一. 什么是Lambda
4_-L1WH 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eD|"?@cE 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,
O%f{\Fr TVF:z_M9 'cqY-64CJZ }wZsM[NDB class filler
L[^.pO {
d&lT/S public :
~^PNMZk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\]0#jI/: } ;
E|A~T7G= GX=U6n> L d{`k 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:
?pWda<& ~ike&k{ \D1@UyE `>GXJ~:D[" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\5-Dp9vG \opcn\vW }`aT=_ B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
55ft,a ?<rZ9$ y@SI )&D
H43d[@h 二. 战前分析
{e1sq^>| 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。
22*~CIh~x 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
@;tM R|p X|yVRQ?F` "ZL_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[_`@V4 /* --------------------------------------------- */
?zf3AZ9 vector < int *> vp( 10 );
C~WWuju' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/Ny#+$cfk /* --------------------------------------------- */
??P%. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&fsk ESV0 /* --------------------------------------------- */
hu>wcOt int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SW5n?Qj3- /* --------------------------------------------- */
1,7
}ah_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E:-~SH} /* --------------------------------------------- */
q VavP6I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
96S$Y~G#& WM%w_,Z ~Kl"V%> RY3=UeoF 看了之后,我们可以思考一些问题:
eFotV.T!# 1._1, _2是什么?
NV==[$ (r 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。
W*?qOq
{ 2._1 = 1是在做什么?
aPRMpY-YC3 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。
,L
MN@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。
2`rJ r i3pOGa< \qTp#sF 三. 动工
^*+j7A.n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8kC$Z ) +p&zM3:9w s8 u`v1 [mj=m?j template < typename T >
v
V;]? class assignment
Z78i7k } {
9g#
62oIg T value;
p8"C`bCf public :
F+?i{$ assignment( const T & v) : value(v) {}
!? H:? template < typename T2 >
R+!oPWfb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K7C!ZXw~ } ;
B.KK@ Efoy]6P\ <WnIJum 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,%qP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'+ mI
DC8\v+K df {\O*6 yMzy!b Ky class holder
,\i,2<hz. {
C~?p85 public :
.Wr7*J[V. template < typename T >
[mNu m3e assignment < T > operator = ( const T & t) const
kw} E0uY {
+t&+f7 return assignment < T > (t);
j}K3YfH }
DZ4gp } ;
[z"oi'"fQ x>,wmk5) P: L6Zo-J 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:
ic3Szd^4 F_i"v5# static holder _1;
y |i(~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.r&CIL> Z\]LG4N? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vl6|i)D 而不用手动写一个函数对象。
#T8jHnI B5h)F> &G 7]Hf3]e>/ f`K#=_Kq7 四. 问题分析
L]Xx-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。
t-n'I/^5 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。
XiV
K4sD8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dd;rnev+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XR p60i6f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0v6Z4Ahpo osmCwM4O 五. 问题1:一致性
__1Hx?f 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?|
Cs,Cb2[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
S6C DK: h,-i\8gq struct holder
:8hX kQ {
(CtRU //
1}SON4U template < typename T >
T,Q7 YI T & operator ()( const T & r) const
:oYSvK7> {
!>wu7u- return (T & )r;
EZVgTySd }
^^24a_+2 } ;
QNv5CQ& TEGg)\+D> 这样的话assignment也必须相应改动:
=h?%<2t9< qlg.\H:W~ template < typename Left, typename Right >
[#SO}'1n class assignment
7:=(yBG {
7L6^IK Left l;
Fo5UG2E& Right r;
kmlO}0 public :
0LIXkF3^1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x%T^:R template < typename T2 >
gx eu2HG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
iAPGP-<6 } ;
- K"L6m| M\Wg|gpy 同时,holder的operator=也需要改动:
$]W*;MTI} 7TU77 template < typename T >
cg_tJ^vrY assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Se\iMs {
o/vD]Fs return assignment < holder, T > ( * this , t);
{A%&D^o) }
Uxe]T )(1tDQ`L> 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。
}N,v&B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R!\._m?\h W'E3_dj+ return l(rhs) = r;
uKJo5%> 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。
CPY|rV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
yFDt%&*n^ '~z`kah template < typename Tp >
onS4ZE3B class constant_t
?i!d00X {
V=PK)FJ const Tp t;
p^p1{%= public :
#"H<k(-Cz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N>g6KgX{K template < typename T >
us<dw@P7{ const Tp & operator ()( const T & r) const
bHTTxZ-% {
3.=o }! return t;
@)z?i }
`Cy;/95m } ;
gy#G; 9p 1p SEr6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q%1B4 mF' 下面就可以修改holder的operator=了
EIg:@o&Jj o_ixdnc template < typename T >
THy assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Cs,t:ajP {
3#F"UG2,_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=}e{U&CX }
I=YZ!* f/`
%Rm`YH? 同时也要修改assignment的operator()
i^4i]+ vv`53 Pbw) template < typename T2 >
<c
[X^8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#,!/Cnqis 现在代码看起来就很一致了。
!;Ctz'wz xP'"!d4^i 六. 问题2:链式操作
K2tOt7M! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xR&Le/3+ 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。
Dkg-y9 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。
#g1,U7vv8 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。
K#yCZ2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
i*+N[#yp 8Urj;KkD template < typename T >
Uo|T6N struct result_1
id1gK(F8H {
r#6djs1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3nUC,T%
} ;
-8t&&fIA irGgo-x 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:
h]o{>
|d9 eTY(~J#' template < typename T >
!Bhs8eGr3 struct ref
L@G~9{U> {
,mt=)Ac typedef T & reference;
xK_0@6
} ;
!XF:.| template < typename T >
:HH3=.qAp` struct ref < T &>
e:|Bn>* {
=UZQ` { typedef T & reference;
]%h|ox0 } ;
[|L~" BB *p^*>~i9) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1@^*tffL: ;n/04z template < typename T >
;k,#o!> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}FC(Z-g {
z'k@$@:0XD return l(t) = r(t);
Sfffm$H }
6"GHVFB 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;2,Q:&`
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]_:j+6i |6Qn/N$+f 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
j g(cpo d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
S&Sa~Oq<o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p+xjYU4^C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
OZ Hfd7K4A 最后的布局是:
oP`Qyk Add
`& ]H`KNa / \
o[ 4e_ @E Divide 5
&MP + / \
w(!COu _1 3
w\5;;9_# 似乎一切都解决了?不。
sN@=Ri?\ 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。
kaNK@a=e|/ 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。
R9^RG-x 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:
s.>;(RiJd @-aMj template < typename Right >
3;wOA4ur assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&h;J_Ps Right & rt) const
^wb$wtL(' {
b%UbTb, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N/r8joi# }
jmn<gJ2Of 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$5J~4B"%3 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。
YiTVy/ 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。
c7t . 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。
sf'+; 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。
]Jx_bs~g 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
3KN})*1 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:
5<h:kZ"S^g >vfbXnN template < class Action >
K&TO8 class picker : public Action
]"VxEpqhM {
'zfj`aqc public :
a>BPK"K2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
1ac;6` // all the operator overloaded
"\l#q$1h } ;
yFjjpEpnFt Q<fDtf} Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"4/J4'- 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
9"b =W@ )LjW=;(b template < typename Right >
iJ!p9E*( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2~)r,., {
0E/,l``p return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R}HNi(%" }
w)xfP^M# H.*aVb$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m-MfFEZ 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。
2HF_kYZ }MW+K&sIh template < typename T > struct picker_maker
>A ?,[p`< {
.[C@p`DZ typedef picker < constant_t < T > > result;
\??20iz } ;
T!Z).PA# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
p{oc}dWin {
#Mrc!pT]xy typedef picker < T > result;
s1%th"e
[ } ;
7'idjcR t lpTq\; 下面总的结构就有了:
I7Xm~w!{qk 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。
8Ao pI3 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。
7 L$\S[E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X}_Gk5q* 至此链式操作完美实现。
.1A/hAdU "-:-!1;Ji Fu[<zA^ 七. 问题3
/uJ(W 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kKz>]t"A rIQ%X`Y template < typename T1, typename T2 >
B*AB@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s&F&
*5W {
_Z_R\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1}ws@hU }
);=0cnr3 G?<uw RV 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
FG)(,?q lkJ"f{4f template < typename T1, typename T2 >
}}u16x}*n struct result_2
k]9+/$ {
\IO<V9^L typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
KuZZKh } ;
^"] ]rZ) =+w!fy 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?
$nr=4'yZ 这个差事就留给了holder自己。
{iYrC m[_ m"GgaH3, _@OS,A template < int Order >
Hd57Iw class holder;
a[@Y> template <>
(CInt_dBw~ class holder < 1 >
B,U|V {
/_1q)`NYy public :
t 09-y template < typename T >
d9q`IZqee struct result_1
*=X61`0 {
c'SjH".[ typedef T & result;
rUh2[z8: } ;
^X ~S}MX template < typename T1, typename T2 >
}h1y^fuGi struct result_2
1xjWD30 {
bMB*9<c~ typedef T1 & result;
`PZcL2~E } ;
>f70-D28 template < typename T >
OM?FpRVU8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`Gh J)WA< {
TgA>(HcO return (T & )r;
%#TAz7 }
SvQ!n4 $ template < typename T1, typename T2 >
7ygz52 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QXEz[R {
^Q9K]Vo return (T1 & )r1;
1>L8EImx]V }
^ddC a } ;
mcTC'. 9 iX-.mq$ template <>
Qt>Bvu Q class holder < 2 >
;:/C.%d
{
XbIxGL public :
jH k.]4&0 template < typename T >
>dXB)yl struct result_1
~d-Q3n?zR {
o:`^1 typedef T & result;
$}B&u ) } ;
|?
rO template < typename T1, typename T2 >
!m8T< LtMl struct result_2
Kx02 2rgDU {
cN`P5xP' typedef T2 & result;
ySHpN>U } ;
1d OB| template < typename T >
w|f@sB>j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iUq_vQ@}} {
+I +RNXR/{ return (T & )r;
NIHcX6Nw }
[9yd29pQ] template < typename T1, typename T2 >
9<.8mW^68 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9M-W 1prb {
#'.
' |z return (T2 & )r2;
<5zr|BTF]F }
<?%49 } ;
&FG0v<f5Pv A4/gVi| E {UhM q7 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
bnN&E?{hF1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
DABV}@ K" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q#K0EAgC nfh<3v|kvR return l(i, j) = r(i, j);
vhzz(UPUt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
oJ|m/i) E8 5TCS1 return ( int & )i;
bl{W{?QI return ( int & )j;
<pM6fI6BD 最后执行i = j;
#)s
+I2 可见,参数被正确的选择了。
b>]UNf"- Zzmo7kFx3 GK1P7Qy?V Jl|^^? _+Z5qUmQ 八. 中期总结
AC!yc(^< 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
5Rp mR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^S 45!mSb 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?v`24p3PC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
MRT<hB ?5F;4oR2g "whs?^/ ,;Uf>8~ ,eSpt#M OTNI@jQ) 九. 简化
CZ>Ujw=&k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
A)&CI6( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
])q,mH 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*;Cpz[N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?Ss~!38 +-*/&|^等
Ucz=\dO1 2. 返回引用。
2*]
[M,L0c =,各种复合赋值等
,W;|K 5 3. 返回固定类型。
SiJ{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
24wr=5p]Q 4. 原样返回。
"U$](k.<VA operator,
8idI Jm%y 5. 返回解引用的类型。
n/e ,jw operator*(单目)
f{uS 6. 返回地址。
/%)(Uz operator&(单目)
gSf> +| 7. 下表访问返回类型。
riRG9c | operator[]
8~T=p:z' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
b|iIdDK operator<<和operator>>
Mb45UG#2 0g; o6Fg 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。
c= ?Tu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^/#8 " U#<{RqY template < typename Left >
p*Yx1er1 struct value_return
`?f<hIJoz {
b
`bg`}x template < typename T >
'I:_}q struct result_1
)*Wz5x {
-B(p8 YH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
IRTWmT
jT } ;
:_`Yrx5 sbFIKq] template < typename T1, typename T2 >
`cIeqp struct result_2
"z=~7g {
r;E5e]w*- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B\l 0kiNT } ;
^(@]5$^Z } ;
s6#e?5J i6y=3k A
PrrUo 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l.Z+.<@ qT&zg@m 下面我们来剥离functor中的operator()
66$hdT$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&> R:oYN ! |z!e>0 return l(t) op r(t)
9l:[jsk<d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.[s6PzQy return op l(t)
8dJ+Ei~M return op l(t1, t2)
`B,R+==G: return l(t) op
gvL*]U7 return l(t1, t2) op
N P5K1: return l(t)[r(t)]
O7yj< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WM4,\$ }_H\75Iv 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:
kV8qpw}K 单目: return f(l(t), r(t));
@gmo;8?k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;ZMIYFXRqh 双目: return f(l(t));
'-$cvH7_ return f(l(t1, t2));
B|{E[]iK 下面就是f的实现,以operator/为例
ps:E(\ l)'*jZ struct meta_divide
MmFtG- {
fN:FD` template < typename T1, typename T2 >
sM%l:Fv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|CQ0{1R1 {
6$zd2N? return t1 / t2;
i9`-a/ }
N^k&
8 } ;
mX?t|:[b @=Dc(5`[ 这个工作可以让宏来做:
FPPl^ L:Mjd47L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}r;=<mc,O template < typename T1, typename T2 > \
Xn>>hzj-x? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s?4nR:ZC} 以后可以直接用
->7zVAX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`)MKCw$e 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
T[c-E*{hR (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Q
;5A~n /s+S\
djk /}iBrMD{[ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2!9Zw$ | h+vdE8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xr7M#n class unary_op : public Rettype
_A0X[}^K {
^&$86-PB/ Left l;
7W5Cm\ public :
5g$>J)Ry unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q}a(vlZ 9`? M-U template < typename T >
|WfL'_?$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lvNi/jk {
:VLYF$| return FuncType::execute(l(t));
]1W] }
JZE@W-2 [F(iV[n% template < typename T1, typename T2 >
`U>2H4P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+Yc@<$4 {
FV,aQ# return FuncType::execute(l(t1, t2));
|sP0z !)b }
vF>]9sMv } ;
M-q5Jfm |`V=hqe{ 8pp;"
"b 同样还可以申明一个binary_op
2iOYC0`!
M=SrZ,W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7VWy1 class binary_op : public Rettype
#JXXq%4
@ {
[X8EfU} Left l;
Gi2Fjq/Y Right r;
[nrD4 public :
bw+IH-b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Dk8@x8
w|*D{`O template < typename T >
6K=}n] n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#uCfXJ- {
>g@@ yR, return FuncType::execute(l(t), r(t));
-%{+\x2 }
, q{~lf- S-</(,E}| template < typename T1, typename T2 >
j#Lj<jX!xR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vz1I/IdTd {
=En1?3? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9-24c }
JeA_mtSQ| } ;
.f>7a;V?} t=s.w(3t +>$Kmy[3 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
J Rj{Q 1J 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}qZ^S9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Gm0}KU 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。
t}OzF cyqN 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
HW#@e kh 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。。。
>Ad`_g6Wew 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/~c9'38 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)
tT]mMlKJ 下面是修改过的unary_op
141xi;o 40dwp*/! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
KDA2
H> class unary_op
*Ue#Sade {
yw89*:A6 Left l;
:QXKG8^ aMJ2bu public :
"s(|pQh; *Gj`1#Z$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(<}?}{YX0 ld 1[Usaq template < typename T >
C#3&,G W struct result_1
S?VKzVDB.S {
x;LO{S4Z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j8rxhToC } ;
@3FQMs4 B[+b%a3 template < typename T1, typename T2 >
F6:LH,~8 struct result_2
$Q,]2/o6n {
5~E{bW$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TD4
n%k. } ;
M8y|Lm}o #cb9g template < typename T1, typename T2 >
!X-ThKEq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K2V?[O# {
Y/pK return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Rd5pLrr[0) }
Ay%]l| Gm z=8l@&hYLq template < typename T >
mD*!<<Sw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P*hYh5a {
bQI.Qk return OpClass::execute(lt(t));
w6^TwjjZ$ }
(Fq]y5 oU*e=uehj } ;
Y ._Om}H -B-HZ_ C]ax}P>BQ 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
M*~X pT3 好啦,现在才真正完美了。
#]^M/y
h 现在在picker里面就可以这么添加了:
s5MG#M 9 'RNj5r template < typename Right >
&lxMVynL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6{fo.M? {
z(>:LX"xz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<7/7+_y }
.t{uzDM 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
N%u4uLP5k _eH@G(W( w[)HQ1K DQ0 UY GpR,n2 十. bind
%%h.`p1 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。
m93{K7O2e 先来分析一下一段例子
)5o6*(Y uOZSX.o^ PMvm4< int foo( int x, int y) { return x - y;}
RL/5o" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x_/H bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F#qc#s 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。
y\dx \ 我们来写个简单的。
twa H20 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>km$zfM2- 对于函数对象类的版本:
|]-~yYqP3 wGHVq
fm5 template < typename Func >
L%pAEoSG struct functor_trait
QPvWdjf#mM {
)[yKO typedef typename Func::result_type result_type;
&iy7It } ;
Kf$6D 79# 对于无参数函数的版本:
\fYPz }wt X[?E{[@Z template < typename Ret >
zNEN[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
t!>0^['g4 {
8Kn}o@Yd typedef Ret result_type;
/~?[70B}E } ;
avXBCvP+h 对于单参数函数的版本:
I6S>*V VHL[Y template < typename Ret, typename V1 >
q'X#F8v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
RGY#0 .Z} {
bPl'?3 typedef Ret result_type;
/u"Iq8QA } ;
Ie8K[ > 对于双参数函数的版本:
E!,jTaZz x"Ij+~i{l template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V@1,((,l struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c5[~2e {
R F;u1vEQ8 typedef Ret result_type;
Y&i&H=U } ;
~4ijiw$ 等等。。。
>R\@W(-g` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Nvd(Tad .Lm`v0'w template < typename Func >
c-Qa0Q struct func_return
}j\8|UG {
V9`jq$ template < typename T >
a3He-76 struct result_1
oL9ELtb]s {
4k6: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$! g~pV } ;
nyG 5sWMpe t*c_70|@k template < typename T1, typename T2 >
Imo?)dYK struct result_2
%XXjQ5p {
1}CJ& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
SNH AL F } ;
2k`Q+[?{q> } ;
j?!/#' dmMrZ1u2 gLbTZM4i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)_Iu7b ;y>}LGG template < typename Func, typename aPicker >
$^#q0Yx class binder_1
>vuR:4B {
g_"B:DR Func fn;
J^pq< aPicker pk;
F}5skD= public :
%V-Hy ;V C{V,=Fo^ template < typename T >
;9uDV-" struct result_1
}7qboUG e {
\F7NuG:m, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W:2j.K9! } ;
1.a:iweN tA
K=W$r template < typename T1, typename T2 >
:,'.b|Tl.b struct result_2
U
a1Z,~ * {
c{i\F D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q6P5:@ } ;
D:N\K/p pEb/ yIT" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
T<mP.T,$! 70nBC template < typename T >
/8lmNA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$,1KD3;+] {
>i2WYT return fn(pk(t));
Dh9C9<Ta: }
/J&_ZDNV~ template < typename T1, typename T2 >
LlbE]_Z!U% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)79F"ltzh {
R!:F}* return fn(pk(t1, t2));
,{#L i }
er>@- F7w } ;
XC,by&nY<y RM!VAFH
fvoPV&: 一目了然不是么?
snny!
0E\m 最后实现bind
va;fT+k= {
b7%Zd3- ezr'"1Ba} template < typename Func, typename aPicker >
XC[bEp$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eg>]{`WQ {
^:o^g'Yab return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
H`jvT] }
k FE<M6a9@ _RG2I)P 2个以上参数的bind可以同理实现。
C.hRL4+;Zm 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。
W%K=N-kE_ PkDh[i9Z| 十一. phoenix
TiSV`V q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PKt;]T0 ;)!);q+ for_each(v.begin(), v.end(),
bU_P@GKB (
mUwGr_)wj do_
gPy}.g{tH$ [
lBOxB/` cout << _1 << " , "
ZG_iF# ]
1tFx
Z#(G .while_( -- _1),
| <- t cout << var( " \n " )
:&$WWv )
F ss@/- );
{3\{aZ8) =~{W;VZt' 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:
S(hT3MAW 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
5OHF=wh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d{RMX<;G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!+ ??3-q p`oHF 5 rJc=&'{&)N template < typename Cond, typename Actor >
}wV/)Oy[ class do_while
#:}mi;{ {
3 bll9Ey Cond cd;
4>te>[ Actor act;
D?
FWSv public :
jo[U6t+pj7 template < typename T >
,\0>d}eh! struct result_1
f5hf<R),A {
<|4L+?_(& typedef int result_type;
`Bv, :i } ;
+cx(Q(HD\ K7]IAV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)r:gDd#/X H.[t&VO template < typename T >
%1%@L7wP> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7B#HF?,? {
\$D41_Wt| do
YC d {
LkUi^1((e act(t);
2"L a}Vx2 }
]d50J@W
c while (cd(t));
GQ=Pkko return 0 ;
$O^U" }
YEhPAQNj } ;
(t2vt[A6ph 1F94e)M)" A,! YXl[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
oD~q/04! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Ln&CB!u 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
yo"!C?82= 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
gl!F)RdH 下面就是产生这个functor的类:
Gque@u ]`_eaW?Ua Cc!LJ template < typename Actor >
gatxvR7H class do_while_actor
AWz|HF#- {
2U`g[1 Actor act;
i$S*5+ public :
F`JW&r\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}tUr
V
=U+_;;F= template < typename Cond >
]5j1p6;(` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
C'xWRSDO } ;
@[w.!GW% VfJdCg_ [rtMx8T 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/MdwW; 最后,是那个do_
95hdQ<W WS1$cAD2N PBp+(o- class do_while_invoker
C+X-Cp {
#FsoK*F public :
fGMuml?[ e template < typename Actor >
)5U2-g#U do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<<[\
Rv {
ps@{1Rn1 return do_while_actor < Actor > (act);
@c^g< }
ck K9@RQ } do_;
LCkaSv/[RB K:8.
Dvn 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t[Ywp!y[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Jqgo\r%` 最后来说说怎么处理break和continue
&Y|AX2KUC 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。
vFgX]&bE 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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