一. 什么是Lambda
0@PI=JZ% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e't1.%w 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,
(
G# W6 \{M/Do: &IgH]?t gpzZs<ST class filler
2 *@.hBi {
H;rLU9b public :
?>o|H-R~5Z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b&Go'C{p } ;
7FD.3/ F
{T\UX Pi:=0,"XOp 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:
b_j8g{/9 Hg;; > 04cNi~@m 0] $5jW6] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\mp5G&+/Q 1*J#:|({(
9J'3b < 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h9L/.>CX >n^[-SWJCT >On"BP# U QHuh=7u) 二. 战前分析
nH^RQ'19 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
i@XFnt 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|Zrkk>GW: v\?J$Hdd `OmYz{*r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=c(3EI'w /* --------------------------------------------- */
[v$NxmRu vector < int *> vp( 10 );
gC qQ~lWZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
lKF<]25 /* --------------------------------------------- */
[r5k8TB1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#yVMC;J?W /* --------------------------------------------- */
z7P]g
C$\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,dIo\Lm /* --------------------------------------------- */
hPHrq{YZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_{5t/^w&! /* --------------------------------------------- */
P?P))UB5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
X@n\~[.B 8^Ov.$rP j,/t<@S> `F<[\@\d5 看了之后,我们可以思考一些问题:
B=`"!?we 1._1, _2是什么?
^."HD( 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。
Ut
xe 2._1 = 1是在做什么?
K2GcU_*t 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
H^no&$2`1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
h8MkfHH7{ ]XH}G9X^ JrdH6Zg 三. 动工
].eY]o}= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Xqac$%[3 \!tS|h :>t?^r( @GiR~bKZ template < typename T >
U0M>A class assignment
T?Dq2UW {
ohA@Zm8O T value;
mxRe2<W public :
d^w*!<8 assignment( const T & v) : value(v) {}
^:RDu q template < typename T2 >
CXsi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RO"*&o'K' } ;
9$xEktfV E+&]96*Lby c[Mz#BWG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Nv
iPrp>c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X; gN[ -e{H 8ro DvuL1MeKo Vo%UiVHy class holder
LQMVC^G {
d\ &jl`8* public :
pP'-}% template < typename T >
JAA P5ur assignment < T > operator = ( const T & t) const
IP1|$b}sq {
N[$(y}
!s return assignment < T > (t);
^j2:fJOU# }
QsmG(1= } ;
)W@H tc{23Rf% >oc7=F<8lS 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:
P-~Avb z^4\?R50yO static holder _1;
n^/,>7J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rrSA.J{ <C4^Vem for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l!ye\ 而不用手动写一个函数对象。
T
T0O % MjU>qx:: e<^tY0rR& $Mx.8FC + 四. 问题分析
P|.KMtG 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9wKz p 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
s=huOjKL]
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
q9Y0Lk 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nWZrB s
_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d1j v>tu =]E1T8| 五. 问题1:一致性
aG|)k, 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
CSU> nIE0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7k3":2: #G#gB struct holder
%h%r6EB1F {
TF^]^XS' //
73xI8 template < typename T >
33Mr9Doon T & operator ()( const T & r) const
PfrW,R~r {
Iz{AA- return (T & )r;
v2@M,xbxF: }
l:@.D|(o3 } ;
Q)a*bPz k5xirB_ 这样的话assignment也必须相应改动:
1 *-58N* Q|G[9HBI template < typename Left, typename Right >
<E\BKC%M class assignment
;pB?8Z {
|E7]69=P Left l;
E$G"R= Right r;
6
*8G e public :
jEO; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kD;BwU[ template < typename T2 >
eB]ZnJ2^= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"J{,P9P6 } ;
4t8 Hy fCVSVn"o 同时,holder的operator=也需要改动:
;%82Z4 #-VKk template < typename T >
vRY4N{v(< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aVtwpkgZ {
OQsH,' return assignment < holder, T > ( * this , t);
1%=,J'AH }
)US)-\^ a,tP.Xsl 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。
(Pu*[STTT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
):[[Ch_ n+i}>3'A return l(rhs) = r;
HxM-VK ' 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。
! 9N%=6\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QTyl=z7 %Mu dc template < typename Tp >
g+CHF?O class constant_t
eeX>SL5'i {
``\H'^{B const Tp t;
L`p[Dq. public :
Gce_gZH7{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%q!nTGU~ template < typename T >
/;>EyWW const Tp & operator ()( const T & r) const
bVrvb`0 {
Ar$LA"vu4 return t;
p*'?(o:= }
OL=b hZ } ;
2-6-kS)c K4tX4U[Z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i}YnJ 下面就可以修改holder的operator=了
.KD07 _1Eyqh`oh template < typename T >
G@(7d1){ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_\<M58/z {
Owr`ip\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$ S49v }
(+@.L7>m+t BKTsc/v2>: 同时也要修改assignment的operator()
_`(g? -/</7I template < typename T2 >
83n: h08 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
F,bl>;{[{ 现在代码看起来就很一致了。
p)ONw"sb 68SM br 六. 问题2:链式操作
OwEz(pj@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w*}9;l 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。
f0F$*"#G 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。
Q&J,"Vxw 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。
y/FisX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bODl
q gM*s/,;O" template < typename T >
x0d+cSw struct result_1
zaZnL7ZJX {
2*M*<p=v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u%pief } ;
xEBjfn =~h54/#[I 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:
!2Orklzd1 EDo
( template < typename T >
x6t;= struct ref
|}`5<a!6U {
Vo%d;>!G\; typedef T & reference;
qj1z>,\ } ;
nqBuC template < typename T >
cC4T3]4l' struct ref < T &>
@K9T )p] {
ff#-USK^R typedef T & reference;
z)%1 i } ;
=(ZGaZ}
q0~_D8e, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$c}0L0 6fkr!&Dy7 template < typename T >
`9ox?|iJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'm|m+K83 {
{#,FlR2 return l(t) = r(t);
sYXS#;|M }
qC )VT3 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
R*X2Z{n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i.sq^]j {Fi@|' 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
RY{tX` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
O[!o1. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j;)6uia*A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9HX+sB
M 最后的布局是:
eEQ[^i Add
[fp"MPP3 / \
(5~C
_Y Divide 5
B$l`9!, / \
A ? M]5d _1 3
3ZlI$r( 似乎一切都解决了?不。
W[Bu&?h$ 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。
7g)3\C 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。
@@wx~|% 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:
<^U(ya G+uiZ(p> template < typename Right >
[.X%:H+
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ozC!q)j Right & rt) const
t\i1VXtO {
(L$~zw5gr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Nz*sD^SJa }
U*Qq5=dqD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Hc]1mM 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。
W(h8!} 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。
;YDF*~9u 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。
Eap/7U1Q 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。
pFTlhj)1 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?
IY6_JGe_w 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:
7E`(8i </gp3WQ. template < class Action >
| ",[C3Jg class picker : public Action
9T2A)a]0 {
c^O#O public :
WEtA4zCO picker( const Action & act) : Action(act) {}
UglG!1L // all the operator overloaded
;9 ,mV(w } ;
y?n2`l7f `t0f L\T 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。
{|Ki^8 h/p 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:
-'[(Uzj $-Pqs
^g template < typename Right >
*xg`Kwl5Kl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,|X+/|gm {
1Xr"h:U_X return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oL'1Gm@X? }
HDVl5X`j' x$GsDV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rA1r#ksQ 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。
yW^IN8fm dAr)%RZ template < typename T > struct picker_maker
!UoU#YU {
0sDwTb" typedef picker < constant_t < T > > result;
!I5~))E } ;
1N9<d, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,p!B"#
ot {
i*CQor6|z typedef picker < T > result;
[z% ?MIT } ;
`{U%[$<[W { ^2W>^ 下面总的结构就有了:
{HHh.K functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
:X1cA3c! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
-~\.n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
T5Sg2a1& 至此链式操作完美实现。
4b2mtLn_ 6W;?8Z_1 58&{5YpS 七. 问题3
j\'+wVyo 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
AL]h|)6QpC +K;Y+
K&;2 template < typename T1, typename T2 >
n<?SZ^X{,/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wfDp,T3w7 {
DVl[t8K! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YxEbg(Y }
C~{NKMeC/m Fkcx+d 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
2K]IlsMO& M_h8#7 {G template < typename T1, typename T2 >
`M?v!]o struct result_2
O:;OR'N9 {
Y . typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4r1<,{gCS } ;
>;
&s['H K[uY+!'1 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
JFRpsv 这个差事就留给了holder自己。
"($Lx dUoWo3r= 9DOkQnnc template < int Order >
-c+[6A>j class holder;
F1gt3 ae template <>
q Vm"f,ruo class holder < 1 >
{gFAvMj# {
d"B@c;dD public :
P>*Fj4Z~ template < typename T >
@s%X struct result_1
]<27Sw&yaG {
AqV09 $ typedef T & result;
Nfv="t9e } ;
^W
Y8-6 template < typename T1, typename T2 >
@[MO,J&h struct result_2
U~uwm/h {
x37/cu typedef T1 & result;
s0cs'Rg } ;
nJFk4v4:2 template < typename T >
.E+OmJwD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"jL1.9%" {
wJ6_I$> return (T & )r;
RX:R*{]- }
O!;H}{[dg template < typename T1, typename T2 >
{!L=u/qs" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l+%Fl=Q2em {
U+-F*$PO+ return (T1 & )r1;
pvlDjj} }
yahAD.Xuo@ } ;
lM>.@: %/5 1o6a template <>
_B)s=Snx class holder < 2 >
G'u|Q
mb1 {
k@S)j< public :
p"2m90IO template < typename T >
tl|ijR struct result_1
S+r^B?a<oM {
".gNeY6)x typedef T & result;
W!t{rI7 2 } ;
;AKwx|I$g template < typename T1, typename T2 >
$]C=qM28- struct result_2
z)
:ka"e {
tZbFvk2 typedef T2 & result;
80C(H!^ } ;
*ot>WVB template < typename T >
`?l3Ct* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GMl"{Oxo& {
(~JwLe@a return (T & )r;
A_Rrcsl4 }
0LdJZP template < typename T1, typename T2 >
~(P&g7u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OVZP x%a {
H9U.lb return (T2 & )r2;
oe9lF*$/ }
Or7
mD } ;
[
7g>< SrF x_n 6#U^<` 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> >。
lCR!:~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
802H$P^ps 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
zEj#arSE4 )n>+m|IqY( return l(i, j) = r(i, j);
V7EQ4Om:It 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,[* ;UR \|.7-X return ( int & )i;
Huc|6~X return ( int & )j;
`rlk|&T1 最后执行i = j;
-\4zwIH 可见,参数被正确的选择了。
7b, (\Fm H]&gW/= le8 #Z}p O(c@PJem a7#?h%wf 八. 中期总结
RO.U(T 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:
vQ1 v#Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5!(?m~jJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2z\e\I 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|
&7S8Q -R
b{^/ ^AL2H' GSi>l,y' eM2|c3/ T]9m:zX9s 九. 简化
1& ^?U{ 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。
uOd&XW 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0
ipN8Pg+ 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:
eTbg7"waA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r|eZv<6 +-*/&|^等
v-Qmx-N 2. 返回引用。
$!B}$I;cd =,各种复合赋值等
r@kP* 3. 返回固定类型。
l1'6cLT` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ok{!+VCB5 4. 原样返回。
bm#(? operator,
++jAz<46 5. 返回解引用的类型。
tU:EN;H operator*(单目)
kXrlSaIc 6. 返回地址。
&%mXYj3y5 operator&(单目)
^5; `-Ky 7. 下表访问返回类型。
Nd@~>&F operator[]
z~{&}Em ~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:J/M,3 operator<<和operator>>
oD.r`]k ~ G6"3" 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。
2=iH$v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yZkyC'/ 8gy_Yj&{P template < typename Left >
. (}1%22 struct value_return
y[?-@7i {
~xLJe`"JUx template < typename T >
OI}cs2m struct result_1
7.g[SBUOG {
=
ieag7! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jE\Sm2G9 } ;
&--ej|n 0#cy=*E template < typename T1, typename T2 >
'#/G,%m<!i struct result_2
>>{FzR {
;j8)KC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
hrGH}CU" } ;
YXo|~p;=Y } ;
v<Kmq-b -E"GX wU\s;
dK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\QE)m<GUe }g7]?Ee 下面我们来剥离functor中的operator()
`n5"0QRd 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rl2&^N wV\gj~U;P return l(t) op r(t)
f"1>bW>R+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\*f;X aa return op l(t)
!V2/A1? return op l(t1, t2)
mtz#}qD66 return l(t) op
L2Pujk return l(t1, t2) op
^z6_ Uw[ return l(t)[r(t)]
{ FZ=olZ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jw<pK4?y 1K,1X(0rL8 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,L bBpi=TJ 单目: return f(l(t), r(t));
UhA"nt0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
VA*y|Q6 双目: return f(l(t));
+5VLw return f(l(t1, t2));
xj5;: g#! 下面就是f的实现,以operator/为例
Sf5X3,Uw LI2&&Mw struct meta_divide
'52~$z#m {
]$b[`g& template < typename T1, typename T2 >
g<{xC_J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$un?0S {
)XcOl7XLN return t1 / t2;
5%sE]Y# }
_4^R9Bt } ;
A+hT3;lp ~.;<
Bj 这个工作可以让宏来做:
]BR,M4 M@0;B30L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7$h#OV*@, template < typename T1, typename T2 > \
P) 3mX.(} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2^8%>, 以后可以直接用
T)r9-wOq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6 G=j6gK%P 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
~ vqa7~}m (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。。。)
g8PTGz r@ZJ{4\Q =s<( P1|" 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
qucq,Yw jH_JmYd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\hCH>*x< class unary_op : public Rettype
[jmd {
&x3VCsC\| Left l;
lRXK\xIP , public :
RjN{%YkXe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GvBHd%Ot g) -bW+]q template < typename T >
JQ"U4GVp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!"Oh36 {
,cNLkoN return FuncType::execute(l(t));
`]%|f }
-Z's@'* thhwN
A template < typename T1, typename T2 >
F i0GknQ+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S\;V4@<Kn {
%$b:X5$Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
'3g[]M@M }
55z]&5N } ;
[UH||qW F]<Xv" EVGt 5z 同样还可以申明一个binary_op
P
Y T:; 2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P?k0zwOlBl class binary_op : public Rettype
:5{wf Am {
')$+G152 Left l;
2 O%`G+\) Right r;
#)nSr public :
76`8=!]R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u?}(P_9 nR-YrR*k template < typename T >
_WRFsDZ' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-[wGX}} {
<_-hRbS return FuncType::execute(l(t), r(t));
r8xv#r 1 }
ojanBg
@"^0%/2- template < typename T1, typename T2 >
4GX-ma, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9J2NH|]c {
H["`Mn7j2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]jo1{IcI }
uo@n(>}EL } ;
TIQkW, ;;#qmGoE
@fl-3q 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
Tu).K.p: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~=uWD&5B4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
AT2n VakL 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。
x$6^R q>2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d^{RQ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
aWR}R>E 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,X`)ct 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
`)T13Xv 下面是修改过的unary_op
e,W%uH>X ww],y@da template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~f$|HP} class unary_op
|#]@Z)xa {
^\4h<M Left l;
wAf\|{Vn iOW#>66d public :
NQJq6S4@ RO 4Z?tz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CxwoBuG=? {xXsBh
Y template < typename T >
W*Zkc:{eB struct result_1
W3MJr&p {
x!5'`A!W% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(|klSz_4LM } ;
L ~lxXTG\ '>-gi}z7 template < typename T1, typename T2 >
-?V-*jI struct result_2
nn@-W] {
f4 P8Oz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ywGd> @ } ;
,!#*GZ.ix 4T|b
Cs?e template < typename T1, typename T2 >
v0z5j6)-1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J^SdH&%Z {
(l^3Z3zf& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
49GkPy#]L= }
J8uLJ ,|y:" s template < typename T >
[j=yMP38!: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o<BOYrS {
X' H[7 ^W return OpClass::execute(lt(t));
8']M^|1 }
hYPl&^ a,
k'Vk{ } ;
e:fy#,HEj{ 2@'oe7E BTGvN% 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
ORe(]I`Z 好啦,现在才真正完美了。
.}t~'*D 现在在picker里面就可以这么添加了:
8!O5quEc !h"Kq>9T template < typename Right >
UO0{):w> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]m
g)Q:d, {
LClNxm2X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YVQN&|- }
`Q|*1 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。
C7lH]`W|/ *X'Y$x>f 60P#,o@G be]bZ
1f i
UCXAWP 十. bind
g7}Gip}.> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
;X?}x%$ 先来分析一下一段例子
RDW8]=uM 4r>6G/b8* {@6=Q 6L int foo( int x, int y) { return x - y;}
RQ vft bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2`7==? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>80;8\ 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。
z:8eEq3w 我们来写个简单的。
d"}k!
0m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xSktg]u Se 对于函数对象类的版本:
.aO,8M #pP[xE"Y template < typename Func >
aoMqSwF= struct functor_trait
UtPLI al {
HJLu'KY} typedef typename Func::result_type result_type;
+o\:d1y } ;
?k]2*}bz 对于无参数函数的版本:
d/PiiiFf, S>h;K` template < typename Ret >
nxUJN1b!N struct functor_trait < Ret ( * )() >
mw_~*Nc'9 {
rM`X?>iT+ typedef Ret result_type;
$bW3_rl%X } ;
Ov5" 对于单参数函数的版本:
(!ZM{Js% VCY\be template < typename Ret, typename V1 >
OVm\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$;1#To {
'qZW,],5 typedef Ret result_type;
gp5_Z-me } ;
S?> HD| Z 对于双参数函数的版本:
zz+$=(T:M x.7]/) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
r[2ILe struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I;e=0!9U {
6g|*`x{ typedef Ret result_type;
4lr(,nPRD } ;
_7H7
dV 等等。。。
}=%oX}[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E)TN,@% #yI
mKEYX template < typename Func >
D&od?3}E struct func_return
SG6kud\b {
5*+!+V^?X template < typename T >
tz5e"+Tz struct result_1
d6'{rje( {
/M|262% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Jy)KqdkX+ } ;
xDG2ws=@D JW{rA6? template < typename T1, typename T2 >
gbI^2=YT' struct result_2
Wl B {
4A8;tU$& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y`\@N"Cf } ;
YUx.BZf7 } ;
=T-&j60 JG" R\2 4.Q} 1%ZN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ySx>LuY#3 G~Hzec{#tg template < typename Func, typename aPicker >
{t0)
q class binder_1
brW :C?} {
RZHd9v$ Func fn;
S4' aPicker pk;
6eT5ktf public :
Hc>m;[M)l xfpa]Z template < typename T >
$K]m{ struct result_1
Gcdd3W`O {
3
^>l\, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]Bcp;D } ;
PMNjn9d {l>yi template < typename T1, typename T2 >
B.dH(um struct result_2
&^#VN%{ {
]b\yg2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*]AdUEV? } ;
X.Rb-@ A Y*e@nk\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,{BaePMp F$ #U5}Q template < typename T >
jBgP$g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EH256f(& {
L\@I*QP return fn(pk(t));
[3(74 }
v3aYc:C template < typename T1, typename T2 >
eO?p*"p" F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4Uphfzv3D {
P>s[tM return fn(pk(t1, t2));
*1v[kWa? }
>33=<~#n } ;
hEBY8=gK v hpNpgz #~7ip\Uf[ 一目了然不是么?
cki81bOT 最后实现bind
2 lj'"nm 5Ow[~p"l< U%<koD[, template < typename Func, typename aPicker >
`(YxI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g;2?F[8Th {
CDP
U\ZG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M}yDXJx }
"JlpU-8[0@ q(`/Vo4g( 2个以上参数的bind可以同理实现。
t5y;CxL 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
RloK,bg iV&6nh( 十一. phoenix
&Xf^Iu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Fs9I7~L3 ,Wk?I%> for_each(v.begin(), v.end(),
+kzo*zW$L (
SKkUU^\#R` do_
]ooIrY8 [
GBRa.;Kk cout << _1 << " , "
l)Crc-:}4j ]
5]AC*2( .while_( -- _1),
D;;!ODX$? cout << var( " \n " )
4lKq{X5< )
c_vqL$Dl );
I@yCTluV$ xx#zN0I>-y 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:
_*1`@ 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
1Cgso` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BT}!W`
那么我们就照着这个思路来实现吧:
KX'{[7}m' >`A9[`$n AlAY iUw{ template < typename Cond, typename Actor >
&Low/Y'.jJ class do_while
D/vOs[X
o, {
FVaQEMZ^ Cond cd;
J&.{7YF Actor act;
PIdikA public :
?4q4J8j template < typename T >
;[=8B\? struct result_1
Cjc6d4~ {
auK?](U typedef int result_type;
L?WFmn } ;
19E8'@ MP_ ~<Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<vONmE a }bdmomV template < typename T >
CG Y]r.O* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=a@j= {
!4XOy B do
pe] A5\4c {
:,'wVS8"] act(t);
`(_s|-$ }
NQ(1 while (cd(t));
3%E }JU?MM return 0 ;
ca7=V/i_a{ }
Ju96#v+: } ;
$$Oey)* WvBc#s- a
yCY~=i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y2n!>[[. 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。
JBE!j-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。
YQHw1 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。
:N4t49i 下面就是产生这个functor的类:
oSyyd *h!28Ya(~ gkES5Q template < typename Actor >
\m(VdE class do_while_actor
1*'HL# {
*>|gxM8 Actor act;
+
+M$#Er& public :
'ig&$fz b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5*l T. :S<f?*
}: template < typename Cond >
xe{!wX picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^l9N48]|? } ;
i~I%D%; M+U9R@ L ^q""[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5ymk\Lw 最后,是那个do_
=Xi07_8Ic< =Je[c,&j$? =]6%G7T class do_while_invoker
7
n8"/0kc: {
, w{e public :
B8": 2HrW$ template < typename Actor >
0AZ")<^~7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
c3jx+Q
{
,?>s>bHV return do_while_actor < Actor > (act);
8K:y\1 }
ZA0mz 65 } do_;
j[`j9mM8 n^Hm;BiE# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NQBpX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s}w{:Hk,x8 最后来说说怎么处理break和continue
h2Ld[xvCu% 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。
9s\A\$("l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]