一. 什么是Lambda
m^FKE: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|cd"cx+ 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,
>,Y+ 1 &j~9{ C %<^^ Mw /,SVG1 class filler
fTpG>*{p {
5BA:^4zr? public :
qMEd
R;o void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*ELU">!}G } ;
0xZ^ f}@L b~UWFX#U ZklO9Ox( 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:
H*G(`Zl} Y*#xo7#B GPni%P#a@0 V0D&bN* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`}`Q qv o6^ETQ 5$!idfDr|m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
A3.I|/ 7:g_:}m Syseiw +-b'+mF 二. 战前分析
v6G1y[Wl 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
0,-]O= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
I~6(>Z{ ` Ft-1eE IG|u;PH< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ogSDV /* --------------------------------------------- */
tJ_Y6oFm= vector < int *> vp( 10 );
t{B@k[| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4r83;3WXs /* --------------------------------------------- */
\^0>h`[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]@21K O /* --------------------------------------------- */
v6DjNyg<x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|%5pzYe /* --------------------------------------------- */
>o13?-S%e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
I*j~5fsS' /* --------------------------------------------- */
Jw=7eay$F for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
q_^yma SFh<>J^ 0a 66-\}8f8a #-Mr3 看了之后,我们可以思考一些问题:
OLt0Q.{ 1._1, _2是什么?
H!0m8LCnb 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。
zOA~<fhT 2._1 = 1是在做什么?
A`M-N<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。
L|<j/bP 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。
I9L3Y@(f6m M
hW9^? UrciCOQf 三. 动工
'/XP4B\(E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W$wX[ UW} @oP$r |AE{rvP{@ (!8b$)k template < typename T >
z&n2JpLY7 class assignment
iku*\,6W {
GK-P6d T value;
m;4ti9 public :
{HM[ )t0 assignment( const T & v) : value(v) {}
^HR8.9^[1u template < typename T2 >
Wtw,YFT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{hOS0).(w7 } ;
rZ+4kf6S \z2y?"\? 55ec23m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
y@$E5sz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Hmm0H6&u tA4Ra,-c ^S;{;c+' ,J+L_S+B~ class holder
(x/:j*`K {
/N%i6t<xU public :
8<0P Ssx template < typename T >
2V%z= assignment < T > operator = ( const T & t) const
`WCL-OoZc5 {
"|J6*s return assignment < T > (t);
$X-PjQb1Bb }
B_[I/ ? } ;
( sl{Rgxe* q,#s m'S k ?6d\Q 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
w (`g)` RFS}!_t+| static holder _1;
-Wmb
M]Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>Q(\vl@N= 2brY\c
F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@}Ry7H0O 而不用手动写一个函数对象。
*re?V9 am3JzH TlyBpG=p "8ZV%%elp 四. 问题分析
A9SL|9Q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
S}h
d, "I 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
`)]W~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"]p&7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
` W);+s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.eVX/6, Jia@HrLR 五. 问题1:一致性
u=s,bt,"5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
k0\a7$}F 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D5Sbs( +PsR*T struct holder
?P|z,n{ {
[];wP'* //
`%#_y67v template < typename T >
6A5.n?B{ T & operator ()( const T & r) const
.WN&]yr, {
TBJ?8W( return (T & )r;
h7K,q S }
Glw|*{$ } ;
91&=UUkK? FVP,$ 这样的话assignment也必须相应改动:
*UW 8|\; >m%TUQ#% template < typename Left, typename Right >
("}Hs[ class assignment
: Gi8Jo {
n2AoEbd Left l;
_a"|
:kX Right r;
HES$. a public :
txnH~;( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AriV4 + template < typename T2 >
_O87[F1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\j)c?1*$ } ;
a}VR>!b }2BNy9q@ 同时,holder的operator=也需要改动:
j+AZ!$E :&z!o"K template < typename T >
t W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6OC4?#96%' {
SV ~QH&0' return assignment < holder, T > ( * this , t);
hTby:$aCg }
suhnA(T{ c"`HKfL 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。
r?0w5I 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:Zq?V`+M FChW`b&S return l(rhs) = r;
PeEaF@#k
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。
5gx;Bp^_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Fgwe`[ Gk58VODo template < typename Tp >
q(s0dkrj class constant_t
?_S); {
mpDxJk! const Tp t;
Avljrds+7 public :
-2U|G constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FRPdfo37 template < typename T >
!VG
]~lc const Tp & operator ()( const T & r) const
5 8U[IGs( {
l!j=em@ return t;
+\PLUOk }
/!"sPtIh } ;
4_CXs.v1 LG(" <CU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\Z~@/OVc 下面就可以修改holder的operator=了
<Fl.W}?Q} jM{5nRQ template < typename T >
ky]L`w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9a1R"%Z {
hG9Mp!d91 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%3HF_DNOY= }
)T(1oK(g +y-3tcI) 同时也要修改assignment的operator()
G&6`?1k &)!N5Veb template < typename T2 >
JkLpoe81 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8k Sb92 现在代码看起来就很一致了。
Fb{HiU9<! [NGq$5 六. 问题2:链式操作
Qq.Ja%Zq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?%Pi#%P 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。
? EhIK 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。
UD2l!)rW 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。
\/m-G:| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
mI;\ UOh' e&<=+\ul template < typename T >
?*QL;[n1 struct result_1
weOga\ {
qs
(L2'7/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fzjtaH? } ;
CSFE[F63 ^w
jM u5f 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:
\&v)#w 8tT/w5 template < typename T >
91FVe struct ref
$cO-+Mr-~ {
TPi{c_
] typedef T & reference;
kxY9[#:<fB } ;
AD'c#CT template < typename T >
WsmP]i^Q struct ref < T &>
)Y=ti~?M( {
m]VOw)mBF typedef T & reference;
t1o_x}z4. } ;
q:,ck@-4 7C@m(oK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
MnW"ksH }~ga86:n0 template < typename T >
5pxw[c53# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`S]DHxS {
-
SCFWc return l(t) = r(t);
*,XT;h$'> }
s#(<zBZ9p# 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。
|OBZSk1jp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6"o@d8>v 3TT?GgQ 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
SiT5QJe _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZX40-6#O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kNUNh[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'u%SI]*;> 最后的布局是:
YM +4:P2 Add
N8`q.;qewz / \
f_r4*#&v Divide 5
SMHQh.O?5 / \
e:iqv?2t _1 3
' "o2;J)7 似乎一切都解决了?不。
o:RO(oA0? 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。
D~f[ R g 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。
!MD uj 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:
.v#Tj|w^ qoJ<e`h} template < typename Right >
sKL"JA
T assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h1Q rFPQnu Right & rt) const
LhtA]z,m {
+bcJm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NGuRyZp69& }
SQI =D8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:@sjOY 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。
Xwk_QFv3 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。
Hu7WU;w 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。
4k=LVu]Kcr 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。
"I&,':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?
v\Xyz
) 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:
>I*uo.OF A&qZ:&(OM template < class Action >
]dQ class picker : public Action
{~~' {
s7na!A[ public :
Qon>[<]B picker( const Action & act) : Action(act) {}
CJ[^Fi?CH // all the operator overloaded
aX(Y
`g)| } ;
WRfhxl )W$@phY(I 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。
aA&}=lm 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:
)+12r6W C!S(!Z, template < typename Right >
y>_*}>2 ,O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}1pG0V4 {
Ox}a\B8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QB#rf=' }
2W vf[2Xw RI-)Qx&!f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lc\f6J>HT 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。
VW *d*! W)m\q}]FYz template < typename T > struct picker_maker
gC\^"m {
rQ287y{ typedef picker < constant_t < T > > result;
B>,&{ah/5J } ;
KPMId`kf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\} +b_J6- {
;`-@L typedef picker < T > result;
a<mM
)[U } ;
$z* Y:vFP +JRPd.B"@ 下面总的结构就有了:
Z2hIoCT functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
= s$UU15 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。
6F4OISy%3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a C< 至此链式操作完美实现。
x4nmDEpa f<v:Tg.[ ju {\7X5 七. 问题3
mnS F=l;; 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。
qJf=f3 8^|lsB}x? template < typename T1, typename T2 >
4J6,_8`U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}qn@8} {
z;d]=PT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tX *}l|;( }
|$aTJ9 Iq: U|}Bk/0. 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I-?Dil3 ^t#W?rxp& template < typename T1, typename T2 >
vgvJ6$# struct result_2
t;e+WZkV {
l!^+Xeg~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{Mx3G*hr } ;
8*t8F\U# ;&v~tD7 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?
xU_Dg56z'& 这个差事就留给了holder自己。
u#uT|a. R#0Z r^,XpRe&M template < int Order >
fF*{\ class holder;
+{F2hEYP template <>
~KF>Jow?Y class holder < 1 >
b ?-VZA: {
,
e6}p public :
NiCB.a template < typename T >
++)3*+N+
struct result_1
D3BT>zTGK {
C+=8?u< typedef T & result;
a.O pxd } ;
'ixu+.ZL/ template < typename T1, typename T2 >
uO,9h0y0W struct result_2
eVy> {
,|r%tNh<8$ typedef T1 & result;
f8c'`$O } ;
]s))O6^f template < typename T >
5i42o+' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YAoGVey {
3w-0IP]< return (T & )r;
HpX ;:/I }
&rmXz6F template < typename T1, typename T2 >
<@puWm[p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d@ ?++z {
wG\ +C'&~ return (T1 & )r1;
6?C|pO }
'q_^28rK } ;
Z&VH7gi qP}187Q1 template <>
ev}ugRxt|k class holder < 2 >
xR`W9Z5 {
x&kM /z?/ public :
PS=N]e7k' template < typename T >
c :{#H9 struct result_1
t(RJc {
5@kNvi typedef T & result;
TJY
[s- } ;
_,?<r&>v6 template < typename T1, typename T2 >
&I|\AG"X} struct result_2
Hv~&RZpe {
P,}cH;w6Ck typedef T2 & result;
eq!>~: # } ;
oieJ7\h]m template < typename T >
7%Q?BH7{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!d)Vr5x {
Q/[g|" return (T & )r;
NZTG)< }
T|%pvTIe template < typename T1, typename T2 >
5C|Y-G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qq,#bRe {
h|T_
k return (T2 & )r2;
^]cl:m=* }
P"%QFt, } ;
RI[=N:C^ 4Ucs9w3[ XB.xIApmy 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
OtVRhR3> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ki,SFww8r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+}.~" :< d. return l(i, j) = r(i, j);
jGSY$nt9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AVnH|31dC~ <?>1eU%
return ( int & )i;
Z"pCDW) return ( int & )j;
+I$,Y~&`> 最后执行i = j;
:Rftn6! 可见,参数被正确的选择了。
H:k?#7D( "PD^]m )/y7Fh
L* 0$x I,lX;~xb 八. 中期总结
'nMj<:0wlD 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:
=.48^$LWx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]<xzCPB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%4QpDt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
7K 'uNPC ]J(BaX4 j%`%
DQ hE;|VSdo l"rX'g? (B^rW,V[R 九. 简化
j6: jN-z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
f|'0FI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E~y(@72) 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
{44#<A< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rHa*WA;TE +-*/&|^等
KPrH1 [VU 2. 返回引用。
ogvB{R =,各种复合赋值等
t+ vz=` 3. 返回固定类型。
fjd)/Gg 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8-PHW,1@a3 4. 原样返回。
FPE%h=sw operator,
FTQNS8 5. 返回解引用的类型。
&e6!/y& operator*(单目)
-hY@r 7y 6. 返回地址。
%#<MCiaK operator&(单目)
%xv*#.<Vj 7. 下表访问返回类型。
|JLXgwML operator[]
f}t8V% ^E 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3oOr*N3R operator<<和operator>>
Nl'@Y^8N +P=IkbxAO OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
RG.wu6Av 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<Ej`zGhWz 1{AK=H') template < typename Left >
82M`sk3. struct value_return
RKPX*(i~ {
=/!RQQ|8o template < typename T >
GO)5R, struct result_1
rS!M0Hq>t {
i IM\_<? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DF>3)oTF } ;
E)`:sSd9 Xp.$FJ1) template < typename T1, typename T2 >
K3iQ/j~a q struct result_2
FeZ*c~q {
6f:u AFwG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(6Ciqf8 } ;
b Rc,Y< } ;
unih"};ou Q5b9q$L$ ;0U*N &
f 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!QpOrg +e,c'. 下面我们来剥离functor中的operator()
oY+p;&H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
UM/!dt}DnF I^n DO\m < return l(t) op r(t)
S=gby return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^
L]e]<h( return op l(t)
UiVGOQq return op l(t1, t2)
$A`m8?bY return l(t) op
fD lo L return l(t1, t2) op
!TivQB return l(t)[r(t)]
Cs(sar:7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;80^ GDk~S 5DDSo0E 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:
pztfm' 单目: return f(l(t), r(t));
K iEmvC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YS#*#!ZMn? 双目: return f(l(t));
51u\am'T return f(l(t1, t2));
$}AbR:z 下面就是f的实现,以operator/为例
1Au+X3 |RXQ_| struct meta_divide
$}.+}'7$ {
E#\Oe_eq~N template < typename T1, typename T2 >
2n$Wey[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
KIi:5Y {
="5D}%
return t1 / t2;
[}M!ez }
m^0vux } ;
WrSc@j&Ycv co~NXpqg 这个工作可以让宏来做:
lm
96:S Aj|->Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s[sv4hq template < typename T1, typename T2 > \
i%JJ+9N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<gFa@at 以后可以直接用
EG`6T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:dh; @kp 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
OxYAM,F (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。。。)
-iS^VzI|I ZMb+sUK e.skE>& 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
_FYA? d} !8[T*'LJ-
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>7PQOQMW' class unary_op : public Rettype
y $\tqQ {
O7Jux-E1C Left l;
!9WGZfK+0Y public :
**L&I5Hhm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|y[I!JdR Bd <0} template < typename T >
P,ueLG= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}q`9U!v {
XQ]vJQYIR return FuncType::execute(l(t));
J<;io! }
. s9E
+1 o 2Nu@^+ template < typename T1, typename T2 >
~c35Y9-5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ik$$Tn&; {
1hY| XZ%qd return FuncType::execute(l(t1, t2));
'RV96lX< }
Vo@7G@7K( } ;
x[)-h/&Fh Qdq;C,}Ai. oI{.{] 同样还可以申明一个binary_op
U
L
$! Dj(PH3^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EL$DvJ~ class binary_op : public Rettype
q$:7j5E {
#QoWneZ Left l;
<"5l<E Right r;
pPBXUu' public :
%xlpOR4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K9#kdo1 2 E:x@O8F template < typename T >
no3yzF3Hi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v1,#7sAW' {
?>h
~"D# return FuncType::execute(l(t), r(t));
HLW_Y|QaFo }
$&as5z8 _d@YLd78P template < typename T1, typename T2 >
]zol? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<{kPa_`' {
vTK%4=|1}! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$Q/@5f'T`9 }
Z<i}XCE } ;
_ p\L,No 5G`HJ6 |#2WN- 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
bFG~08Z ,d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/*qRbN DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h ik.qK 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。
nqo{]fn 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VvyRZMR 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。。。
\_`qon$9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
dipfsH]p 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)
#%"G[B 下面是修改过的unary_op
kEDpF26! $X#y9<bW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?P'$Vxl class unary_op
'dKfXYY1`N {
=
wD#H@ h Left l;
Z A(u"T~ x(Bt[=,K3 public :
j}^w:W76 Ol>q(-ea unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1CB&z@ i(j/C template < typename T >
~m6=s~Vn struct result_1
0vv~G\yM {
OXEEpoU?V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%+~\I\)1 } ;
`WayR^ 9 VE+H! ob
A template < typename T1, typename T2 >
).71gp@& struct result_2
aD: #AmbJ {
Zonjk%tC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g6,D Bkv2 } ;
Wlc&QOfF IbI0".o template < typename T1, typename T2 >
^ }7O|Y7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AQ'%}(#0 {
7X>IS#W] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@ZJL]TO }
{,%&}kd> h5P_kZJ template < typename T >
"8f4s|@3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~+Gh{,f {
KwL_ae6fV return OpClass::execute(lt(t));
%66="1z0@ }
27SHj9I t7]j6>MK3q } ;
1=)M15 q94;x|63 2{=]Pf 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
g{'f%bkG 好啦,现在才真正完美了。
aw*]b.f 现在在picker里面就可以这么添加了:
:r*hY$v J0!V ( template < typename Right >
\W*L9azr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]hS:0QE {
V9) / return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=z'(FP5!0 }
w ,j*I7V 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。
NxHUOPAJc X)3(.L OFtaOjsyUa U`(=iyWP= Skt-5S# 十. bind
wMVUTm 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。
91]|4k93 先来分析一下一段例子
cUR :a@ ~(R=3 5 bI:xL} int foo( int x, int y) { return x - y;}
K%J?'- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l 2Sar1~1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
JQ%hh&M\0 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。
cACIy yQ 我们来写个简单的。
LzU'6ah';5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E
f\|3D_ 对于函数对象类的版本:
^2kjO/ Rt#QW*h\|i template < typename Func >
YmC}q20; struct functor_trait
J+P<zC {
tW UI?\ typedef typename Func::result_type result_type;
<wSJK } ;
"-&K!Vfs 对于无参数函数的版本:
y RxrfAdS jSp&\Wj b template < typename Ret >
Qf~>5(,h struct functor_trait < Ret ( * )() >
M{jXo%C {
2_wue49-l typedef Ret result_type;
e4z~ } ;
D>5)',D8xi 对于单参数函数的版本:
&Sd5]r@+ YZf{."Opj[ template < typename Ret, typename V1 >
Jw]!x1rF~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W:i Q&[f {
RhowhQ) G typedef Ret result_type;
\foThLx } ;
p7|I>8ur. 对于双参数函数的版本:
d'';0[W) }k }=e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6BV 6<PHJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g4ZUh@b~ {
#|sE]\bsH typedef Ret result_type;
Lp&nO } ;
=2 HY]H 等等。。。
,?8a3% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TQ(q[:> zQ=b|p]|W template < typename Func >
z/J?!ee struct func_return
;U'\"N9 {
3=
=["hO template < typename T >
,!{8@*!=s struct result_1
=p;cJ%#2]' {
d_`MS@2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
')q0VaohC } ;
NZ1B#PG,c {bXN[=j template < typename T1, typename T2 >
*ak0(yLn) struct result_2
}eLApFHEDg {
GKoYT{6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|XB<vj07G } ;
ql@2<V{ } ;
dUv@u!}B wH|%3@eJ cP?GRMX@} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y[i}iT/~ c[-N A template < typename Func, typename aPicker >
0cmd +` class binder_1
/l7 %x. {
4#(/{6J Func fn;
OL\-SQ& aPicker pk;
A-r;5?S public :
h ;uzbu YhH3f VM template < typename T >
zbFy3-R P struct result_1
\aJ>? {
Osqk#Oh typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lj]M 1zEz& } ;
EGD{nE @{@b^tk template < typename T1, typename T2 >
h{)m}"n<R struct result_2
e`0C0GaP {
XNa{_3v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z-
q.8~Z } ;
|cC3L09 oZ2:% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
NV./p`k (A?>U_@ template < typename T >
;>7~@
K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RJ?)O#} {
~m fG
Yk" return fn(pk(t));
;l%xjMcU }
cpk\;1&t template < typename T1, typename T2 >
=Z.0-C>W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?eTZ>o.p/ {
p.:|Z-W$ return fn(pk(t1, t2));
RZxh"lIo }
a?W5~?\9 } ;
eztK`_n QuS=^,] 9po=[{Bp 一目了然不是么?
;jgf,fbM 最后实现bind
pBAAwHD `RY}g; DQ0S]:tC template < typename Func, typename aPicker >
ZW?h\0Hh picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-9LvAV> {
P 'h39XoZ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IS8 sJ6") }
V~PGmn[V ]n4PM=hz 2个以上参数的bind可以同理实现。
;C-ds 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。
46vC/ ">7xSWR*4 十一. phoenix
LHtO|Utn( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ddL3wQ -|'@:cIZ for_each(v.begin(), v.end(),
-Jd7 (
Z+V%~C1 do_
W)1nc"WqY [
H^Pq[3NQ cout << _1 << " , "
JX'}+.\ ]
i3XtrP"" .while_( -- _1),
t5 >ma:^j cout << var( " \n " )
Ju>QQOxi| )
dkg`T#} );
`u3kP r~=+>,
_ 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:
$/^Y(0 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
3q4VH q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
48,*sTRq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O=}w1] P_b5`e0O M"]?'TMfXc template < typename Cond, typename Actor >
<]?71{7X class do_while
g Nz {
+_ehzo97 Cond cd;
12i`82>; Actor act;
r7VBz_Q public :
Jb{g{a/ template < typename T >
#_\**%,< struct result_1
@mw1__? {
n%h009-5 typedef int result_type;
4r;le5@ } ;
pKXSJ"Xo \ MuKS4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#HL$`&m 0qR#o/~I template < typename T >
W+u@UJi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+;!^aNJ, {
)[Rwc#PA; do
G l/3*J {
2G|}ENC act(t);
2KXFXR }
&2:WezDF while (cd(t));
!rgXB( return 0 ;
zx)}XOYf }
<O)
if^ } ;
L]=mQo =?L16mu1& )%/ Ni^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"o%okN 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。
no\G
># 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。
1V5N)ty 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。
v+EJ
$ 下面就是产生这个functor的类:
-DGuaUU F+c8
O %Lx#7bR U template < typename Actor >
Bph(\=
W class do_while_actor
rG-x 3>b {
bPV}T` Actor act;
e8SAjl"} public :
Q$Qr)mcC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:V"e+I lx$Z/f template < typename Cond >
1_&W1o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O|m-[] } ;
IF&edP[V v7j/_;JE; Ku6ndc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
u<"-S63+ 最后,是那个do_
.4 NcaMj PtPx(R3 xxGQXW class do_while_invoker
;|= 5)KE {
O&CY9
2)Lk public :
REc90v2" template < typename Actor >
Aa-OMo;~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-iy17$ {
}K.)yv n return do_while_actor < Actor > (act);
P2>_qyX }
cgcU2N6y; } do_;
9R+ qw varaBFD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1h]nE/T.O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
).Z
U0fV 最后来说说怎么处理break和continue
f U<<GK70 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。
% T$!I (L& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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