一. 什么是Lambda
9[Mu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?3#X5WT 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,
zeX?]@]Y GCHssw~P'v .+yJ'*i$d <FEO6YP class filler
71_N9ub@z {
q9Q4F public :
Q"O _h void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
A\`Uu& } ;
G1rgp>m dkjL;1 Jp- hFD 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:
\Z8!iruN \B)<<[ $ 6]VTn- iYnt:C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
x>cu<,e$d\ k4v[2y` \XC1/LZQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
i&Ea@b \T0`GpE X`&E,;bIb D$\ EZ 二. 战前分析
$3>|RlxYA 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
5zU$_ M 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
=B 9U o&=m]hKpQl P+[R 0QS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8MIHp[vm% /* --------------------------------------------- */
Ne%X:h vector < int *> vp( 10 );
WVZ\4y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
n):VuOjm /* --------------------------------------------- */
AOpfByw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fOfp.`n /* --------------------------------------------- */
FwyPmtBj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Hogr#Sn2 /* --------------------------------------------- */
|c)#zSv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ec|IT0; /* --------------------------------------------- */
%Xn)$Ti~< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N}\i!YUD NJ.kT uk <T['J]k%
/9sUp}* 看了之后,我们可以思考一些问题:
m35G; 1._1, _2是什么?
ZP1EO Z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
V%))%?3x_ 2._1 = 1是在做什么?
@B+];lr/- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
rVLA"x 9u Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
/Mv'fich(
m{~r6@ YV+e];s 三. 动工
B6BOy~B0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@I%m}>4Jm b+kb7 X:YxsZQ5Y E>&dG:3no template < typename T >
q;rU}hAzG0 class assignment
^VA)vLj@ {
I)clGMS, T value;
c8(.bmvF public :
%BL +'&q assignment( const T & v) : value(v) {}
"YivjHa7H template < typename T2 >
K.z@Vx. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%lujme } ;
H]cCyuCdH ak%8|'} ;I9D>shkc 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7JbN WN 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
fSj^/> f.!cR3XgV 74Lq!e3hMF B|!Re4`0 class holder
d6uL;eR {
)pg?Z M9 public :
lm$T`:c template < typename T >
wDn5|F}i& assignment < T > operator = ( const T & t) const
fNQecDuS {
zDX-}t_'q return assignment < T > (t);
h>4\I;Ij }
XWkYhTaY } ;
HR4^+x <|v]9`' YS/4<QA[ 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:
w!61k \ /MA4Er r static holder _1;
.2`S07Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g1Aq;Ah / `Do-!G+W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-q[?,h 而不用手动写一个函数对象。
7uYJ_R bEM-^SR h9No'!'! O `*}N1No[ 四. 问题分析
gP`8hNwR 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。
vuHqOAFNs 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。
DEs/?JZG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,2"-G";!f\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k5((@[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zI&oZH^vn U\+o$mU^ 五. 问题1:一致性
9mr99tA 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Iu=iC.50} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<J\z6+,4E pbJs3uIR struct holder
n<?:!f` {
<~'\~Z d+ //
[8<)^k template < typename T >
W@#Y/L:${ T & operator ()( const T & r) const
%;GDg3L[p {
_Y=>^K]9K return (T & )r;
DvU(rr\p }
d&F8nBIM5 } ;
k5(@n>p l9\
*G; 这样的话assignment也必须相应改动:
S_WYU&8 Mc9% s$MT template < typename Left, typename Right >
c{zQX0 class assignment
>a[)F {
+Ibcc8Qud Left l;
L9"V$MO Right r;
5Osx__6 $t public :
-|T.APxB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SO9j/ template < typename T2 >
|.X?IJ` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1Jt5|'tl } ;
_dj_+<Y? Y`w+?}(M 同时,holder的operator=也需要改动:
_uID3N% *zJ}=%)f template < typename T >
e+j7dmGa assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.hXxh)F {
W-2,QVp% return assignment < holder, T > ( * this , t);
YhRES]^ }
|X0h-kX4 6Gwk*%sb 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。
h,45-#+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`$7.(.#s uPhFBD7 return l(rhs) = r;
pri=;I(2A 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-r7*C:E 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K}LmU{/t/ P-.>vi^+ template < typename Tp >
7']n_-fu class constant_t
1ve
%xF {
HTAJn_ const Tp t;
e<#t]V public :
(w}iEm\b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)[i0~o[ template < typename T >
W$=Ad * const Tp & operator ()( const T & r) const
r>+\9q1 {
r3*0`Rup return t;
\9N1: }
Kf/1;:^ } ;
},lHa!<^ 8>%:MS" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$hXhq*5|c 下面就可以修改holder的operator=了
PRg^E4 @@M
2s( template < typename T >
rOHU)2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7.`Fe g. {
kr[p4X4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ux:czZqy }
tNj-~r mII7p LbQ 同时也要修改assignment的operator()
`83s97Sa d0vn/k2I template < typename T2 >
pUi|&F K"> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2dg+R)% 现在代码看起来就很一致了。
'B>fRN `f?v_Ui-$ 六. 问题2:链式操作
LlKvi_z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_~]~ssn,1 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。
,T&=*q 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。
,rc?,J1l 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。
o."k7fLB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
84 5a%A$ kV9S+ME template < typename T >
:p%G+q2 struct result_1
2O;Lw@W {
8`~M$5! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jas=D } ;
FOz~iS\ u_ou,RF 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
S{wR Z|8U #SyF-QZ[1 template < typename T >
S5'ZKk struct ref
^C$Oht,cU {
nK[T.?Nz typedef T & reference;
PxE 0b0eo } ;
8$9Q=M template < typename T >
|[qq
$ struct ref < T &>
Z1Y/2MVSb {
!'scOWWn typedef T & reference;
~xfoZiIA} } ;
B6 rz "u^%~ 2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
f"i(+:la " ,k(* template < typename T >
3>vSKh1z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P5;n(E(19 {
Q5%$P\ return l(t) = r(t);
v_=xN^R }
}#'I,?_k 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^jY/w>UdH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LelCjC{`1 b~$B0o) 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
$r> $
u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Qg9*mlm` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3%HF" $Gg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,zXP,(x 最后的布局是:
q-?
k=RX` Add
PH!^ww6
/ \
4sJM!9eb[ Divide 5
-o:
ifF| / \
'OEh'\d+x _1 3
iB-h3/ 似乎一切都解决了?不。
<;eXbO>Q 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
o}^/Km+t 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
@9$u!ny0 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:
%3SBs*? Lvco9
Ak template < typename Right >
o4Ny9s assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HgVPyo Right & rt) const
4DLp+6zP {
skSs|slp return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Dqxtc|vo }
[v0[,K 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C6<*'5T 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。
~%gO +qD 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。
SK][UxoHm 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。
Wb)>APL 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。
/kZ{+4M 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?
+F>9hA 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:
'J[n}r rHSA5.[1P template < class Action >
%1JN% class picker : public Action
Wnf3[fV6P {
gC/~@Z8W] public :
S2APqRg* picker( const Action & act) : Action(act) {}
TK! D=M // all the operator overloaded
uGo tX b } ;
C4,;l^?=% NI<;L m 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。
&<Iyb}tA? 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:
`qXCY^BH2 8?yRa{'" template < typename Right >
WSi`KNX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:NCY6?
[Dz {
?v5OUmFM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OCX>LK!K }
J`I^F:y* \Ei(HmEU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bY@ S[ 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。
;~^9$Z@%Q BI|BfO%F$j template < typename T > struct picker_maker
j:Y1 {
dGc<{sQzB typedef picker < constant_t < T > > result;
nuvRjd^N } ;
j Z6]G{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+KcD Y1[ {
{.HFB:<!} typedef picker < T > result;
- WEEnwZ } ;
Q`0 k=< __mnz``/Y 下面总的结构就有了:
.sqX>sU/] 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。
&x
mYp Q 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。
s:p6oEQ=J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iHYvH
至此链式操作完美实现。
K|a^<|
S
4tGP-
L 5eL_iNqJM 七. 问题3
Qnr7Qnb 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。
VX'cFqrK3 NA/hs/ ' template < typename T1, typename T2 >
;$FpxurX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hQFF%xl {
N!=$6`d return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZC!GKWP2 }
<+r<3ZBA g~/@`Z2Y 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:
$D%[}[2 ,suC`)R template < typename T1, typename T2 >
#P,C9OQD struct result_2
+`(,1L1 {
l2.Lh<G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;ND)h pD+ } ;
w(6(Fze O_~vl m<# 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
C)H1<Br7 这个差事就留给了holder自己。
+\D?H.P "Vw;y+F} WU:r:m+
> template < int Order >
;zpSyyp@ class holder;
13f@Ox$ template <>
iC`mj class holder < 1 >
J;R1OJs S {
jb'AOs public :
RIg
`F#,3 template < typename T >
:}n\
r/i struct result_1
$Y3mO~ {
#ouE,< typedef T & result;
Pkq?tm$# } ;
,x]xtg? template < typename T1, typename T2 >
nyRQ/.3 struct result_2
2c u?2_, {
H}f}Y8J{ typedef T1 & result;
kCVO!@yZz } ;
N5%Cwl6i template < typename T >
I<}<!.Bc! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?E2$ {
F?jFFwim return (T & )r;
h+"UK= }
c&]nAn( template < typename T1, typename T2 >
}z|@X KA# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
49Y_ze6L} {
[(d))(M$| return (T1 & )r1;
PSR21; }
B{dR/q3;@ } ;
fEgwQ-] c:OFBVZ template <>
cZFG~n/ class holder < 2 >
s<hl>vY_' {
qTV;L- public :
->q^$#e template < typename T >
{g@?\ struct result_1
wusj;v4C4M {
QGkMT+A typedef T & result;
65g"$:0 } ;
='U>P(
R- template < typename T1, typename T2 >
na)-' struct result_2
EsK.g/d {
tpQ?E<O typedef T2 & result;
9`8D Ga } ;
R32A2Ml template < typename T >
y<0RgG1qp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NJqjW {
!\(j[d# return (T & )r;
%7vjYvo> }
Jp#Onl+d6 template < typename T1, typename T2 >
@5tW*:s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'G>gNq {
Rg,]du u? return (T2 & )r2;
s ~Xa=_+D }
,!i!q[YkL9 } ;
R{R'byre U1,f$McZs ("!P_Q# 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.9'bi#:Cw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L';b908r2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{<J(*K*\Jo UU;U,q return l(i, j) = r(i, j);
ab/^z0GT 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
QY}1i .f *41
2)zEy return ( int & )i;
6&qT1nF1
return ( int & )j;
Z+EN]02| 最后执行i = j;
.r4M]1Of 可见,参数被正确的选择了。
5k]xi)% eX0ASI9 1v2pPUH\ zc4l{+3 6%Ws>H4@| 八. 中期总结
"%[a Wb 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
N{<9Njmm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I4RUXi 5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|vVcO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|Js?@ V#-\ 4`c >mXq= 9L4 yG~7Xo5 wLW[Vur[ 6:$+"@ps 九. 简化
N |nZf5{ 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。
_W + 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4w<4\zT_U} 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:
J\fu6Ti 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
6M-Y`T`J +-*/&|^等
M
s5L7S 2. 返回引用。
</@3}rfUPg =,各种复合赋值等
WPXLN'w+ 3. 返回固定类型。
q?TI(J+/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4Y!_tZ> 4. 原样返回。
@+EO3-X5 operator,
"H"4]m1Wc 5. 返回解引用的类型。
YgfQ{3^I operator*(单目)
iLR^ V! 6. 返回地址。
PEIf)**0N operator&(单目)
,lUr[xzV 7. 下表访问返回类型。
Z?AX operator[]
bzh`s<+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UP?]5x> operator<<和operator>>
Q/u1$&1 Bq
9Eu1 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
m:4Ec>?e 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c*:H6(u ?jy6%Y#,i template < typename Left >
ek9Y9eJ" struct value_return
uL1$yf' {
![}q9aeT template < typename T >
}_GI%+t struct result_1
<
X&{6xu {
s?-J`k~q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
25m6/Y } ;
,{rm<M.) B$)&;Q template < typename T1, typename T2 >
B!iz=+RNC1 struct result_2
)HPe}(ypt {
Y-vLEIX= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
R[Y{pT,AY } ;
L-V+ `![{ } ;
cq-UVk"Gl ujH ^ ML
,R8:Y*@P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
10`]&v]T >|!s7.H/J/ 下面我们来剥离functor中的operator()
.e|VW) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J3P)oM[ G;k#06 return l(t) op r(t)
6B .x= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[flx/E return op l(t)
;wF 0s return op l(t1, t2)
Q
xg)Wb# return l(t) op
,]* MI" return l(t1, t2) op
~wl4 return l(t)[r(t)]
b0n " J` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%M
KZ':m I%qZMoS1h 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Kp.d#W_TX 单目: return f(l(t), r(t));
^;[|,:8f7L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
z3+7gp+I; 双目: return f(l(t));
XzV:q!e- return f(l(t1, t2));
nJ{vO{N 下面就是f的实现,以operator/为例
ehe;<A Q
q7+_,w struct meta_divide
y^xEZD1X6- {
<1xs
ya[e template < typename T1, typename T2 >
uhJnDo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;{% R[M' {
^_C]?D? return t1 / t2;
IA&NMf;{ }
0S}ogU[k } ;
/rQ[Ik$| \ =(r6X 这个工作可以让宏来做:
zFpM\{`[g G:k]tZ*` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ugT;NB template < typename T1, typename T2 > \
$ &III static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{P[>B}'rW 以后可以直接用
hI Q 2s
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|2'u@<(Z/ 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
q` Z_Bw (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。。。)
DE659=Tq 34e>R?J E!_mXjlPc 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
+T|M U ljJi|+^$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a"6AZT"8 class unary_op : public Rettype
riuG,$EX {
Utv#E.VI Left l;
[>^xMF]$2 public :
%n7Y5|Uh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~,jBm^4 sCi"qtHP template < typename T >
y8k*{1MuO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rr;p; {
VGDds return FuncType::execute(l(t));
R<-u`uXnP }
pA|Z%aL m.|__L template < typename T1, typename T2 >
md. #n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`Fn6*_n {
ja1WI return FuncType::execute(l(t1, t2));
HC[)):S* }
U.mVz,k3 } ;
CRKuN w!8xZu FK ~FC:K 同样还可以申明一个binary_op
J#OiY
JxlU=7cF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1>wQ&{ class binary_op : public Rettype
6&Al9+$ {
^P|
K2at Left l;
6%nKrK Right r;
72;4 public :
YN<:k
Wu binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q;EQ8pL?" a9<&|L < template < typename T >
AR}q<k6E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{y0 `p1 {
n:i?4'-} return FuncType::execute(l(t), r(t));
h_{//W[ }
xdqiogu e n@"h^- template < typename T1, typename T2 >
?~g X7{> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C OC6H'F {
(w+dB8)X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~ R:=zGDV }
qDzd_E@aR } ;
UCv9G/$ )C0dN>Gb bF#1'W& 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
&-s/F` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X?Yp=%% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1`;,_>8 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。
9~FB^3Nz_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[p7cgHSMt 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。。。
}RT#V8oc 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'=^$;3Z 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)
l'#P:eW 下面是修改过的unary_op
{8YNmxF# <l,Kg
'v template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2G4OK7x class unary_op
<+%#xi/_ {
k-
?:0 Left l;
'I tsu~fza 6,D)o/_ public :
`!t+sX-n = @UgCu>= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N8s2v W Oy,`tG0 template < typename T >
JkiMrpkuk struct result_1
MK*WStY {
^71!.b% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/1Q
i9uit } ;
4kZ9]5#. P%- @AmO^_ template < typename T1, typename T2 >
)w.\xA~| struct result_2
k~<b~VcU {
/M.@dW7
w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p%_m!
} ;
Ul41RNy) ,2I8,MOg template < typename T1, typename T2 >
$Bd13%>) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?uq7K"B {
Wg3\hv29 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~S='~ g) }
jZ;dY~fE jw^Pt~@ template < typename T >
-wqnmK+G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tmCm54 {
0."TSe83\ return OpClass::execute(lt(t));
-X)KY_Xn@/ }
~PoBvHi [J6*Q9B<V& } ;
>*5+{~k~4 RH+'"f b.<>CG' 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ns{BU->f 好啦,现在才真正完美了。
;T6x$e 现在在picker里面就可以这么添加了:
.Y?/J,Ch oZY2K3J) template < typename Right >
0^27grU> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ot]Y/;K {
RnA>oKc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j\ dY }
,s?7EHtC 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。
LHt{y3l] 41d,<E c]y"5;V8 {u1Rc/Lw 6__#n` 十. bind
T2nbU6H 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。
7H1 ii 先来分析一下一段例子
5g{L
-8XwI `3v!i 6 +:Tv2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
RawK9K_1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1>doa1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
x}w"2[fL 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。
w_gPX0N}3n 我们来写个简单的。
!_EaF`oh( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Mbt}G|;8H7 对于函数对象类的版本:
I1H} 5bf3 >UP{=` template < typename Func >
ed,w-;(n~ struct functor_trait
>@2l/x8; {
Dn6 k,nVh typedef typename Func::result_type result_type;
`o9vE0^T< } ;
L=. 4x=%% 对于无参数函数的版本:
?D].Za^km j4au
Zl]NF template < typename Ret >
@aG1PG{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
g[rxKn\Z {
'wo[iNy[ typedef Ret result_type;
b9ON[qOMN } ;
kp4*|$] 对于单参数函数的版本:
Jl"),;Od blwdcdh template < typename Ret, typename V1 >
o8:K6y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c
!$
8> {
=sqhPS<> typedef Ret result_type;
iK*2 Z$`lw } ;
v;E7UL
.w 对于双参数函数的版本:
)C
@W_cfMN }),tk?\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G;n'c7BV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<&7KcvBn"4 {
TK )Kq typedef Ret result_type;
iY=M67V } ;
lWv3c!E` 等等。。。
>H@
zP8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'L*nC
T; OIF0X! template < typename Func >
&&0,;r,-) struct func_return
|(gq:O {
Lx-ofN\ template < typename T >
Lp; {&=PIo struct result_1
c2}?[\U] {
E^.y$d~ dS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
G`9\v=0 } ;
uzO%+B! f\Bd lOJ> template < typename T1, typename T2 >
U9D4bn D struct result_2
`U4R%
qhWA {
Bi"7FF(z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tylMJ$ 9*. } ;
x%ZgLvdp, } ;
f-9&n4=H yZ[H&> [)}F4Jsz% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`;7^@ k u,:GJU template < typename Func, typename aPicker >
(C#9/WO? class binder_1
{:&t;5qz^ {
~jab/cR Func fn;
SxMrX C* aPicker pk;
N[%^0T$ public :
pYo]lO $_-f}E template < typename T >
G9s: Wp struct result_1
+OFq=M {
UV%Al)3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^CUeq"GYoZ } ;
N|c;Qzl O:fv1 template < typename T1, typename T2 >
>9{Gdq[gyr struct result_2
1FU(j*~: {
}2Y:#{m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&pS <4 } ;
uBLI!N-G nB ?$W4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7:U ^Ki G#ov2 template < typename T >
8kQ
>M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$m`?x5rL8 {
O/^7TBTn<r return fn(pk(t));
75~>[JM }
ffK A template < typename T1, typename T2 >
*<n]"- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5V&3m@d0aq {
*TY?*H return fn(pk(t1, t2));
ANEW^\ }
=Mb!&qq } ;
<6`_Xr7) ?yfk d:WD gF;i3OJg 一目了然不是么?
n7`R+4/s 最后实现bind
!es?GJq` M]YK]VyG 5" <7 template < typename Func, typename aPicker >
u1F@VV{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Jg=[!j0( {
q"OvuHBSOn return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[psW+3{bG }
59:Xu%Hp c%_I|h<?iT 2个以上参数的bind可以同理实现。
(]0JI1
d 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
8^CdE*a 8KRm>-H) 十一. phoenix
{)]5o| Hx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
GGcNaW'
8%]o6'd4 for_each(v.begin(), v.end(),
h.@5vhD (
Q?KWiFA}' do_
FU9q|!2Y [
p9k'.H^:_ cout << _1 << " , "
>%k:++b{ ]
_|`~CLE[ .while_( -- _1),
,)3%@MwO cout << var( " \n " )
[k-Q89 )
%EA|2O.D );
wP.b2X_V A L|F
Bd 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?4Z`^uy 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Jylav: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T)J=lw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!L4Vz7C |T<t19 XnmQp)nyV template < typename Cond, typename Actor >
m[6?v;w class do_while
S%zn {1F {
3B#qQ# Cond cd;
Q[EpE, Actor act;
c8!q_H~ public :
T:& template < typename T >
{/SUfXq struct result_1
o.IJ4'}aN {
e E:J
typedef int result_type;
WPT0=Hqp7 } ;
'E FP/(2J ._j9^Ll do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k@MAi* KECo7i= e template < typename T >
+~b@W{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M:6Yy@#T. {
tQ=P.14>: do
c\cPmj@ {
o
NX-vN- act(t);
W8{g<.
/ }
k I while (cd(t));
yClX!OL return 0 ;
yf7p,_E/ }
ZoJ_I
>uv } ;
5Fa.X|R~ F(+,M~ E Dh$UB) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
c'#w 8V 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。
}ZaZPB/_}P 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。
/BEE.`6yI5 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。
-JgN$Sf 下面就是产生这个functor的类:
A=8%2UwI 4mYJ i#e6x ?wM{NVt#- template < typename Actor >
Msj(>U&}+ class do_while_actor
ejs_ ? {
%l{0z< Actor act;
=^a Ngq public :
(lPiv+'n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
klpYtQ j{ QzD^t template < typename Cond >
miWog 8j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{vCB$@/o } ;
;1x(~pD*o =+>cTV Cn6<I {`\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R^u 1(SF 最后,是那个do_
O7D aVlln n{'LF #4l vH14%&OcN class do_while_invoker
);*:UzsC_ {
:Y4m3| public :
05
56#U&> template < typename Actor >
R*PR21g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mE1m {
oUSv)G.zb return do_while_actor < Actor > (act);
)?d(7d-l }
Qdt4h$~V" } do_;
3+:F2sjt s>pM+PoGYd 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^HiI 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hB[VU
"; 最后来说说怎么处理break和continue
pAdx 6 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。
Twq/Y07M 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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