3 aOD"z7}U VxFy[rP ``<1Lo@ \fz
j fZ1n 九. 简化
5VTbW 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。
Zb}PP;O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g7P1]CZ} 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:
<di_2hN 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
i`SF<)M( +-*/&|^等
31*6 ;( 2. 返回引用。
Fq9[: =,各种复合赋值等
E&+^H
on 3. 返回固定类型。
6-=_i)kzq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
u
.2sB6} 4. 原样返回。
W$JA4O>b operator,
B~NC 5. 返回解引用的类型。
~/U0S.C operator*(单目)
CN=&Je%I 6. 返回地址。
\$C4H operator&(单目)
f$>orVm%. 7. 下表访问返回类型。
m#nxw operator[]
cBI)? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yx2.7h3 operator<<和operator>>
}SV3PdE v/czW\z 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。
4cQ5E9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mvgm o Flxo%g}; template < typename Left >
`0^i
# struct value_return
Ng"vBycy {
Z ~(XyaN template < typename T >
RNdnlD#P struct result_1
Ln_l>X6j51 {
j1F+, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_")h
%)f } ;
hQm4R]a m=MT`-: template < typename T1, typename T2 >
0'hx w3# struct result_2
\Wc/kY3& {
%d0S-. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
XX-T", } ;
.e"Qv*[^ } ;
(g m^o{ X^Y9T`mQ} pCmJY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kMl< S7a6ntei 下面我们来剥离functor中的operator()
C):d9OI? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y^=oYL *?D2gaCta return l(t) op r(t)
5S]P#8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`5-#M/J return op l(t)
? ~Zrd return op l(t1, t2)
M@g
gLW return l(t) op
JJ?ri, return l(t1, t2) op
wWw/1i:|' return l(t)[r(t)]
k_n{Mss'9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
n ;5?^Un% LtztjAm. 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:
+&,\ J9'B 单目: return f(l(t), r(t));
PAwg&._K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[T]qm7
? 双目: return f(l(t));
O{#Cddt:r return f(l(t1, t2));
[\9(@Bx 下面就是f的实现,以operator/为例
kA<r:/ iwJ-<v_:h struct meta_divide
F[=lA"F^ {
X&s\_jQ template < typename T1, typename T2 >
xqWrW) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$pfe2(8 {
M3@fc,Ch return t1 / t2;
8.Ef 5-m }
?gwbg* } ;
m=\eL~h ev%t5NZ 这个工作可以让宏来做:
MD4 j~q\g 1IQOl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+Z&&H'xD template < typename T1, typename T2 > \
z%3"d0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
= )l: ^+q 以后可以直接用
"!Oh#Vf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DUKmwKM"k 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
yr9A0F0 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
|C6(0fgWd ICbdKgLz 0aTbzOn& 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
G\N"rG = 7]xz8t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qm8n7Z/ class unary_op : public Rettype
C.)&FW2F_ {
Bb[e[,ah Left l;
gDNTIOV public :
csX*XiDWm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gQd=0"MV d<GG( template < typename T >
q\t>D
_lU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*DCNu{6 {
i?_D]BY4 return FuncType::execute(l(t));
x]><}!\<& }
s.`%ZDl@Y 5'c+313 lm template < typename T1, typename T2 >
Ya&\ly
/i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
# 1dTM- {
B%rr}Ro1e return FuncType::execute(l(t1, t2));
H"GE\ }
Be>c)90bO_ } ;
O<Sc.@~ _HHJw""j VWA -?%r 同样还可以申明一个binary_op
2PP-0
E BdB` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q`p}X&^a class binary_op : public Rettype
dbT^9: Q {
}:9|*m<$t Left l;
?sf2h:\N Right r;
oj(A`[ public :
D*T$ v
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wdcryejCkr S5E,f?l template < typename T >
OZB}aow typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.A"T086 {
K~y9zF{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
TaQ "G }
9Ajgfy> $Y 4ch ko template < typename T1, typename T2 >
gc2|V6( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y6<0% {
u5XU`! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
OU.9 #|q U }
1|~#028 } ;
5lHN8k=mm2 snTJe[^d IJ_'w[k 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
Pvg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Ro'4/{}+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^I'Lw 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。
)>/j&>% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
^tg6JB;s 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。。。
!: EW21m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Qk~0a?#y5 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)
$-fj rQ 下面是修改过的unary_op
0bPJEEd k$0|^GL8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$O~F>.* class unary_op
K+7yUF8XP {
,LW(mdIe( Left l;
s9_`Wrg? /[nZ#zj!3 public :
cEdz;kbUM *<.WL"Qhl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Yn$>QS 4 SD|4ybK>d template < typename T >
c5iormb"# struct result_1
m.HX2(&\3 {
-@ UN]K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k;K>
,$F } ;
z%}CBTm ]cLEuE^& template < typename T1, typename T2 >
C6D=>%uY struct result_2
liCCc;&B; {
RQ*|+~H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!4 4mT'Y } ;
#.MIW*== TRySl5jx@ template < typename T1, typename T2 >
:_fjml/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s;-78ejj7 {
+YQ~t,/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
FU]8.)`G }
hk7(2j7B XUQW;H template < typename T >
oieQ2>lYh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~.4W,QLuD {
u"#6_-0y return OpClass::execute(lt(t));
o&hKg#nO83 }
J:g<RZZ1 B~V<n&< } ;
A"\P&kqMV \N`fWh8& MAwC\7n+X 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9*-pden
l 好啦,现在才真正完美了。
J3lG"Ww 现在在picker里面就可以这么添加了:
iL7-4Lv# 9&O#+FU template < typename Right >
aeuf, # picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
VW{aUgajO {
<4l.s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Qr|N) }
I8<Il^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Giy3eva2 (E"&UC[ e9z$+h 8m/FKO (r B&4fYpn 十. bind
e?^\r)1
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。
3r~>~ueZ 先来分析一下一段例子
PmPyb>HK=P HO%E-5b9 bxd3
int foo( int x, int y) { return x - y;}
9:9N)cNvfX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?$30NK3G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bk\dy7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
;xW8Z<\- 我们来写个简单的。
#Dj"W8'zh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aW`:)y&f 对于函数对象类的版本:
zmy4tsmX 0v_6cYA template < typename Func >
8X}^~ e struct functor_trait
#;\L,a|>* {
MO));M) typedef typename Func::result_type result_type;
vHs>ba$" } ;
0%;N9\ 对于无参数函数的版本:
Cbgj@4H F:[7^GQZ{ template < typename Ret >
ou<S)_|Iu struct functor_trait < Ret ( * )() >
N`,7 FI} {
HZQDe& typedef Ret result_type;
kP!%|&w; } ;
Tm%$J 对于单参数函数的版本:
fs2mN1 XPHQAo[(s template < typename Ret, typename V1 >
itqQ)\W struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
90 {
1KeJd&e typedef Ret result_type;
egZyng
pB } ;
V;>9&'Z3 对于双参数函数的版本:
s"I-YFP%c R4#;<) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
CTh1+&Pa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]^iFqQe {
|_l<JQvf`E typedef Ret result_type;
0OleO9Ua } ;
A5CdLwk 等等。。。
i&A{L}eCr: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.+{nA}Bc EpRXjz template < typename Func >
K(-G: | struct func_return
Zvd ;KGO(a {
r+imn&FK8 template < typename T >
g8%MOhg struct result_1
4mEzcwo' {
>X;xIyRL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=]=B}L` } ;
fp.!VOy tP}Xhn` template < typename T1, typename T2 >
%iK%$ struct result_2
Pk$}%;@v {
W0VA'W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kVV\*"9y } ;
fC=fJZU7$ } ;
<T(s\N5B= ;V|M3 l%^h2
o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
o `b`*Z 6!4';2Q template < typename Func, typename aPicker >
0L!er%GM class binder_1
(3e;"'k {
WuBmdjZ Func fn;
*<B)Z aPicker pk;
xCR;
K]! public :
]XmQ]Yit whV&qe;sw template < typename T >
gsW=3m&` struct result_1
Z6 t E{/ {
?RZq =5Um& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k%{ l4 } ;
/6Y0q9 R
^HohB template < typename T1, typename T2 >
}BA9Ka#% struct result_2
]b}B~jD {
CkRyzF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[?;`x&y~y } ;
TcR=GR*cJ =hJfL}&O3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+2-
qlU 6kP7 template < typename T >
4BHtR017r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\M+MDT& {
gdOe)il\ return fn(pk(t));
0LS-i% 0 }
{?w"hjy template < typename T1, typename T2 >
MK omq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BqQ] x'AF {
||R0U@F, return fn(pk(t1, t2));
/rqqC(1 }
qpoquWZ } ;
- o4@#p> > \^Ep>Pq`] 9X!ET! 一目了然不是么?
h8em\<; 最后实现bind
[.{^" <Z< a@Mq J=<L B,4q>KQA template < typename Func, typename aPicker >
b2G2 cL-( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g4Y) Bz {
iOl%-Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
' Q\ @19 }
:*#rRQ>t ^)|&| 2个以上参数的bind可以同理实现。
A_@I_V$ 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。
FH4u$g+ kmIoJH5 十一. phoenix
{nTG~d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]y.Rg{iv VF\{ra; for_each(v.begin(), v.end(),
l`DtiJ?$$0 (
Y=9qJ`q do_
F@<O;b#Ip [
i[PvDv"n cout << _1 << " , "
it~Z|$ ]
5bXHz5i .while_( -- _1),
r)Or\HL cout << var( " \n " )
WPtMds4 )
J`W-]3S# );
8}bZ[ -H`\?
R 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:
]\7lbLv 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
9MT? .q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JfbKf~g 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`N$!s7M Tj&'KF8?L #$FY+` template < typename Cond, typename Actor >
n"iNKR>nW class do_while
CldDr<k3 {
Mxo6fn6-46 Cond cd;
N ,+(>?yE Actor act;
*
flW L public :
r?\|f:M3 template < typename T >
)AJ=an||5 struct result_1
wEE2a56L- {
GYd]5`ri typedef int result_type;
EA6t36|TX } ;
+GYS26 W+.{4K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
inZi3@h)T jM]d'E?ZLA template < typename T >
ALfiR(! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wrabyRjK {
ka#K
[qI do
t}VwVf<K {
6%E~p0)i% act(t);
nx B32 }
Q{[@`bZB while (cd(t));
Lbsr_*4t return 0 ;
_|X7
n~ }
zi
}(^~Fe } ;
iTu0T!4F )%qtE34` Z2#`}GI_m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l0Y?v 4 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。
VRtO; F 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。
IO"hF 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。
gJh}CrU- 下面就是产生这个functor的类:
2
Kla8 Ssf+b!e] MQJ%He" template < typename Actor >
nS.2C>A class do_while_actor
9KyZEH;pY {
BRa{\R^I Actor act;
9_UN.] public :
+bUW!$G do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-TTs.O8P|< x#mtS-sw2Q template < typename Cond >
>fH*XP>( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vr 4O8# } ;
;%WdvnW N
xFUO0O3 (N0sE"_~I5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O:e#!C8^ 最后,是那个do_
E M Q4yK dMV=jJ%Y bK4&=#Zh class do_while_invoker
x,\!DLq:p {
R*bmu public :
4sIXO template < typename Actor >
NI.`mc6Xd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{fU?idY)c {
qp&4 1 return do_while_actor < Actor > (act);
`|EH[W&y }
Pw{"_g } do_;
krjN7& @1g&Z}L
o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
SO3cY#i
z" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+xp*]a 最后来说说怎么处理break和continue
_B[WY 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。
:6D0j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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