一. 什么是Lambda
M$GD8|*e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G'("-9 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
U` U/|@6 QZ`<+"a0 N@VD-}E 5
9X|l&/ class filler
-LY_7Kg {
^TjFR*S'E public :
<omz9d1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ks{s
Q@~ } ;
\kRBJ1)|f 6y0C ~}5(J,1! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
wHCsEp( 8
jT"HZB6 'ZJ6p0 u+V;r)J{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c:iMbJOn# v6rw. <s:Xj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
HP8pEo0Y O+yR+aXr'8 C{Zv.+F
2O
二. 战前分析
itvwmI,m\ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rfZA21y{? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
F7hQNQu: 0uvL,hF sPw(+m*C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jlB3BwG{w /* --------------------------------------------- */
^KlOD_GN| vector < int *> vp( 10 );
h~1QmEat transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9W8Dp?: /* --------------------------------------------- */
&><`? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fx|9*|E /* --------------------------------------------- */
^?A+`1- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-Av/L>TxlI /* --------------------------------------------- */
:Y'nye3: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
p[wjHfIq /* --------------------------------------------- */
3ty){#: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y5#_@ .3!4@l\9C \<8!b{F XC$~! 看了之后,我们可以思考一些问题:
^T[#rNkeL 1._1, _2是什么?
}dxdxnVt 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。
F&P)mbz1 2._1 = 1是在做什么?
A1_x^s 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。
#-W5$1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
%{{#Q]]& NX;&V7 '71btd1 三. 动工
J0K"WmW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H0HYb\TX ? `3OGCy
Bb o* y6s$.93 template < typename T >
,>^~u class assignment
]]7T5'. {
HfF$>Z'kM T value;
!d^`YEfE public :
~!;3W!@(E assignment( const T & v) : value(v) {}
Nt'5} template < typename T2 >
zk]~cG5dT/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K?>&Mr } ;
}u&JX &-zI7@! U}7[8&k1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pGFocw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t0q@]
0B5 RoTT%c P_ 6i4j(P V;V9_qP, class holder
\5Jv;gc\\ {
p.HA`R> public :
+D@R'$N template < typename T >
?,NAihN] assignment < T > operator = ( const T & t) const
oW_WW$+N {
(nzt}i0 return assignment < T > (t);
V6k9L*VP }
`et<Z } ;
*v9G#[gG [>0r'-kI +M*a.ra0OF 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:
HL?pnT09 YV
msWuF static holder _1;
uv5@Alm Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E;sltl fCfY.vd5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m";gD[m 而不用手动写一个函数对象。
!S:@x.n@iR IFY!3^;zO !=we7vK} cMv3` $ 四. 问题分析
UQFuEI<1- 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。
@oEDtN 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。
J0 P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d(!N$B\[5T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2Kidbf 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<fJ\AP5 vpDs5tUl 五. 问题1:一致性
hG^23FiN 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?|
|#wz)=mD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0 Yp;?p^ A@ME7^w7 struct holder
D\R^*k@V {
sn(}5; //
`9-Zg??8r template < typename T >
J$;)TI T & operator ()( const T & r) const
b ~gF,^w {
F'I6aE% return (T & )r;
0"`skYJ@ }
*QG;KJ% } ;
0YL0Oa+7 =Ug_1w 这样的话assignment也必须相应改动:
9o`3g@6z X\%3uPQ template < typename Left, typename Right >
i'<1xd(` class assignment
n&]w* (, {
m!_ghD{5h Left l;
W=?87PkJu Right r;
keOW{:^i public :
;Y\,2b, xh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UZra'+Wb template < typename T2 >
$w\ , ."y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
In&vh9Lw } ;
fsd>4t:"\ .Q@"];wH 同时,holder的operator=也需要改动:
%Qq)=J<H; Xdt+\}\ template < typename T >
K}BX6dA assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w C"%b#(} {
S41>VbtEp return assignment < holder, T > ( * this , t);
P{18crC[1 }
DF2&j! R`q!~8u 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
7krA+/Qr( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d}_c( 7w, FA return l(rhs) = r;
L ]c9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
S)yV51^B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]||=<!^kn 'QF>e template < typename Tp >
Vi WgX. class constant_t
:8rCCop
Uv {
OWsYE? const Tp t;
#9OP.4 public :
s jm79/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
W+?[SnHL/ template < typename T >
9DX3]Z\7X const Tp & operator ()( const T & r) const
G,*s9P]1 {
ISew]R2 return t;
7`HUwu }
/&7Yi_]r } ;
#LJ-IDuF! Ck?: 8YlF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W?-BT >#s 下面就可以修改holder的operator=了
"M^W:4_ DT4RodE$ template < typename T >
uszSFe]E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)AXH^& {
}3w b*,Sbz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~b0qrjF;O }
i&)C, 2]=I'U<E! 同时也要修改assignment的operator()
@~3c"q;i7 dRm'$
G9 template < typename T2 >
=fK'Ep[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nX%'o`f 现在代码看起来就很一致了。
EG4bFmcs [t{#@X 六. 问题2:链式操作
%PbqASm 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\[1CDz=}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。
r:4IKuTR 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。
E2'e}RQ 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。
ZGhoV#T@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
twmJ n5*7~K"C template < typename T >
a<TL& struct result_1
)Cvzj<Q0 {
X@U1Ri typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
CL :M>( } ;
Ag0_^ 4!vUksM 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:
=@=R)C4f* } <4[(N template < typename T >
NqE7[wH struct ref
-Jo :+]. {
Cnci%eo typedef T & reference;
A5<Z&Y[ } ;
iLcadX template < typename T >
{))S<_yN struct ref < T &>
OG7v'vmY {
w*%$
lhp! typedef T & reference;
h\*rv5\M } ;
%L>nXj ~PW}sN6ppG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
iCRw}[[ '8kjTf#g<l template < typename T >
Sx9:$"3.X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
I{e^,oc {
vr;Br-8 return l(t) = r(t);
w })Pedg }
xWz;5=7a] 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
_ZM9
"<M-X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"4uUI_E9F;
kjC{Zr 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
XW_xNkpL5c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8t:h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0$Y 9>)O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
([dL:Fb 最后的布局是:
0gD59N'C Add
K6*UFO4}i / \
vq:OH
H Divide 5
i2a"J&,6O / \
L_1_y, 0N _1 3
1 lCikS^c 似乎一切都解决了?不。
Jo aDX , 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。
|\n)<r_ 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。
X#I`(iHY 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:
m2q;^o:J 'h6}cw+K template < typename Right >
fMEv85@JL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
aU<D$I Right & rt) const
*8X9lv.Z {
,x"yZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QC5f:BwM }
^Z4q1i)JO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l3?,gd.- 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。
Rk jKIa 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。
:Mu8W_ 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。
&Dg)"Xji 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。
u4,X.3V]A 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?
b}&7~4zw 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:
+ }XL>=-5 ciGpluQF template < class Action >
N!Wq}#&l class picker : public Action
N'
$DE {
v7<S F public :
Prb_/B Dd picker( const Action & act) : Action(act) {}
t#pqXY/;D // all the operator overloaded
eIUuq&( } ;
i=X* w^rb|mKo Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|;U=YRi 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
N[x@j)w-` YUVc9PV)Ws template < typename Right >
56=K@$L {F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:O'C:n<g {
Uq]EJu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Fwx~ ~"I }
ZCE%38E N 5
2@udp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nl-t<#z[ 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。
Q_]!an( $dZ>bXUw: template < typename T > struct picker_maker
5} MlZp {
ELrZ8&5G typedef picker < constant_t < T > > result;
"gbnLKs } ;
q?Ku}eID3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
UC+7-y, {
le^_6|ek typedef picker < T > result;
> 0Twr } ;
BsK|:MM] aFr!PQp4{ 下面总的结构就有了:
k99gjL` 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。
b1+hr(kMRM 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。
9oje`Ay picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#7~tL23}] 至此链式操作完美实现。
I*:qGr+ WJ J|"nwY}a9 :,%J6Zh? 七. 问题3
pqH(
Tbjq 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。
(o*e<y,}W vTMP&a'5L template < typename T1, typename T2 >
4kaE}uKU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xOVA1pb, {
o!s%h!%L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$d2kHT }
yxG:\y
b lRv#1'Y 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:
X"TUe>cM Sqdc1zC template < typename T1, typename T2 >
z{`6# struct result_2
<;z[+6T {
$#G6m`V typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
OK
M\"A4 } ;
O$"bd~X 49xp2{ 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?
?z5ne?? 这个差事就留给了holder自己。
!c4)pMd sP6 ):h ![a/kj template < int Order >
Wkg*J3O class holder;
SaR}\Up template <>
'0CXHjZN class holder < 1 >
pcRF:~TE {
)BF \!sTn public :
Evr2|4|O~ template < typename T >
to!mz\F struct result_1
e0v9uQ%F5 {
dysX typedef T & result;
DOF?(:8Y } ;
%z-dM` i template < typename T1, typename T2 >
f[JI/H> struct result_2
d s|8lz, {
?jNF6z*M6 typedef T1 & result;
w69>tC } ;
wGOMUWAt template < typename T >
FG>;P]mvp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8^<c,!DM {
pAJ=f}",]E return (T & )r;
j*;*Ka w }
Z7/vrME6 template < typename T1, typename T2 >
bK$/,,0=X/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JHvFIo {
Y]+e
Df return (T1 & )r1;
0NL :z1N-h }
>vD['XN, } ;
E6'8Zb F* 3G_V template <>
TnN^2:cU class holder < 2 >
E1c>nrnh* {
9,S,NvSq public :
[<D+pqh template < typename T >
$:f.Krj struct result_1
kF(Ce{;z {
UfK4eZx*` typedef T & result;
&Q'\WA' } ;
lQh
E]m>+ template < typename T1, typename T2 >
Wk/fB0 struct result_2
Jj=yG"$! {
V~'k1P4 typedef T2 & result;
Y)'!'J } ;
b(q$j/~ zb template < typename T >
b:fxkQm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NniX/fk {
a);O3N/*I return (T & )r;
{ A:LAAf[6 }
Q?*
nuE template < typename T1, typename T2 >
H{j~ihq7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wD<vg3e[H {
sTd}cP return (T2 & )r2;
&q4ox7 1 }
/QrA8 } ;
'fS?xDs-v JZ %`%rA W.yV/fu 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
vx04h ~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q$MHCq; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|9+bSH9 _n<
LVdE return l(i, j) = r(i, j);
>lA7*nn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?D1x;i9< a4yOe*Ak,F return ( int & )i;
tW:W&|q return ( int & )j;
xh{mca>?G 最后执行i = j;
aN>U. SB 可见,参数被正确的选择了。
$|Q".dD S#P+B*v ^Lsc`<xC *GCA6X |tG05 +M 八. 中期总结
D4AEZgC F, 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
hA@zoIoe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
])N|[ |$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sk#9x`Rw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0FG5_t"",\ hbVE;
9 |)^clkuGX :L]-'\y /pO{2[ K1;zMh 九. 简化
J=@hk@Nq# 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。
1T!cc%ah 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Lqg]Fd 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:
U!x0,sr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
63.( j P1; +-*/&|^等
gB>(xY>LrA 2. 返回引用。
`f%&<,i =,各种复合赋值等
A)OdQFet( 3. 返回固定类型。
fG<Dh z@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9Kc0&?q@D 4. 原样返回。
1W*V2`0> operator,
SxMxe,.| 5. 返回解引用的类型。
DD2adu^ operator*(单目)
)i&%cyZw 6. 返回地址。
7Aqn[1{_O operator&(单目)
,r@xPZPz:e 7. 下表访问返回类型。
NI^{$QMj operator[]
b([:,T7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]F*|U` operator<<和operator>>
v,n); S<V-ZV&_:U OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<BZ_ (H 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1d`cTaQ- Ny[QT*nV template < typename Left >
7kdeYr~<1 struct value_return
w(/7Jt$ {
xne]Q(B> template < typename T >
Y^4q9?2G struct result_1
0%/,>IR>r {
wc"9A~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E\ tL } ;
Z?-;.G* [9LxhPi template < typename T1, typename T2 >
Ocyb c% struct result_2
V>6QPA^ {
B<Ol+)@,} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Qr<AV: } ;
^,LtEwd~Y } ;
I<sfN'FpT TFo}\B7 FzVZs#O 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
lBS"3s384 g#w`J\iz 下面我们来剥离functor中的operator()
s}s|~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
nkTYWw )u<eO FI+ return l(t) op r(t)
C B6A}m return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vlvvi() return op l(t)
WXLK89ev\ return op l(t1, t2)
E!uJ6\ return l(t) op
emA.{cVr! return l(t1, t2) op
kj-=xhJ{= return l(t)[r(t)]
Mw+v"l&mU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}4Zkf<#7$ f`,-b 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:
5lGQ#r 单目: return f(l(t), r(t));
7"#f!.E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d)\2U{ 双目: return f(l(t));
&m'?*O | return f(l(t1, t2));
D '<$ g 下面就是f的实现,以operator/为例
Cpe#[mE +N7"EROc struct meta_divide
w\Iqzpikr {
@'
d6iYk_ template < typename T1, typename T2 >
"sD1T3!\)Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Z0aUHWms {
wE?CvL return t1 / t2;
4oV
{=~V }
Q<1L`_.> } ;
bf1)M>g,O 7 I@";d8~ 这个工作可以让宏来做:
qIz}$%!A *Z > #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9j0o&Xn template < typename T1, typename T2 > \
P8<hvMF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~}K{e 以后可以直接用
5?w.rcN[j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=MxpH+spI 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
j|mv+O (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。。。)
Z&-tMai; Ia#"/`|| <*_o0;h| 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
d+0^u(gc!8 nZxSMN0] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&8n? class unary_op : public Rettype
?~Pv3'%d {
sDX/zF6t Left l;
=HS4I.@c_5 public :
[ZD[a6(94 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hXc}r6<B $~G@ template < typename T >
;
h85=l<8u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tvGlp)?. {
[]gRfM]$& return FuncType::execute(l(t));
ioWo ] }
l~D\;F z+
ZG1\ template < typename T1, typename T2 >
IT18v[-G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e^8BV;+c {
?2ItTrlB return FuncType::execute(l(t1, t2));
(-(QDRxK }
Gc'M[9Mh } ;
lH6fvz AuXs B W~yLl% 同样还可以申明一个binary_op
s&VOwU D"!jbVz]* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l|q%%W0 class binary_op : public Rettype
7h`^N5H.q {
'60//"9>k/ Left l;
`;cz;" Right r;
:3O5ET'1 public :
KUFz:&wK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G|*G9nQ XXm'6xD- template < typename T >
bcn7,ht typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bb1f/C% {
#q;z8 @ return FuncType::execute(l(t), r(t));
N571s }
,56;4)cv WqQU@sA template < typename T1, typename T2 >
#w|5jN? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dlR_ckp {
Zi*%*nX return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
R$d7\nBG }
P#;Th8k{K2 } ;
kC`Rd:5 zN")elBi jkt6/H 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
(A4&k{C_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e2wvc/gG6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
F&az": 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。
ISBF\ wQY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(:7a&2/M 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。。。
]]PE#DDg 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\z:<DsQ& 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)
X!c?CL 下面是修改过的unary_op
w.^yP7: +?AW>&68y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,H{={aln class unary_op
L~&" aF/b {
eY}V9*.v Left l;
wS$46M< >|
m.?{^ public :
fp;a5||5 bEI!Ja unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>r}Vf9 5[N ]sL45k2W template < typename T >
uJ8{HB struct result_1
-J?~U2 {
0>@[o8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$$4W}Ug3U } ;
fM^<+o@ XU9'Rfp template < typename T1, typename T2 >
&t3Jv{ struct result_2
w2zp#;d {
hW'
HT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4f {+pf^R } ;
c0[k T Zi{0-m6+ template < typename T1, typename T2 >
~gdd cTp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'n4u-pM(nB {
`{}@@] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&J(!8y*QyE }
v3-?CQb( =x
H~ww (D template < typename T >
2C1+_IL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MZ~.(& {
M[s\E4l:t return OpClass::execute(lt(t));
d+5:Qrr }
[hnK/4! r\xXU~$9v } ;
KY+]RxX <'2u
a X4Xf2aXI 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
j-32S! 好啦,现在才真正完美了。
g^j7@dum 现在在picker里面就可以这么添加了:
Funj!x'uE j@ v-| template < typename Right >
TQ' e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W4vBf^eC {
RIjM(P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D]u=PqHk2 }
*P xf#X 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
xa#gWIP* N-%#\rPq. Pux)>q] C Q52bh'cuU Vp7b4n< 十. bind
>'Hx1; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|yv]Y/= 先来分析一下一段例子
c&e0OV\m 7K :FeW'N -tyaE int foo( int x, int y) { return x - y;}
r*Z_+a8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
? s4oDi|: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0b++17aV 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
5hz_P+Q 我们来写个简单的。
P`
]ps?l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\Tkp 对于函数对象类的版本:
PbEQkjE }]GbUC!Zb template < typename Func >
J6auUm` ` struct functor_trait
4J}3,+ {
B5`;MQJ typedef typename Func::result_type result_type;
Yxqj - } ;
!I7 ? 对于无参数函数的版本:
%zflx~ OG}KqG!n template < typename Ret >
mz-N{ >k struct functor_trait < Ret ( * )() >
"tX7%( {
h2;l1G, typedef Ret result_type;
QgZJ`G-- } ;
iT$d;5_pU 对于单参数函数的版本:
8&?p BS.= template < typename Ret, typename V1 >
C P&o%Uc* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)_Iz>) {
mATH*[Y typedef Ret result_type;
5rN7':(H!% } ;
Gh+f1)\FA" 对于双参数函数的版本:
r?$&Z^ acae=c|X template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}.t^D| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+7Rt{C, {
iAHZ0Du typedef Ret result_type;
2@*<9-9 } ;
Tzf$*Uje3 等等。。。
8_X.c 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
hgwn> p:S# oG\>-- template < typename Func >
K0 QH?F struct func_return
+.K*n& {
%I}'Vb{C template < typename T >
>#?iO]). struct result_1
Q@Dkl
F {
)Y8qWJU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?FDJqJM } ;
8})|^%@n tWX7dspx/ template < typename T1, typename T2 >
G<fS(q struct result_2
6VFirLd {
FE}s#n_Pd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kyu2)L2u } ;
e# <4/FR } ;
)w3
, D}Au6 QH:>jmC{1h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-)>(8 f '}CN?f|. template < typename Func, typename aPicker >
4v>o% class binder_1
1yJ75/ {
SdSgn |S Func fn;
Q[jI=$Q) aPicker pk;
R.O public :
?-S8yqe wA1Ey:q template < typename T >
0}D-KvjyP struct result_1
4uPH {
H7}g!n? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>~^`5a`$uI } ;
XJ O[[G` nfa_8 template < typename T1, typename T2 >
1y~L8!:L struct result_2
%rw}u"3T {
HM
90Sb typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d~sJ=) } ;
M6&~LI.We= T:6K?$y? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`ReGnT[ |SxMN%M! template < typename T >
Enu!u~1]F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V&g)m.d:n {
G LoiH#R return fn(pk(t));
{wHvE4F2 }
2+o! o template < typename T1, typename T2 >
^glX1 ) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{N"*olx {
7MoR9,( return fn(pk(t1, t2));
z>7=k`x`: }
}'v{dK } ;
%uj[ ` .(JE-upJ" hRa\1Jt>a 一目了然不是么?
*^uGvJXF 最后实现bind
:Jm!=U%'Z 3Fgz)*Gu] '!AT template < typename Func, typename aPicker >
Etw~* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
& \JLTw {
MCM/=M'y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O/(3 87= U }
k{_1r; 0u>yT?jP 2个以上参数的bind可以同理实现。
|^?`Q.|c$ 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。
<>VIDE Qg[heND 十一. phoenix
?vMK'" Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/q T E b-2pzcK{# for_each(v.begin(), v.end(),
hr%U>U9F (
) sRN!~ do_
j{)fC]8H [
l},dQ4R cout << _1 << " , "
ijE<spG ]
CcBQo8!G .while_( -- _1),
ccRlql( cout << var( " \n " )
x!OWJ/O )
EG%I1F% );
mZ]P[lQ'5 ?n2C 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:
*3!(*F@M, 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
Wa(W&] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c$.UE 那么我们就照着这个思路来实现吧:
FMoJ"6Q Ih(:HFRMq6 $|rCrak; template < typename Cond, typename Actor >
={\![{L class do_while
DE5d]3B {
z'?SRK5+ Cond cd;
kea e.6[ Actor act;
?Y%}(3y public :
uijq@yo8- template < typename T >
/g13X,.H struct result_1
n'q
aR<bY {
$I\))*a typedef int result_type;
d:A\<F } ;
)uANmThOz jMTRcj];( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_c[|@D 3xRM
1GgO template < typename T >
n/xXQ7y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G}182"#4 {
C\y[&egww do
2=jd;2~ {
kZJt~} act(t);
eH ;Wfs2f }
o^8*aH)I>Y while (cd(t));
4 U3C~J return 0 ;
Tw2Xe S }
0Ulxp } ;
5P-K *C& $Vo/CZW7 =s`XZkh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J>&[J!>r 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
h1n*WQ- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
J>><o:~@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
k}- "0> 下面就是产生这个functor的类:
mfj4`3:NV \El|U#$u'
s.|!Ti!] template < typename Actor >
xt?3_?1 class do_while_actor
-kWO2 {
j kSc& Actor act;
kTr6{9L public :
-0{T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d1UVvyH P
h9Hg' template < typename Cond >
2b; rr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CW.&Y?>Tv } ;
,Y`'myL8W x eJ9H~^ !x`;>0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,O$Z,J4VL 最后,是那个do_
lF0K=L D."cQ<sxpN _{N0OX class do_while_invoker
T+`xr0 {
*!._Ais,\ public :
6"BtfQ") template < typename Actor >
Q&oC]u(="& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5oVLv4Z9u {
%M|Z}2qv return do_while_actor < Actor > (act);
8:Z@ lp^ }
MDMtOfe| } do_;
}v_p gatC szf"|k! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Zkf 3t>[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*54>iO-
c 最后来说说怎么处理break和continue
JoZqLy!@ 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。
&{X{36 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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