一. 什么是Lambda
I}oxwc 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dRg1I=|{_ 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,
.<JD'%?" j^A0[:2 gE8=#%1< w
<zO class filler
,ry2J,IT7 {
x:8x GG9 public :
[uOW\)` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,=KJ7zIK? } ;
}N;c wc-H`S|@ x#yL&+'?Mj 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:
]9z{
95 Qxj &IX u?[P@_i< n y6-_mA] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9ls<Y FY"!%)TV v ?@Ys+V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8.D$J \~ O6S`, <Q)6N!Tp^ (n7v $A 二. 战前分析
e"en
ma\_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-05zcIVo 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
GRz`fO eN]0]9JO s]Z/0:` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*,1^{mb /* --------------------------------------------- */
#p~tkQ:'1 vector < int *> vp( 10 );
C`OdMM>D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`WF?87l1 /* --------------------------------------------- */
]dk44,EL sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
j6Acd~y\2 /* --------------------------------------------- */
\XwXs5"G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@=x=dL( /* --------------------------------------------- */
s$xctIbm?, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
) ^PY-~o[ /* --------------------------------------------- */
N3E Qq~lX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MO)N0{.b 7]a6dMh R:YX{Tq 5}gcJjz 看了之后,我们可以思考一些问题:
Bt|S!tEy 1._1, _2是什么?
z<_{m4I; 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。
EOhUr=5~ 2._1 = 1是在做什么?
ewB&PR 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。
%tM]|!yw 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。
H@2JL.(k /Kb7#uq ZQND^a: 三. 动工
pc}Q_~e 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@TC_XU)& YhFB*D; c_a*{L|c Bn*D<<{T template < typename T >
`/ix[:}m^ class assignment
P7d" E {
4lC:svF T value;
3EB8ls2 public :
1R9hA7y&,/ assignment( const T & v) : value(v) {}
"_jczr$* template < typename T2 >
7)G- EAF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~d_Z?Z } ;
f5zxy!dhKS H?ssV^k Sai_rNRWB 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2;.7c+r0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"XMTj <D N8:?Z#z {c|nIwdB u9}}}UN! class holder
dsqqq,>Q {
f33'2PYl public :
x,
a[ p\1 template < typename T >
95^w" [}4Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
h";G vjy {
Wfkm'BnV return assignment < T > (t);
2S}%r4$n} }
mIq6\c$ } ;
ZN5\lon|Y punc'~ F7UY>z3jL 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:
@5Q}o3.zA- i%>]$* static holder _1;
.z7XYmv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
wIuwq> XLp tJ4~v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f]q3E[?/ 而不用手动写一个函数对象。
K$(&Qx} 3WS`,} "QA CQ- Fgxh?Wd9 四. 问题分析
hJ#U;GL 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。
~\DC
) 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。
~}w(YQy=y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&$jg *Kr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hf0G-r_ow 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qO[6?q=c: }Y[Z`w 五. 问题1:一致性
A_T-]YQ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
zMt "ST. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
g"(
vl-Uw Y'S xehx struct holder
?mS798=f {
4JFi|oK0H //
Xj"/6|X template < typename T >
fG;)wQJ T & operator ()( const T & r) const
o %A4wEye {
lYT}Nc4"=" return (T & )r;
U2/H,D }
75wQH* } ;
`rW{zQYM :+ @-F>Q 这样的话assignment也必须相应改动:
h1G]w/.ws Y}'C'PR template < typename Left, typename Right >
i;*c|ma1> class assignment
9c8zH{T_{ {
*fW&-ic Left l;
|M`B Right r;
rAIX(2@cR_ public :
8^&)A b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lF5;Kc template < typename T2 >
Bo.x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xT{qeHeZ9, } ;
)QaI{ z -'3vQXj& 同时,holder的operator=也需要改动:
#B"ki{Se* COc1np template < typename T >
W!.UMmw` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Wt()DG|[ {
,W5pe#n return assignment < holder, T > ( * this , t);
G{}E~jDi? }
NwD*EuPF : 9fMg? 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
jpZX5_o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9z\q_0&i !Qjpj KRy return l(rhs) = r;
t#MU2b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
c)#b*k,lw< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
B~- VGT2o ch1EF/" template < typename Tp >
?RiW:TQ* class constant_t
+cheLc {
~xGWL%og const Tp t;
B@e,3: public :
*58<.L| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
})g|r9= template < typename T >
|;6FhDW+' const Tp & operator ()( const T & r) const
/#20`;~F) {
5|NM]8^^0[ return t;
V%dMaX>^i }
LPb43 } ;
p]*$m=t0r r.xGvo{iY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
d"Y9go"Z 下面就可以修改holder的operator=了
c~ l$_A cz
OhSbmc template < typename T >
.
Uv7{( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ss T o?WL| {
/],:sS7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
P9:7_Vc }
G~a;q+7v'$ *y5d&4G2 同时也要修改assignment的operator()
Otj=vGr0 %bZ3^ ub}t template < typename T2 >
;H_yNrwA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
# Fw<R'c 现在代码看起来就很一致了。
t<$9!" Xp1xhb*^ 六. 问题2:链式操作
Zg5@l3w 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)M#~/~^f+ 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。
<d#9d.< 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。
(3 8.s:- 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。
?(*KQ#d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8xDSeXh; jkQv cU template < typename T >
&.an- struct result_1
)AXTi4MNp {
Cq
!VMl>hP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yC
=5/wy` } ;
]?#f=/ J;+tQ8,AP 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"CsY2; 1m|Oi%i4 template < typename T >
}<uD[[FLB struct ref
gmLGK1 {
FgE6j; typedef T & reference;
$.R$I&U } ;
r&A#h;EQX2 template < typename T >
3lMmSKN struct ref < T &>
g v&xC 6> {
+z+25qWi typedef T & reference;
<\8dh(> } ;
Yt++? ;EW]R9HCH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~PHAC@pU W!4GL>9m}A template < typename T >
}(Nb]_H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<po.:c
Ce {
`XP]y= return l(t) = r(t);
_Z#yI/5r }
V7N8m<Tf 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。
{{ R/:-6?@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*oY59Yf ?q7VB 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
t2BkQ8vr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bICi'` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
f6PXcV
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
64#~ p) 最后的布局是:
M cNj TD Add
vs{i2!^ / \
RxAWX?9Z Divide 5
&e7yX / \
=9i:R!,W _1 3
R5X<8(4p 似乎一切都解决了?不。
/e|`mu% 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。
1FjA 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。
]r$S{< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
702&E(rx, NVS U)# template < typename Right >
)$P!7$C- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r5(OH3 Right & rt) const
p"Oi83w;9 {
"@
Zy+zLU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UN`-;! }
U.crRrN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1zGEf&rv: 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。
~uq J@#o{ 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。
7{D+\i 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。
o83HR[ 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。
ym2\o_^( 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?
P{)HXUVb 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:
5f=e
JDo=x %~4R)bsJ' template < class Action >
B:n9*<v( class picker : public Action
$A7[?Ai ? {
"}\z7^.W> public :
`;(/Wh picker( const Action & act) : Action(act) {}
U/&?rY^| // all the operator overloaded
$ZK4Ps -$ } ;
GTYGm Fw!5hR`, 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。
r1}OlVbK 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:
@=K> uyB x,2+9CCU template < typename Right >
%HL@O]ftS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?T$i {
_q)`Y:2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g/lv>*+gS }
HOsq _)K *Y9"-C+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<gZC78}E 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
&Km?(%? c<A@Op"A template < typename T > struct picker_maker
7_E+y$i= {
3`n5[RV typedef picker < constant_t < T > > result;
e&8pTD3 } ;
}Da8S|)H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JXftQOn {
Zul]ekv typedef picker < T > result;
2OAh7 '8< } ;
"%A/bv\u [LL"86D 下面总的结构就有了:
s)375jCga 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。
hs2f3;) 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。
zIH[
: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:?@d\c' 至此链式操作完美实现。
+{]/
b%P `2J6Dz"W `;hsOfo 七. 问题3
3i?{E^ 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。
w/d9S(
G+m|A*[> template < typename T1, typename T2 >
h[C!cX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>`5iq.v {
n2Dnpe: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+_Fsiu_b }
5|r3i \ n6O1\}YB 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=,O6 UmiW_JB template < typename T1, typename T2 >
HpDU:m struct result_2
AjAmV
hq {
JI3AR
e?y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&ad9VB7 } ;
.#5<ZAh/? ,BW^j.7 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?
7xwS
.| 这个差事就留给了holder自己。
_<pG}fmR MZ=U}
&F xPQO}wKa template < int Order >
0Ny0#;P
class holder;
#bsR L8@ template <>
+@Fy) {C7 class holder < 1 >
qq[2h~6P] {
}!Qo
wG public :
Tx/ template < typename T >
:n0(g B struct result_1
>]T(}S~ {
7#MBT-ih typedef T & result;
@`wBe#+\ } ;
@r+ErFI template < typename T1, typename T2 >
P6i4Dr struct result_2
GQ2&D}zh {
Ea!}r|~]0 typedef T1 & result;
#8;^ys1f } ;
q&jZmr template < typename T >
Iy8gQdI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K?-K<3]9f {
[]3xb`<& return (T & )r;
u5V<f; }
E2X
K hW template < typename T1, typename T2 >
%+gze|J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{'"A hiR/ {
KOhy)h+ h return (T1 & )r1;
fa\<![8LAU }
7fI[yCh } ;
kzJNdYtdH cp0>Euco= template <>
8Dhq_R'r class holder < 2 >
[xO^\oQa=c {
x"8(j8e public :
9@QP?=\Y template < typename T >
(z ;=3S struct result_1
<g>_#fz"K {
2?QIK3"v typedef T & result;
#Sb1oLC } ;
*3S,XMS{O template < typename T1, typename T2 >
(G#)[0<fX struct result_2
pSE"]N {
wMt?yc:X typedef T2 & result;
Y)c9]1qly } ;
X]C-y,r[M template < typename T >
hAG++<H{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6by5VESx {
lCWk)m8 return (T & )r;
=<`9T_S 16 }
dMeDQ`c`W template < typename T1, typename T2 >
*/nb%QV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;fee<7Ty {
Xa[gDdbL return (T2 & )r2;
nt "VH5 }
%
eW>IN]5 } ;
N(t1?R/e, swi| &p8K0 | 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> >。
LNXhzW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MCL?J,1?r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Y_Ej-u+>{ #96E^%:zL return l(i, j) = r(i, j);
xzW]D0o0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^uIZs}=+ wbd>By(T1 return ( int & )i;
{-Yp~HQF return ( int & )j;
GG(rp]rgl 最后执行i = j;
U+~0m!|4 可见,参数被正确的选择了。
{(ey!O uO,90g[C/R 3<m"z9$ HQ/PHUg2 ?*[t'D9f- 八. 中期总结
3|9)A+,# 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:
= ;dupz\7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n U$Lp` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
[5 a`$yaQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
j,EE`g& PovPO _)2NFq cU%#oEMf< uZm<:d2%)
A-ir 九. 简化
^L]+e 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。
2NIK0%6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;oob
TW{ 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:
saU|.\l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<MT_zET +-*/&|^等
~u,g5 2. 返回引用。
i1FFf[[ L =,各种复合赋值等
| =N8X 3. 返回固定类型。
s67$tlV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;Qk* h'}f 4. 原样返回。
aJI>qk h?] operator,
Yfxc$ub 5. 返回解引用的类型。
Mgcq'{[~Y= operator*(单目)
k5g\s9n] 6. 返回地址。
;&Eu<%y operator&(单目)
|=jgrm1yj 7. 下表访问返回类型。
p_B,7@Jl operator[]
gOgG23 x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Qi6vP& operator<<和operator>>
YCw^u rIW`(IG_ 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。
84)S0Y8w 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j(/"}d3osm OaU} 9& template < typename Left >
t( p struct value_return
dL6sb;7R {
d/P$q MD template < typename T >
I[tU}oj P struct result_1
+vDT^|2SF {
s:I^AL5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
() b0Sh= } ;
=*8"ci$ !Q cgTW)T template < typename T1, typename T2 >
lSXhHy struct result_2
>=C)\Yfu) {
XRP/E_4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xhg{!w } ;
d@,q6R}!MP } ;
JXUO?9 hl6al:Y 2=F_<Jh|+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
I?bL4u$\ %b@>riR(y 下面我们来剥离functor中的operator()
LO#{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rLh490@ ,_\h)R_ return l(t) op r(t)
<0v'IHlZ8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.N/4+[2p( return op l(t)
u+8_et5T return op l(t1, t2)
R;I}#b cJ return l(t) op
6<rc]T'| return l(t1, t2) op
!l.Rv_o<O return l(t)[r(t)]
sE>'~+1_O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
d@8_?G} WYEvW<Hv 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3i35F.=X, 单目: return f(l(t), r(t));
^]E| >~\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/*rMveT 双目: return f(l(t));
oDKgW?x return f(l(t1, t2));
#z~D1Zl 下面就是f的实现,以operator/为例
.(1=iL_3e 9FPl struct meta_divide
Cv;z^8PZJz {
`n5RDz/f0 template < typename T1, typename T2 >
FY#`]124* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}@1LFZx {
Y$oBsg\v return t1 / t2;
8ne5 B4 }
6\~m{@ } ;
oY +RG|j@ iDHmS6_c 这个工作可以让宏来做:
r)U9u 0 pxDZ}4mOh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&(Xp_3PO template < typename T1, typename T2 > \
U?xl%qF`) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G>#L 以后可以直接用
kE6\G}zj DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A4( ^I
u 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
`I6)e{5t (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。。。)
IO v4Zx<) p)TH^87 'y'>0'et 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
Eptsxyz{ >A2&
Mjo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ge(r6"%7 class unary_op : public Rettype
hrEKmRmF- {
v,g,c`BjK Left l;
b!7"drge: public :
CZwZ#WV6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I&1Mh4yu i}+dctg/ template < typename T >
>OiC].1
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:Tj,;0#/ {
Hej0l^ return FuncType::execute(l(t));
4:6@9.VVT }
{/R4Q1 NbkWy template < typename T1, typename T2 >
EWH'x$z_q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7J$ ^R6rh {
3@6f%Dyj return FuncType::execute(l(t1, t2));
@jwUH8g1 }
E.6^~'/ } ;
{
"$2 Kpj0IfC,10 @["Vzg!I6" 同样还可以申明一个binary_op
y}#bCRy~.A D}b+#G(m[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HQf[T@ class binary_op : public Rettype
{H"gp?Z- {
+twBFhS7k Left l;
?+`Zef.g Right r;
3z~zcQ^\ public :
@X1>Wv|[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1iF
|t5>e WGp81DNS| template < typename T >
0m*0I> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*pI3"_ {
2"V?+Hhz return FuncType::execute(l(t), r(t));
$9Z8P_^.0( }
eDTEy;^o eZP"M6 template < typename T1, typename T2 >
EkXns%][L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(qB$I\ {
QdDdrR^& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8iX?4qj{P }
N15{7,
} ;
1s!hl{n<~ }\l5|Ft[! QD"V=}'? 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
Q@]#fW\Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M%9PVePOe DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
k}jH 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。
~rn82an@G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)G*Hl^Z;4 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。。。
eJ7A.O 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3n6_yK+D 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)
*h-nI= 下面是修改过的unary_op
)5yZSdA tQ=U22&7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Gi;eDrgj~ class unary_op
f}XUxIQ-< {
B8w0DJ Left l;
$:mCyP<y }.`ycLW' public :
W0gaOew(^ lza'l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j##IJm GHYgSS template < typename T >
hiP^*5h struct result_1
N],A&}30 {
vK2L"e typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K mL
PWj } ;
5^P)='0* w6#hsRq[C template < typename T1, typename T2 >
hnG'L*HooE struct result_2
Z;??j+`Eo {
:LcR<>LZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i~l0XjQbs } ;
Lxd*W2$3_ {f3T !e{ template < typename T1, typename T2 >
lBPZB% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t0}3QGf;c {
5QMu=/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dwAju:-H }
i:{a-Bd Y.Gr(]tk template < typename T >
tr/S*0$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&?YQVwsN {
X$%RJ3t e return OpClass::execute(lt(t));
ZH~m%sA }
X "1q$xwc }$iH3#E8 } ;
n*bbmG1 KvktC|~? G H^i,88 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
PTL52+}/ 好啦,现在才真正完美了。
PtmdUHvD 现在在picker里面就可以这么添加了:
}bix+/] FV:{lC{h~ template < typename Right >
HOu<,9?>Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j:]/AReOL {
yrkd#m return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yfuvU2nVH }
y;#p=,r 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Isoqs(Oi <qHwY. &\c$s #sNa}292" i"|'p/9@q 十. bind
)t@OHSl 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*Kw#m'U 先来分析一下一段例子
cWh Aj>?_Q $K;4=zN>t: m6'YFpf)V int foo( int x, int y) { return x - y;}
"L{;=-e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
oPre$YT}h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$@Hw DRP 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
p?8>9 我们来写个简单的。
`\O[9.B 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
u5T\_0 对于函数对象类的版本:
%2/WyD$U D~2,0K template < typename Func >
?]$.3azO struct functor_trait
jd(=? !_ {
(Dc dR:/= typedef typename Func::result_type result_type;
N}.h_~6 } ;
p3sz32RX 对于无参数函数的版本:
a>""MC2 h2uO+qEsu template < typename Ret >
x ?Q;o+2v struct functor_trait < Ret ( * )() >
jY$|_o.4 {
-41L^Di\ typedef Ret result_type;
q(a6@6f"kD } ;
YZ/mTQn_D 对于单参数函数的版本:
KX`MX5?x 9$#2+G!J template < typename Ret, typename V1 >
CIYD'zR[2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bumS>: {
!m]76=@ typedef Ret result_type;
>I!dJH/gj } ;
Dr`A4LnqY 对于双参数函数的版本:
&=_YL )[%#HT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
9)H~I/9Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
E%/E%9-7\ {
U
.e Urzu typedef Ret result_type;
_3kAN.g } ;
8FbBv"LI,g 等等。。。
J*$ !^\s 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*B@<{x r |%b' L.$4 template < typename Func >
&z%7Nu struct func_return
/R
F#B#9 {
-+O8v;aC' template < typename T >
k('2K2P struct result_1
&b{L|I'KYT {
7!L"ef62o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+F+jC9j(< } ;
]sbu9O ^"f #[Ns\%Ri0 template < typename T1, typename T2 >
ZTHrjW1 struct result_2
t'R&$;z@b {
U'Vz
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5k<HO _] } ;
~e'FPVDn } ;
<3ovCqa YzEa?F*$ ]6}|X#_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F<G.!Y8!& z[CCgs&vqe template < typename Func, typename aPicker >
`[CXxp class binder_1
/UM9g+Bb {
W}JJaZR*X Func fn;
njvmf*A?S aPicker pk;
'B6D&xn'%& public :
O+z-6:` 5RZAs63t template < typename T >
H:p(C?tk{ struct result_1
fa"eyBO50 {
E)>6}0P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]$KH78MTW } ;
c69B[Vjb [Zgy,j\\ template < typename T1, typename T2 >
j3A+:KDn3n struct result_2
/I".n] {
NeeymyW typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sF(U?)48 } ;
K;S&91V)=
%~$4[,= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D|_}~T>;& DF9Br
D0{ template < typename T >
>(d+E\!A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mt-y{*6!k {
l
^$$d8 return fn(pk(t));
&Sc0l/ }
"T#c#? template < typename T1, typename T2 >
Z1OX9]##r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y$Os&t@bu {
3nR|*t; return fn(pk(t1, t2));
hLJO\=0rJz }
,>"1'i&@ } ;
*4=Fy:R]O Vv6xVX 4}#*M2wb 一目了然不是么?
AF **@iG 最后实现bind
];j8vts& A\k-OP] OJ]{FI template < typename Func, typename aPicker >
n |.- :Zy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
AE^&hH0^ {
m,]Tl;f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*)u_m h }
kZf7 ?CM,k0 2个以上参数的bind可以同理实现。
uK): d&]Ux 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
}1Wo#b+ C,jPr )6) 十一. phoenix
R)G'ILneV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9 Q].cDe[ PMkwY{.u for_each(v.begin(), v.end(),
zgVplp (
Og-Mnx3 do_
uodO^5"- [
`4l>%S8y: cout << _1 << " , "
%3"3OOT7 ]
E2%7 v .while_( -- _1),
:sM|~gT cout << var( " \n " )
("mW=Ln )
G{ F>=z"(l );
r_
r+&4n 2c9@n9Vx3a 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
{zmo7~= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ed*=p
l3. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f{^n<\Jh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(|O;Ci 0qJ 3@d x{Gih1 template < typename Cond, typename Actor >
zM[WbB+"m class do_while
[o|]>(tk {
bu@Pxz%_ Cond cd;
*GD 1[:
Actor act;
nc@ul') public :
x-Xb4?{ template < typename T >
6^|bKoN/ f struct result_1
"B)DX*-\? {
C|z`hNp typedef int result_type;
~oSLWA9 } ;
c.jnPVf: _FAwW<S4B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|(y6O5Y. Rra(/j<rQ template < typename T >
nb?bx{M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4+l7v?:Pr {
1~Pht:,t do
REFisH- {
ls#O0 act(t);
'[Nu;(>a }
.%~
L while (cd(t));
dbnH#0i return 0 ;
<8-I:o]mF }
9x{T"' } ;
15 nc qxd{c8 ^_2Ki 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<&W3\/xx 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
QC ?8 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
d7KeJ$xy}p 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。
=X+DC&]%! 下面就是产生这个functor的类:
?9=yo5M} ?6uh^Qal \k;raQR4t* template < typename Actor >
P+"#xH class do_while_actor
F(SeD)ml {
vs6`oW"{# Actor act;
/Rt/Efu public :
YMqL,&Q{1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Jz3 q
Pr j:{<
template < typename Cond >
& qd:o} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
n=hz7tjaz } ;
eaF5S'k 4$ V @d:n P[gk9{sv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_jeub [ 最后,是那个do_
|bd5aRS9 DYzVV(_J" `{tykYwCLc class do_while_invoker
PB }$.8 {
-Ca.:zX public :
xbn+9b template < typename Actor >
4b7}Sr=` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S0p]:r";x {
E 8,53$ return do_while_actor < Actor > (act);
EHo"y.ODg }
Qj3UO]> } do_;
17};I7 |,}QhR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
eZ
]6Q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6p1TI1( 最后来说说怎么处理break和continue
'OF)`5sj 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。
I<[(hPQUf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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