一. 什么是Lambda
_:,.yRez 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
E\e]K
! 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,
ATO
5 nGZ\<- P06.1 (Nt[v;BnO class filler
D=w9cKa {
T0L+z/N_m. public :
A#:8X1w void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5fq.*1f } ;
YeIe\3x!N lV7IHX1P 4 ?2g&B\ 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:
n2na9dX)w [a D:A xT+
;w[s Z}f^qc+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
XIN5a~[z* LD@7(?mlU -M`D> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CveWl$T12 /Hk07:"c ;E2kT
GT XZBj=2~-3 二. 战前分析
j&llrN 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
AFtCqq#[ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
El1:?4; zPE#[\O21B %Ht^yemQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;zm
ks] /* --------------------------------------------- */
):}Fu vector < int *> vp( 10 );
w&+\Wo;([b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.q0AoM /* --------------------------------------------- */
US]"4=Zm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
49y*xMn /* --------------------------------------------- */
7BrV<)ih{* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5\+EHW!o /* --------------------------------------------- */
45r|1<R o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8v$g /* --------------------------------------------- */
X o_] v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=u[rOU{X"W |<QI%Y$dr wV
%8v\ V4oak!}? 看了之后,我们可以思考一些问题:
>~>{;Wq(p+ 1._1, _2是什么?
dWIZ37w+D 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。
|3"NwM> 2._1 = 1是在做什么?
$OT}`Te~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
E.4n}s Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<q1'Li)_R k{qLkcOg= \ j
x0ZHR 三. 动工
I<9n(rA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
){jqfkL D;J|eC>^ Vy&f"4~ G$S1#F - template < typename T >
cC'^T6 class assignment
l92!2$]b {
Y"s
)u7 T value;
8t--#sDy{0 public :
s.bT[0Vl assignment( const T & v) : value(v) {}
@qpYDnJ: template < typename T2 >
JYl\<Z' { T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,Os7T 1> } ;
9DY|Sa]#= D'85VZEFyo oFwG+W/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
widI
s[
) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)fy<P;g
~t$mw, A&;EV#]ge Y]M^n&f class holder
;*"!:GR%h {
''%;EW> public :
*u<rU,C8 template < typename T >
giQ{Xrj assignment < T > operator = ( const T & t) const
h<Jc;ht {
tu7+LwF7 return assignment < T > (t);
{rtM%%l }
x$*E\/zi<! } ;
K:Mujx: ,uKs>T^ /kAwe *) 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
BQ5_s,VM b-,]A2. static holder _1;
zZ<ns+h Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D l4d'&! 0P3j+?
N% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wK2yt? 而不用手动写一个函数对象。
<[/PyNYK ]VzqQ=U% p6B .s_G4 #?L(#a$k 四. 问题分析
(QA-"9v#i, 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。
.jLMl*6%: 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。
&S9f#Ui 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D$Kz9GVZq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
y*y`t6D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e~tr^$/ ( iLjuE)6-$ 五. 问题1:一致性
l7!U),x%/U 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?|
Xs{:[vRW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=W;t@"6>2 TEH*@~P" struct holder
N)9pz?*V {
%"1`
NT //
bnAT,v{ template < typename T >
YJ&lB&xH T & operator ()( const T & r) const
2]?w~qjWm {
W?SP .-I return (T & )r;
HVtr,jg }
R-=_z6< } ;
E1$Hu{ 5xG|35Pj 这样的话assignment也必须相应改动:
M"k3zK, D{Hh#x8Y template < typename Left, typename Right >
^zBjG/'7 class assignment
bEVO<x+ {
'*o7_Ez-{ Left l;
.Z(S4wV Right r;
%s~NQ;Y public :
N1D6D$s 0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8o*\W$K@ template < typename T2 >
5KL9$J9k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<^H1)=tlF } ;
Bf D,z \O8Y3|< 同时,holder的operator=也需要改动:
m1~qaD<DZ$ fW_}!`: template < typename T >
d~togTs1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pDLu +}@ {
c n\k`8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
f_Wkg)g }
+YGw4{\EL _A@fP[C 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。
zhVa.r A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G\'u~B/w `<l/GwtAJ return l(rhs) = r;
2eZk3_w 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。
PfwI@%2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$V`KrA~] W+F<P@[u<$ template < typename Tp >
m &0(% class constant_t
8`L#1ybMO {
)OW(T^>_'I const Tp t;
C8bGae( public :
0%GqCg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b0~H>cnA template < typename T >
y(aAp.S> const Tp & operator ()( const T & r) const
0)6i~Mg lY {
IGh !d?D return t;
d- Z+fz }
Rye~w6 } ;
O<eWq] ~$?y1Yv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=!pu+&I 9 下面就可以修改holder的operator=了
/pAm8vK J1gEjd template < typename T >
%2rHvF= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=sUl`L+w,L {
lRa
3v Ng return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c&| '3i+ }
.BYKdxa
d'Ik@D]I 同时也要修改assignment的operator()
Xh7~MU~X t+W=2w& template < typename T2 >
TQOg~lH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S:2u3th7 现在代码看起来就很一致了。
`uM0,Z 6)uPM"cO 六. 问题2:链式操作
KG4#BY&^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
CN8@c!mB
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。
3$96+A^M * 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。
)JY_eG&2Dx 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。
(dLE<\E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&*>CPO dIBKE0` template < typename T >
cKi^C struct result_1
p ,[XT`q^ {
(^s &M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
m
p|20`go } ;
epGX. zDvP7hl 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:
7T|J[WO 'o)ve( template < typename T >
/IrR,bvA struct ref
oqd
N5+xt {
M3jv aI typedef T & reference;
E1{:z" } ;
H/p-YtY template < typename T >
&k_wqV struct ref < T &>
PcNfTB{ {
r:WgjjA% typedef T & reference;
R[>;_}5"> } ;
7q2"b?|h Zy!)8<Cgm' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tz0Ttu=xH n ]6
0 template < typename T >
wEHAkc)Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
UgD'Bi {
['}^;Y?*o return l(t) = r(t);
qUoMg%Z%l }
V&4:nIS>z 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。
Ddm76LS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~f]r>jQM syC"eH3{ 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
2l[A=Z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
iw~V_y4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
VM2@{V/=~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
VhH]n yi7D 最后的布局是:
aaf_3UH.B Add
$cJN9|$6 / \
;Xd\$)n Divide 5
^pQo `T6 / \
k+q6U[ce _1 3
OnPy8mC 似乎一切都解决了?不。
u7Y'3x,` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
_/sf@R 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
CSX$Pk* 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:
O"J.k&C<, H/@M template < typename Right >
,@'){V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
LD~uI Right & rt) const
QIMv9; {
+U_-Lq ) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\xO2WD }
X!+Mgh6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5%Fn^u: 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。
SX?$H~A 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
^;k _ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
l5y#i7 q 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
_#YHc[Wz 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
q5\LdI2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
:oj)
eS[Y "<. template < class Action >
5#9Wd9LP class picker : public Action
&zh+:TRm {
M9 2~iM public :
J!
6z picker( const Action & act) : Action(act) {}
|b-Zy~6 // all the operator overloaded
ad$Qs3)6o } ;
P15* VPy %oCjZ"ke 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。
J_wz'eIb0 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:
oCdOC5 _!^FW% template < typename Right >
DCt:EhC picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
> ^v8N {
u$%#5_k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[A..<[ }
k>0cTBY& (Y.$wMB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uQ%HLL-W/ 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。
P7x?!71?L GY$?^&OO> template < typename T > struct picker_maker
<9k}CXv2PK {
kz VI: typedef picker < constant_t < T > > result;
+@],$=aE? } ;
&9lc\Y4PY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@H# kvYWmn {
4Ig{#}< typedef picker < T > result;
@xF8' [< } ;
dYqDL<se/I -R$FJbId 下面总的结构就有了:
ah Xq{> functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3D09P5$W 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。
-L 'K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~Yz/t 至此链式操作完美实现。
NdSxWrD`m '5,,XhP tEX~72v 七. 问题3
j_WF38o 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。
qp_ `Fj: /GSI.tO template < typename T1, typename T2 >
JdYF&~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PKM$*_LcGI {
pnA]@FW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WmVw>.]@~ }
MqBATW.pmJ 0l1]QD+Gc5 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:
muX4 Y1M_ x5 ~E'~_ template < typename T1, typename T2 >
vlN. OQ struct result_2
rU^ghF {
IK? $!jh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
UlN|Oy, } ;
B*iz+"H Isgk 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?
*pC-`k 这个差事就留给了holder自己。
Rw{v"n ~M^7qO ?.A/E?Oc template < int Order >
'MQGR@* class holder;
GK+\-U)v template <>
z%dlajYm: class holder < 1 >
U?^|>cMr {
_>m*`:Wb public :
|ShRxE3@' template < typename T >
PZhZK
VZx struct result_1
OK J%M]< {
JHZo:Ad -& typedef T & result;
;_\ } ;
pbvEIa-Y4 template < typename T1, typename T2 >
5)v^
cR?& struct result_2
e&4wwP"`< {
Qn3+bF4 typedef T1 & result;
x15tQb+ } ;
r~2@#gTbl template < typename T >
ZznWs+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kZ[yv {
Ng39D#_) return (T & )r;
f EiEfu }
0S7Isk2W template < typename T1, typename T2 >
+,^M{^% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#Ii.tTk {
\q1%d.\X return (T1 & )r1;
zPkPC}f(O }
vhEs +j } ;
hJ*E"{xs RF2XJJ template <>
_r|ytQ) class holder < 2 >
!skiD}zd1 {
=l'_*B8 public :
6ch[B`[h, template < typename T >
QIV~)`; struct result_1
~JPzjE {
i@^`~vj typedef T & result;
<0
idG } ;
oNsx Fi: template < typename T1, typename T2 >
PW<wjf,rQ struct result_2
cRr `r[t {
MNmQ%R4jRN typedef T2 & result;
(a!,) } ;
D"f(nVEr template < typename T >
4H=sD
t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t-(7Q8( {
a&VJYAB return (T & )r;
HbSx}bM_9 }
K$5P_~;QL template < typename T1, typename T2 >
`gs,JJ6N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ru aJ9O {
?8}jJw2H return (T2 & )r2;
F^G`Jf }
DmPsltpzQ } ;
64X#:t+ :Qp/3(g e 3A}8? 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> >。
Du4#\OK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^Jc0c)* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6b01xu(A[ r3vj o( return l(i, j) = r(i, j);
XRz6Yf(/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^ 6|"=+cO\ \)uad5`N return ( int & )i;
w|o@r%Q#l return ( int & )j;
QaBXzf
最后执行i = j;
XJ?z{gXJ 可见,参数被正确的选择了。
r8>?-P '="){ @}!$NI8 w>Sz^_ h +r P<m 八. 中期总结
:8wF0n-' 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:
!`=?<Fl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6e|5qKr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$*-L8An? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:P"Gym 2U{RA's oA@^N4PD P`"DepeD .WE0T|qDX ;_&L^)~P$ 九. 简化
&L~rq)r/& 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。
?.ihWbW_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>G~;2K[ 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:
MA6%g} o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
obolDha +-*/&|^等
E_rC"_Zte 2. 返回引用。
C8q-gP[ =,各种复合赋值等
8!>pFVNJf 3. 返回固定类型。
6D(m8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,sl.:C 4 4. 原样返回。
6
74X)hB operator,
CnYX\^Ow 5. 返回解引用的类型。
rWqA)j*! operator*(单目)
m/nn}+*C 6. 返回地址。
$?{zV$r1 operator&(单目)
CI'5JOqP 7. 下表访问返回类型。
E/;YhFb[ operator[]
\c}r6xOr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j=S"KVp9NF operator<<和operator>>
[1CxMk~"[ .utL/1Ej 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。
)^sfEYoA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
u;g}N'" oP
0j>i,"& template < typename Left >
)~(_[=' struct value_return
yqI|BF` {
~A4WuA template < typename T >
CNYchE,} struct result_1
uu.Nq*3 {
e)"cm;BJ^P typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Lr:K0A.Ch } ;
xII!2. oX,M;;Yq template < typename T1, typename T2 >
i`L66uV struct result_2
{rLOAewr {
;A!i V| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+-d>Sl ( } ;
Cz)D3Df^ } ;
T]2q >N heA\6W:u& jqedHnx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+ETw:i9!? C\D4C]/8 下面我们来剥离functor中的operator()
0fU>L^P_? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
blv6 f}eVfAf return l(t) op r(t)
B.#0kjA} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z5A<TC/: return op l(t)
w2[R&hJ return op l(t1, t2)
.`XA6e(8KR return l(t) op
$@;[K\ return l(t1, t2) op
Q pq0j^\ return l(t)[r(t)]
{*9i}w|2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?]N&H90^5 Q-5wI$= 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:
.Oh$sma1 单目: return f(l(t), r(t));
t+ ]+Gn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,#loVLy 双目: return f(l(t));
.*"IJD9 return f(l(t1, t2));
U+
=q_ < 下面就是f的实现,以operator/为例
^pa).B.`T _Hk`e}} struct meta_divide
yI<'J^1C[ {
I|H mbTXa template < typename T1, typename T2 >
i,T{SV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N0PX<$y {
YeJdkt
return t1 / t2;
dM$S|,H }
&tIm } ;
r%i{a eSU8/9B 这个工作可以让宏来做:
~Y[1Me QCw<* Id+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PV2904 template < typename T1, typename T2 > \
ntejFy9_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v( B4Bz2 以后可以直接用
o++Hdvai DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C7PiuL? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
C2v7( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H<"j3qt _guY%2%yR (k~c]N)v 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
v*LL7b0A t {}1f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N}=-+E| class unary_op : public Rettype
ZHJzh\? {
OHw6#N$\ Left l;
9'M_t Mm5 public :
d?n~9_9e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L z jg(A_V template < typename T >
->(B:Cz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_G|6xlO {
XQA2uR4h return FuncType::execute(l(t));
tJP(eaqZ }
y(A"g3^= bOdD:=f template < typename T1, typename T2 >
%O${EN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A5b}G {
8TZe=sD~cr return FuncType::execute(l(t1, t2));
g d -fJ._1 }
mN`a]L' } ;
~cjvo?)&e; DI\sq8J^ rgCId@R 同样还可以申明一个binary_op
eMwf'*# r[x7?cXsW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5tL6R3 class binary_op : public Rettype
*QX$Mo^E {
iu 'yB Left l;
JY,+eD Right r;
4/4IZfznX public :
I}X8-WFB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;z68`P- =3'wHl template < typename T >
_u0dt) $ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h|
Ih4 {
;/.Z YTD return FuncType::execute(l(t), r(t));
~U|te _l }
@WmB0cc_ RjT[y: ! template < typename T1, typename T2 >
jv ";?*I6. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`xSXGI {
0/Csc\Xl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
cQny)2k*x }
I
zT%Kq } ;
k8TMdWW >&R|t_ypw yWuq/J: 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
s5.2gu|"% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v:chr$>j5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\0$?r4A 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。
-l",!sV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
])`F$S 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
H4N==o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
= U5)m 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
?2M15Q 下面是修改过的unary_op
?=,tcN V;!D:N8< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^6`U0|5mRX class unary_op
l},%g%}iMU {
p82qFzq# Left l;
i=ba=-"Mt j{vzCRa>8 public :
MI/1uw ]mp.KvB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
__QTlj
KH;e)91 template < typename T >
eR/7*G5 struct result_1
a4wh-35/ {
(n<xoV[e typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
46vz=# ,6L } ;
<1y%ch; Ul=`]@]] template < typename T1, typename T2 >
Abl=Ev struct result_2
B 5?(gb" {
vq{:=:5'P typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R1nctA: } ;
8wBns)wy @ |^1eL I template < typename T1, typename T2 >
jkbz8.K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6jn<YR
E-
{
+RbCa
c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aU3&=aN+ }
dCHU* 7DS olqHa5qn template < typename T >
(HTVSC%= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c[5>kQ-nq {
0<Y)yNsV return OpClass::execute(lt(t));
+,smjg:O }
' o5,P/6 n8?gZ` W } ;
|peZ`O^~ a^2?W 1}(g=S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
-Xj+7}4 好啦,现在才真正完美了。
*mYec~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
A >x{\ B *:6U+I template < typename Right >
vs.q<i-u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Hi?],5,/ {
ZXco5,1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y A;S'dxY }
!_]WUQvV? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
s?=J#WV1y ,3^N_>d$W Tj>~#~ /_ LUys/0 ~2pctqMA 十. bind
%3q@\:s 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。
0s4%22 先来分析一下一段例子
tUtl>>6Iu u~G,=n ZJ!/49c*> int foo( int x, int y) { return x - y;}
kcQ
|Zg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Jl}$)' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'j}%ec1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
zRB1V99k 我们来写个简单的。
bJ9>,,D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f$P pFSY4 对于函数对象类的版本:
g6N{Z e Wg w7O(I" template < typename Func >
D[U5SS!) struct functor_trait
;'nu9FU*O {
?bbguwo~F typedef typename Func::result_type result_type;
IH{g-#U } ;
gllXJM^ - 对于无参数函数的版本:
= uOFaZ4 0`_Gj{:L template < typename Ret >
75{QBlf<
struct functor_trait < Ret ( * )() >
#MI}KmH {
')go/y`YK typedef Ret result_type;
)(,+o } ;
]92@&J0w 对于单参数函数的版本:
sR #( \ 1(C%/g#" template < typename Ret, typename V1 >
8TuOf(qE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z,ag5 w`]L {
Lx2.E1?@ typedef Ret result_type;
Y(<>[8S m } ;
u+S*D\p<` 对于双参数函数的版本:
W[+E5I oZ!rK/qoA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
37{mhU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\p.ku%{ {
$NqT={! typedef Ret result_type;
MvObx'+ } ;
! k&< 等等。。。
QarA.Ne~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RM,r0Kv17Y zX(p\NU template < typename Func >
X1$0'usS struct func_return
:eDwkzlHH {
AWGeK-^ template < typename T >
pi+m`O struct result_1
BLfoU _Z {
J5IQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n;4`IK| } ;
eja_+`cJ z$;z&X$j template < typename T1, typename T2 >
~g)gXPjke struct result_2
oc>,5 x {
M,:GMO:?a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?-J\~AXL } ;
J,k9?nkY / } ;
;Cm%<vW4! 7LKNEll y~;Kf0~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'R?;T[s% sJ!AI
n< template < typename Func, typename aPicker >
/O+,vRw\A class binder_1
><5tnBP|+L {
WM:we*k8h Func fn;
7 zK%CJ aPicker pk;
6wfCC, 2 public :
|no '^ *cJ GrLC template < typename T >
9aYCU/3 struct result_1
,M5J~Ga {
T+RfMEdr typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KZJ;O7'` } ;
aw {?UvL& ]uj6-0q){W template < typename T1, typename T2 >
ho;Km struct result_2
sZ7{_}B {
G5?Dt-;I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wSnY;Z9W_ } ;
@~xNax&^ 4)i/B99k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(?D47^F & b$H{|[ template < typename T >
Sr/"'w; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D8qZh1w%A| {
5&\Q0SX(~ return fn(pk(t));
#8QQZdC8` }
:J5xO%WA( template < typename T1, typename T2 >
P$4G2>D8dg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n;y<!L7 {
v|"Nx42
return fn(pk(t1, t2));
D`2Iy.|! }
Mq8jPjL } ;
NAlYfbp D~G24k6b3 ?,O{,2} 一目了然不是么?
D*I%=);B_ 最后实现bind
6m|j "m la[xbv [0w@0?[ template < typename Func, typename aPicker >
`c ^2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}L3k pw {
b<~\IPY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f^Lw3|rq4 }
=i4 Ds _ ^r KOd 2个以上参数的bind可以同理实现。
1nye.i~ 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。
&ScADmZP^d oyiEOC 十一. phoenix
MyXgp>?~T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X~T"n<:a> Yw vXSA for_each(v.begin(), v.end(),
C2<!.l (
'!I^Lfz-Z do_
F\yxXOI [
"}Of f cout << _1 << " , "
CD;C z*c ]
KW]/u .while_( -- _1),
4#{i cout << var( " \n " )
dd@qk`Zl&A )
06|+_ );
`B}(Ln %+ynrg- 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:
_pnJ/YE 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
3.Oc8(N^} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y'(l]F1] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PF+v[h;, "qYPi G'{$$+U^K template < typename Cond, typename Actor >
mp:%k\cF| class do_while
7y1J69IK {
mzLDZ#=b Cond cd;
I9-vV>:z Actor act;
Y9F!HM-` public :
KWq7M8mq template < typename T >
K3Zc>QL{ struct result_1
4W
&HUQ?^ {
CqDKQQ typedef int result_type;
/p+ (_Y } ;
%6}S1fuA \BOZhXfl' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'8R5?9" wuSp+?{5k template < typename T >
u=JI 1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RcIGIt {
t."hAvRL do
%"Q{|} {
y w)q3zC act(t);
&=oW=g 2 }
D<B/oSy while (cd(t));
NHG+l)y: return 0 ;
vtM!?#
}
@-|{qP=Dy } ;
+YVnA?r? [XK Ke :biM}L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}u8o *P|, 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。
^tc2?T 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。
5}@6euT5$ 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。
;+t~$5
下面就是产生这个functor的类:
~$-Nl 5RCZv\Wd& qPY
OO template < typename Actor >
FTZ][ class do_while_actor
fm C)]O%q {
~GZ!;An Actor act;
`!rH0]vy public :
UE33e(Q< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
t2d_XQOK /^v?Q9=Y template < typename Cond >
#-?pY"N, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)xYv$6= } ;
m22M[L(q 28J
;9 4)./d2/E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)y&}c7xW 最后,是那个do_
&"]Uh !4cO]wh5 69AgPAv<k class do_while_invoker
H)tnxD0) {
Cg[]y1Ne public :
~=qJSb template < typename Actor >
m2{3j[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ij&_> {
@| kBc.(] return do_while_actor < Actor > (act);
$Ay
j4|_- }
\lwYDPY: } do_;
x-O9|%aRJ :a3 +f5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`\LhEnIwu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<;}jf*A 最后来说说怎么处理break和continue
a'=C/ s+ 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。
^{\gD23 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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