一. 什么是Lambda
60]VOQku 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pUS: HJk| 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,
4`mf^Kf Ph%ylS/T{ {[`(o
0@( I'^XEl? class filler
!.^x^OK%y {
\y%"tJ~N{ public :
9C2pGfEbn} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
EpKZ.lCU } ;
"U"fsAc# 0^\H$An*k S.Kcb=;"L 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
j,;f#+O`g J%|; )/JVp> ]
Ok &%- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/4OQx0Xmm }!k?.(hpE -zMvpe-am& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u/wX7s s.rQiD 1 oKY7i$ &&52ji<3 二. 战前分析
h$$JXf 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。
.sQV0jF { 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
!`7evV: 'YGP42# o6|-
:u5_/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lH`c&LL-=! /* --------------------------------------------- */
"Dk@-Ac vector < int *> vp( 10 );
*0@Z+'M? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jg'"?KSU~ /* --------------------------------------------- */
D4(73 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
frm[<-~ w0 /* --------------------------------------------- */
Yc-5Mr8*, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8YE4ln /* --------------------------------------------- */
YU0pWM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Iurz?dt4w /* --------------------------------------------- */
*oIIcE4g7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
W^Fkjqpv eYoc(bG(+ 0vDvp`ie#4 roAHkI 看了之后,我们可以思考一些问题:
5uSg]2: 1._1, _2是什么?
Gs|a$^V|o 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
%
q!i 2._1 = 1是在做什么?
]e5aHpgR= 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。
R\n@q_!`X 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。
CE i$3#/*Y7_L -L2 +4 三. 动工
+/%4E % 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
yB*aG 5>CeFy WuF\{bUh GmJ
\3]{PZ template < typename T >
rk&oKd_&i class assignment
2uY:p=DxG9 {
ak3WER|f# T value;
PIFZ '6gn public :
%jq
R^F:J assignment( const T & v) : value(v) {}
[a$1{[|) template < typename T2 >
xOg|<Nnl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*kF/yN } ;
=? q&/
cru I|Hcs.uW d/*EuJYin< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{[NQD3=+F 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1y U!rEH s/E9$*0 c<cYX;O X3gYe-2 class holder
X%iqve"{nB {
wT;;B=u}G public :
]k1N-/ template < typename T >
Ebi~gGo assignment < T > operator = ( const T & t) const
o!y<:CGL {
AlrUfSBB return assignment < T > (t);
T}XJFV }
6OPNP0@r } ;
yfFe%8w_vw uF|[MWcy0# +U<Ae^V 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:
c(?O E'
"Z 2e ~RM2PQ static holder _1;
(lYC2i_b# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rvnm*e, {"|GV~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5y0LkuRR: 而不用手动写一个函数对象。
T_)+l) Pj8Vl)8~NV }gX4dv
B 5/m*Lc+r 四. 问题分析
Ai)Q(] 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。
Mwj7*pxUh 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。
{Y]3t9!\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N;m62N 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
p<@+0Uw2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GBd
mT-7 &w%%^ +n
| 五. 问题1:一致性
&\/}.rF 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?|
iHo0:J~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(@\0P H0 zCwb>v struct holder
F>@z&a}( {
d+eb![fi //
4HXNu, T' template < typename T >
W"xRf0\V T & operator ()( const T & r) const
2V+[:>F {
g@>y`AFnr return (T & )r;
%-!:$ 1; }
/h&>tYVio } ;
_ @|_`5W jz&= 8 这样的话assignment也必须相应改动:
xxdxRy9/ 1BzU-Ma template < typename Left, typename Right >
"rQ?2?
class assignment
)[t3-' {
%=v<3 Left l;
*q Ins/@ Right r;
oX/#Mct{s public :
ju"j?2+F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O}lqY?0* template < typename T2 >
,}Ic($To T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ux7g%Q^" } ;
sD<8-n rIH+X2x 同时,holder的operator=也需要改动:
mP)im]H xoE,3Sn template < typename T >
P(zquKm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B"RZpx {
rf&nTDaWI return assignment < holder, T > ( * this , t);
90$`AMR }
_Nbh Wv dFpP_U 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。
V3\}]5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)#cGePA _Q\u-VN*hv return l(rhs) = r;
Z:MU5(Te 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
=(5}0}j 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
YH!` uU(Lh b@[5xv\J template < typename Tp >
04z2gAo class constant_t
!r0 z3^*N {
/lvH p
const Tp t;
UC9w T public :
W}oAgUd constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
VoUAFEcs template < typename T >
C?b_E const Tp & operator ()( const T & r) const
g\,HiKBXd {
\3z ^/F~ return t;
Hn(L0#Oqy }
%G~%:uJ5 } ;
=CO#Q$ "[]72PC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
af7\2g3* 下面就可以修改holder的operator=了
~E7=c3:" r+Y]S-o: template < typename T >
8,(5Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tZY(r
{ {
wsfn>w?!V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q|ZQsFZ }
^S`c-N qUp DmH 同时也要修改assignment的operator()
j6$_U@)%O !Lj+&D|z template < typename T2 >
[k6 5i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
})r[qsv 现在代码看起来就很一致了。
='r4zz utwqP~ 六. 问题2:链式操作
nbz?D_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ma26|N5 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。
)u'(" 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。
$f<R j/`& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
>@d=\Kyu 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*gzX=*;x+? 7":0CU%% template < typename T >
Ib8xvzR6I& struct result_1
g8w5X!Z
{
BI6o@d;=4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?en%m|}0 } ;
u7<s_M3%N A@"CrVE 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Lpdp'9>I /F 1mYq~ template < typename T >
dmD':1 struct ref
D8Vb@5MW {
tpi63<N typedef T & reference;
"n@=.x } ;
jW+L0RkX template < typename T >
mYzq[p_|j struct ref < T &>
j^~WAWbFh {
%@jv\J
typedef T & reference;
SQbnn" } ;
yN~: 3 Jk7[}Jc$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vg1p{^N! wBXgzd%L template < typename T >
KArnNmJ9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
eESJk14 {
}3!.e return l(t) = r(t);
PV%7m7=x }
p68)
0 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。
n2H2G_-L[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%8+'L4 e&u HU8k* 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
%+9Mr ami _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2FS,B\d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;wz
YZ5=Di +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l$Y7CIH 最后的布局是:
%-:6#bz Add
l>M&S^/s j / \
@Tr8.4 Divide 5
vf(\?Js, / \
T{j&w% (z _1 3
_>*$%R 似乎一切都解决了?不。
#sEbu^ 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。
LE!3'^Zq 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。
E-irB/0 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:
I=pTfkTT {j
E}mzi template < typename Right >
B;':Eaa@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
R
'/Ilz` Right & rt) const
}45&s9m= {
([ xYOxcp5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Qp${/ }
sEL[d2oO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
W$P)fPU' 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。
@&d/}Mx"t 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。
Jh[fFg] 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。
yHhBUpIo 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。
C=AX{sn 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?
[N925?--S 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:
Y]nY.5irL e2%Y8ZJG. template < class Action >
4>>d
"<}C class picker : public Action
e?G] fz {
?+b )=Z public :
c0jC84*v picker( const Action & act) : Action(act) {}
=8fp4#]7 // all the operator overloaded
z/N~HSh!d } ;
5o2;26c /'p(X~X:l 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。
'LR5s[$j 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:
'8wA+N6Zr7 m^Btr template < typename Right >
5"6Y=AuQ6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[:sV;37s {
l>S~)FNwXJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;Zc(qA }
y#^d8
}+ kL,AY-Iu{@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X% S?o 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。
pNI=HHx Yt7R[| template < typename T > struct picker_maker
<`a!%_LC
[ {
Bi)1* typedef picker < constant_t < T > > result;
Fmk,
"qs } ;
hIC$4lR~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x2[A(O= {
FU~ Ip typedef picker < T > result;
izow=} } ;
Dw?nf z6b!,lp 下面总的结构就有了:
X[}5hZcX 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。
uG2Hzav 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。
J(VJMS;_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uJm9h(xq 至此链式操作完美实现。
a}+|2k_ vVmoV0kGt =zt@*o{F 七. 问题3
)avli@W-3j 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。
*)ZDN~z7o sV'(y>PP% template < typename T1, typename T2 >
;+`t[ go ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z'JtH^^Z {
frk(2C8T return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$+)SW{7 }
@]t} bF] ;zIAh[z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
%<DXM`Y vu;pILN template < typename T1, typename T2 >
-S
OP8G struct result_2
hkee,PiiP {
} O8|_d typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ksT2_Ic } ;
nWfOiw-t Tz]t.]!&E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
hdp;/Qz& 这个差事就留给了holder自己。
S.aSNH< 34Q l7LQp[ KQj5o>} 6 template < int Order >
fn(KmuNA class holder;
|[;9$Vn template <>
?k]^?7GN class holder < 1 >
pM=@ {
<V#9a83JP public :
ds,NNN<HW template < typename T >
_<|NVweFS struct result_1
0{j]p^'< {
u1xCn\ typedef T & result;
0~Z>}( } ;
&p%0cjg"Q template < typename T1, typename T2 >
HP^<2?K struct result_2
$rv&!/}]e {
&xo,49`! typedef T1 & result;
#HpF\{{v } ;
i<l_z& template < typename T >
K2<"O qp_W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7,ysixY {
V6B`q;lA return (T & )r;
j]#qq]c }
qI"Xh"
c? template < typename T1, typename T2 >
@k>}h\w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%{WS7(si {
Pk !RgoWF return (T1 & )r1;
Eq=~S O% }
[QEV6S] } ;
\wEHYz c"Ddw'?e template <>
$n\{6Rwb class holder < 2 >
OOn{Wp {
ov*?[Y7|~ public :
U}<5%"!; template < typename T >
E*'sk struct result_1
sygxV {
d
_)5Ks} typedef T & result;
DJvmwFx } ;
%wWJVq}jx template < typename T1, typename T2 >
:rd{y`59>& struct result_2
D^8]+2r {
^<49NUB> typedef T2 & result;
FD:3;nUY7 } ;
GX?R# cf template < typename T >
ZxLd h8v. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(3~h)vaJ {
jR[VPm= return (T & )r;
lZ|+.T!g? }
lKWe=xY\B template < typename T1, typename T2 >
u0 myB/` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9+H C!Uot {
2CcUClP$ return (T2 & )r2;
gb+iy$o- }
ICAp } ;
jYDpJ##Zb q{T[|(!
f?vbIc` 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
@lpo$lN0R 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M#%l} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
OSreS5bg -5vg"|ia, return l(i, j) = r(i, j);
*?bOH5$@Nw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qF'lh pGz 5!d return ( int & )i;
*\Z9=8yK return ( int & )j;
'u@,,FFz[K 最后执行i = j;
gQ90>P: 可见,参数被正确的选择了。
>NLG"[\ rlxZ,]ul w5fVug/;P #uTNf78X _L?MYkD 八. 中期总结
(D2G.R\pr 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&:Q^j: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)oqNQ'yZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
eXKp um~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
slUnB6@Q 6z`l}<q ^m0nInH \f~m6j$D_ `C pfQP&^ XZ%3PMq 九. 简化
nA owFdCD 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。
6g*?(Y][ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<pA%|] 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:
"&Q sv-9t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2{U5*\FhVX +-*/&|^等
co^bS;r 2. 返回引用。
`qoRnG =,各种复合赋值等
F8xz^UQO 3. 返回固定类型。
we:P_\6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2|`7_*\ 4. 原样返回。
2P35#QI[) operator,
|L9p. q 5. 返回解引用的类型。
jk(tw-B operator*(单目)
?+)>JvWDz 6. 返回地址。
r+TvC{ operator&(单目)
aH/8&.JLi 7. 下表访问返回类型。
;Mw<{X- operator[]
Ms<v81z5T 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
J:Mn5hdK= operator<<和operator>>
>c`r&W.t i.Rxx, *? 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。
pyUzHF0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Fs$mLa *@;bWUJ template < typename Left >
P5Bva struct value_return
G*s5GG@Z. {
SI`ems{1>c template < typename T >
H0(.p'eN struct result_1
^O0trM>h- {
@`mr|-Rp@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
J]W?
Vvv } ;
xe"A;6H L;\f^v( template < typename T1, typename T2 >
]ZR}Pm/CA
struct result_2
dzk1 !yy {
/07iQcT( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
t
$m: } ;
`}:pUf } ;
"tT68 cqYMzS
t P(oGNKAS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4V<.:.k 9y'To JZ6 下面我们来剥离functor中的operator()
_|r/*(hh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"]T1DG" %y)]Q| return l(t) op r(t)
sWyx_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F4NMq&_ return op l(t)
'QSj- return op l(t1, t2)
7Y?59
[ return l(t) op
_U|rTil return l(t1, t2) op
D dh return l(t)[r(t)]
xLdkeuL[% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%MCJ%Ph &8;Fi2}(L 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
/z
m+ 单目: return f(l(t), r(t));
g-pEt# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h e=A%s 双目: return f(l(t));
[jz@d\k$_ return f(l(t1, t2));
HQZJK82 下面就是f的实现,以operator/为例
}0[<xo>K P^aNAa struct meta_divide
j];#=+ {
EG8%X "p template < typename T1, typename T2 >
ZU$QwI8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,\-4X {
1@t8i?:h return t1 / t2;
WN $KS"b6} }
V~_6t{L } ;
Alv"D 8UzF*gS 这个工作可以让宏来做:
Xz?7x0)Z !q~f;&rg #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1! j^ template < typename T1, typename T2 > \
!<&To static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]n!oa 以后可以直接用
u+9)B 6O1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ki'<qa 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
= R n (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。。。)
ol1J1Zg x*!*2{ Y
.E.(\ 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
]DUmp6 y1h3Ch>Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DW>O]\I class unary_op : public Rettype
CHi
t{
@9 {
e<{waJ1 Left l;
: sG/ public :
8M0<:p/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Mr*CJgy SBaTbY0 template < typename T >
]5Q)mWF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CD.
XZA[ {
wHZ(=z/q return FuncType::execute(l(t));
kT % m` }
fo=@ X>S pxI[/vS
N template < typename T1, typename T2 >
6FX]b4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(tF/2cZk {
RWB]uHzE return FuncType::execute(l(t1, t2));
P_P~c~o }
V#B'm?aQ } ;
yjOZed;M &k`/jl;u rM4Ri}bS 同样还可以申明一个binary_op
cpPS8V vl!o^_70( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cR&d=+R& class binary_op : public Rettype
5Z(q|nn7P {
>CqZ75> Left l;
"^ aSONz Right r;
oore:`m; public :
"AlR%:]24~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_dc,}C 4^*Z[6nt| template < typename T >
cpH*!*S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M=fhRCUB {
('`mPD, return FuncType::execute(l(t), r(t));
~(L&*/c }
=y^g*9}_ s]HJcgI template < typename T1, typename T2 >
Gx|/
Jq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#4AqWyp#f {
ivSpi?
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?btX&:j2P }
vos-[$ } ;
ZSB;4 ?:h fc<,kRp OTEx9 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'XND`3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PKev)M;C+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@sRb1+nn 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。
?i\$U'2*z3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}5d|y* 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。。。
"/x/]Qx2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Of
nN 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)
m:g%5'qDZ 下面是修改过的unary_op
zR%)@wh SIzA0
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>?{>
!#1 class unary_op
q#0yu"< {
pW&8 =Ew Left l;
C?rb}(m ']sIU;h3 public :
ZV!*ZpTe~ 9x14I2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s{fL~}Yz S+pm@~xe template < typename T >
=]L#v2@ struct result_1
|vj!,b88n# {
c ;'7o=rr typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I^O`#SA ( } ;
x&gS.b* !/"y template < typename T1, typename T2 >
?o d*"M struct result_2
5?TjuGc {
%G jjl*`E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ks8x xY } ;
UmCIjwk 7D4I>N'T template < typename T1, typename T2 >
U6M&7l8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r+nhm"9 {
=V^8RlBi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0[s<!k9= }
7 v(<<> AH
]L C6- template < typename T >
zQtx!k= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
peU1
t:k? {
l 4cTN
@E return OpClass::execute(lt(t));
6
wD }
-:V2Dsr6; f q*V76F } ;
'L6+B1Op PLWx'N-kqL &&n-$WEl 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
M5B?`mTl 好啦,现在才真正完美了。
i^/D_L. 现在在picker里面就可以这么添加了:
zQx7qx BeM|1pe. template < typename Right >
cs)z! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;4(FS {
ACH!Gw~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
y/ah<Y0( }
RTYhgq 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。
E2|c;{c W.<I:q`eO J]Qbg7| [M:BJ%* D^2yP~( 十. bind
:;Wh!8+j 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。
G6j9,#2@ 先来分析一下一段例子
$!"*h
p:qj.ukw ^ `Y1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
9 Dx9alJR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q*{Dy1Tj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$g)X,iQu 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
qgsKbsl 我们来写个简单的。
4N{^niq7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
51x)fZQ 对于函数对象类的版本:
Edav }z !CuLXuM template < typename Func >
"ZFK-jn/ struct functor_trait
MXuiQ;./ {
ESv&x6H typedef typename Func::result_type result_type;
wz5*?[4 } ;
0t}&32lL& 对于无参数函数的版本:
Amvl/bO (B;rjpK template < typename Ret >
V|bN<BYJ struct functor_trait < Ret ( * )() >
SN|:{Am {
v"smmQZik typedef Ret result_type;
/bv4/P } ;
{AqPQeNgz 对于单参数函数的版本:
"4qv
yVOE 6}e"$Ee}9 template < typename Ret, typename V1 >
m-!Uy$yM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@C6.~OiP {
: w 4Sba3 typedef Ret result_type;
NX:i]t } ;
2M+'9+k~ 对于双参数函数的版本:
k
M' :.QT E:ocx2dp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=
eDi8A*~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]Syr{| {
AIFI@#3 typedef Ret result_type;
6'qC *r } ;
m%km@G$ 等等。。。
TwXqk>J 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)F)
(Hg yPza template < typename Func >
o@KK/f struct func_return
QGQ>shIeZ {
IXef}%1N? template < typename T >
DJf!{:b) struct result_1
`V[{,!l;X {
r.b!3CoQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\`M8Mu9~w } ;
_}-Ed,.= 7B,axkr template < typename T1, typename T2 >
b$:<T7vei struct result_2
.d>TU bR; {
7}e73 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$.2#G"| } ;
8%wu:;*]% } ;
/2e&fxxD lUd;u*A 0xYPK7a=L\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jRP9e -r5JP[0kP template < typename Func, typename aPicker >
Xn
1V1sr class binder_1
Q5H!
^RQm {
kq kj.#u Func fn;
V>&WZY aPicker pk;
d}t7bgk'j public :
k*3F7']8 ~SRK}5E template < typename T >
09S LQVo struct result_1
``Wf%~ {
|8m;}&r$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s8/y|HN^ } ;
KK%R3{ ;L458fYs template < typename T1, typename T2 >
T!*lTzNHm struct result_2
6RLYpQ$+ {
S3iXG
@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?(4E le } ;
/RzL,~] ?2#MU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(93+b%^[
z"n7du}v template < typename T >
V6C*d: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:mwJJIjUW {
+I {ZW}rA return fn(pk(t));
*|T]('xwC }
Xv%1W?
>@/ template < typename T1, typename T2 >
,MxTT!9Su typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NM;0@ o {
;ctJ9"_g return fn(pk(t1, t2));
5QjM,"`mp }
ST#MCh-00 } ;
+ S^OzCGk 0 xUw}T6 O#g'4 S 一目了然不是么?
U$fh ~w<[ 最后实现bind
q`l%NE M6 W{mek \L"Vx9xT template < typename Func, typename aPicker >
+$-@8,F> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0#AS>K5 {
F?wfh7q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/7
CF f&4 }
4Y)rgLFj *,:>EcDr 2个以上参数的bind可以同理实现。
q*|H*sS 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。
Sd!!1as XvU^DEfW 十一. phoenix
PtUea
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`*J;4Ju@ c&{1Z&Y for_each(v.begin(), v.end(),
wE.CZ%f (
.>Gnb2
do_
LX
[ _6 [
\{HbL,s cout << _1 << " , "
gkJL=, ]
QxSJLi7t .while_( -- _1),
>VQP,J{ cout << var( " \n " )
Kyz!YB )
#E?T E );
e'FBV[e 6QwVgEnSf 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:
=q1=.VTn 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
OR &' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
v-k~Q$7~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PgeC\#;9 -K 7jigac 5/vfmDt3'G template < typename Cond, typename Actor >
INi9`M.h class do_while
CWP),]#n {
o=t@83Fh5 Cond cd;
yMU>vr Actor act;
A{[joo public :
NtuO&{}i template < typename T >
|\?mX=a.y struct result_1
s#%$aQ|Fp {
yJCqP= typedef int result_type;
,f4VV\ } ;
WIe7>wkC n9
LTrhLqp do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x)Y?kVw21" Wchu-] template < typename T >
toq/G,N Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@H{QHi {
NUlp4i~Q do
[Eeanl&x> {
ewo]-BQS act(t);
i++a^f }
$pV:)N4 while (cd(t));
L}E~CiL0n return 0 ;
2
L>;M }
n(i Uc1Y } ;
F/ZB%;O9 _JVFn= }?KvT$s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
g[oa'.*OB 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。
HHT_ }_? 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。
R&>G6jZ?8 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。
<G9HVMiP 下面就是产生这个functor的类:
.!fhy[%o:D #.<Uy."z2
~ 4v template < typename Actor >
WpPm|h class do_while_actor
4LEWOWF} {
r8.`W\SKX Actor act;
Z~g6C0 public :
p<eu0B_V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`!`g&:Y }V:B,: template < typename Cond >
''bh{
.x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F9ys.Bc } ;
Frn<~ z\d{A7 8#m,TOp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\dm5Em/ 最后,是那个do_
prHM}n{0 s+tPHftp Wq5}SM class do_while_invoker
CIxa" MW {
[@VM'@e7 public :
_Sq*m= template < typename Actor >
/C[Q? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~.Wlv; {
jmp0 %:+L return do_while_actor < Actor > (act);
j*.K|77WHj }
O'm5k l } do_;
&z;bX-"E TANv)&,|9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_>8rTk`/h 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_#UiY
ffa* 最后来说说怎么处理break和continue
9QQiIi$74U 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
Dias!$g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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