一. 什么是Lambda
l ~b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`R9}.?7 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,
q+KGQ* ,*y\b|<j .(RX;.lw j %3wD2 l class filler
s{"}!y=] {
n54}WGo>9 public :
e`N /3q7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GmjTxNU@ } ;
yvQRr75 NCid`a$ xsPY# 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:
uBr^TM$k& XL10W ^ PVNDvUce EFd9n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"[Z'n9C )<<}8Fs qs9q{n-Aj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
T:~c{S4& |8DMj s()* G_5uO58 ^lI>&I&1 二. 战前分析
X,ES=J0 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
rw9 m+q 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
bu}N{cW X(YR).a~ xcVF0%wVC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JB}jt)ol% /* --------------------------------------------- */
=>y%Aj&4 vector < int *> vp( 10 );
+!@@55I- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
GLS`1! /* --------------------------------------------- */
M5C%(sQ$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HVG:q#=C /* --------------------------------------------- */
E8`AU< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3 P)N, /* --------------------------------------------- */
Cyn_UE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@ 4ccZ&` /* --------------------------------------------- */
B1u.aa$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u{Rgk:bn AA&5wDMV> NFAjh?# $,s"c(pv[, 看了之后,我们可以思考一些问题:
y)Y0SY1\j 1._1, _2是什么?
q'% cVM 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。
=
Ff 2 2._1 = 1是在做什么?
B%L dH 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。
Ub"6OT1tl 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。
UP+4xG ZLN79r{T 8|U-{"!O? 三. 动工
!_a@autj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hFLLg|@ /:BM]K @hz~9AII9 /'g/yBY template < typename T >
:S_3(/} \ class assignment
z:Q4E|IX {
Qf$3!O}G T value;
1(nK | public :
]b&"](A assignment( const T & v) : value(v) {}
vz87]InI template < typename T2 >
v}>5!* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0v"h/ } ;
JKJ+RkXf3 ]"T1clZKd( It@1!_tO2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
MlVVST 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
J+]W*?m GcHy`bQbiX ?h1r6?Sug{ &Bc$8ZR class holder
m})EYs1 {
@D3|Ak 1 public :
kJfMTfl, template < typename T >
Jh6 z5xUV assignment < T > operator = ( const T & t) const
p10i_<J]= {
]Av)N6$&-Z return assignment < T > (t);
Y6R+i0guz }
=Felo8+ } ;
YU(|i}b b-Uy&+:X*d V=+wsc 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:
k%-S7iQ (&=gM static holder _1;
=0" Zse, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|PY*"Ul V']{n7a- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J
Gpy$T{t 而不用手动写一个函数对象。
e5HHsR6 '(.vB~m7*+ {i!@C(M3 gA/8Df\G:l 四. 问题分析
xUw)mUn@N 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。
-Y:^<C^^&8 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。
{CVn&|}J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Zf [#~4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H\[:uUK5\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^j)0&}fB Gd:fh5u': 五. 问题1:一致性
B}|(/a@* 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?|
$,&3:ke1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nN|1cJ'.Fk <aVfgVS struct holder
P+/6-C J {
)=EJFQ*v //
"6}
#65 template < typename T >
5m(V(@a3 T & operator ()( const T & r) const
fcLVE {
#1#?k return (T & )r;
p> #QFd"m }
o$[alh;c+W } ;
t(sQw '> A]WR-0Z7 这样的话assignment也必须相应改动:
;H%T5$:trP _(&XqEX template < typename Left, typename Right >
\'}? j- 8 class assignment
+|OrV' {
NR@n%p Left l;
}o{6 Right r;
gbclk~kX public :
]u(EEsG/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]"DsZI-glW template < typename T2 >
7z@Jw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E#I^D/0 } ;
5N'Z"C0 dh.vZ0v=7 同时,holder的operator=也需要改动:
p0b2n a
! no`> r}C template < typename T >
>kN%R8*Sx
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
F~O}@e{ {
due'c!wW return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q&d"uLsx }
<:gNx%R m-h+UKt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}X;LR\^u[f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U`HSq=J h,u?3}Knnb return l(rhs) = r;
zwEZ?m! 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+_E\Omcw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D$OUy}[2`. 8E:d!?<^&I template < typename Tp >
{YoK63b$ class constant_t
JF%_8Ye5 {
M6mJ'Q482 const Tp t;
l^,"^vz public :
W.O]f.h constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fkjo template < typename T >
*>%tx k:) const Tp & operator ()( const T & r) const
O,+ZD^ {
?~_[/ return t;
}wkZ\q[ }
I_\#( } ;
(tLAJ_v!.K )kl(}.9X
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sBuOKT/j 下面就可以修改holder的operator=了
&qO#EEqG] O 6}eV^y template < typename T >
/ivA[LSS assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z91GM1lrf8 {
+l8`oQuG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HAtf/E] }
JPq2C\Ka wm<`0} 同时也要修改assignment的operator()
/ ~\ I m+7/ebj{A template < typename T2 >
>#[u"CB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c@xQ2&i 现在代码看起来就很一致了。
g
AZe&"K j4fv-{=$ 六. 问题2:链式操作
Dno'-{- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`uN}mC!r] 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。
#@cOyxUt 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。
HL*Fs /W 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。
/`b(} m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2xx q]qKU`m!Q` template < typename T >
{|Pg]#Wi& struct result_1
\F
}s"# {
j0F'I*Z3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
P
nxx W? } ;
R
| &+g\{; zx7g5;J 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:
#Xa TUT w
'<8lw template < typename T >
zKP{A Sk struct ref
GOII
B {
)PNeJf|@ typedef T & reference;
q#n0!5Lv2 } ;
0OrT{jo template < typename T >
# {'1\@q struct ref < T &>
n=+K$ R {
U fzA/ typedef T & reference;
M&/([>Q } ;
6S2u%-] {ejJI/o0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"B~ow{3 6*({ZE template < typename T >
\~O}V~wE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
AdWLab; {
Q#2gjR r return l(t) = r(t);
;<9 dND }
~}g"Fe 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。
hA0g'X2eC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
g+xA0qW 06dk K)` 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
bhq s%B!: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
"{&?t}rj+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j=C o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
NdlJdq 最后的布局是:
F*bmV>Qq Add
s?JNc4q / \
}z$_=v Divide 5
[It
E+{U / \
@/w($w" _1 3
f'2Ufd|J| 似乎一切都解决了?不。
3ZF- n` 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。
=WYI|3~Cz 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。
Y5Ub[o 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:
c~0hu*& r/32pY template < typename Right >
~G;lEp assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Rpi@^~aPE Right & rt) const
>\x {
<Kq4thR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6]/LrM, 23 }
YXdd=F 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'|9fDzW"] 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。
rerl-T<3 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。
(q@DBb4 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。
)G
a%Eg9 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。
OjUZ-_J 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?
&f:"p*=a\ 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:
'4L0=G:A<q Rqk;!N template < class Action >
SS/9fT"[ class picker : public Action
n&51_.@Q {
JS&=V67[ public :
<yxEGjm picker( const Action & act) : Action(act) {}
=xa:>Vh# // all the operator overloaded
qNH=
W?T8. } ;
!D_Qat C|@6rr9TA 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。
"8'aZ.P 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|BO!q9633V ]4$t'wI. template < typename Right >
?0U.1N picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?0{8fGM4 {
KXAh0A?&+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
exnFy- }
h{R>L s [|XMR=\> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}=+J&cR 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。
?3x7_=4t@ "-pQL )f template < typename T > struct picker_maker
}AZ0BI,TI {
aMxg6\8 typedef picker < constant_t < T > > result;
~BSIp
. } ;
;~2RWj=- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:z^VI M {
sn4wd:b7% typedef picker < T > result;
d^0vaX6e} } ;
)YB@6TiD LFi 8@ 下面总的结构就有了:
{GTOHJ2 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。
E>bK-jG 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。
bpQ5B'9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#`1@4,iC 至此链式操作完美实现。
sbxOnwP\ W!R}eLf@ ,<pk&54.@' 七. 问题3
UX?EOrfJ 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。
'T8(md299 D9cpw0{nc template < typename T1, typename T2 >
H\zV/1~Y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.%.bIT {
?8g*"&cn return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:U,n[.$5' }
)&Bf%1> oi@/H\7j 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
jJ}3WJ yc#0c[ZQu template < typename T1, typename T2 >
lji&]^1 struct result_2
ifA)Ppt<` {
8BL]]gT-I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*gq~~(jH } ;
9K9{$jN~ *0K@^Db- 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?
({GN.pC( 这个差事就留给了holder自己。
3X0"</G6 cTU%=/gbc< J
FYV@%1~ template < int Order >
|wnXBKV( class holder;
)}
I>"n template <>
$IM}d"/9 class holder < 1 >
q0Hor {
0gR!W3dh public :
8"f Z>XQ template < typename T >
tp6-j`7u struct result_1
Zj(2$9IU {
|;G9K`8 typedef T & result;
jp~C''Sj } ;
#s 4v0auK template < typename T1, typename T2 >
/$q9
Kxb struct result_2
+@U}gk;#c {
zlUXp0W typedef T1 & result;
n<}t\<LG^c } ;
1Qc>A8SU template < typename T >
h!vq~g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*8ZaG]L {
e^N6h3WF return (T & )r;
Kx-s95t }
C
EzTErn template < typename T1, typename T2 >
_{eH"
,( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>uu]K {
Uz;z return (T1 & )r1;
Wfw6(L }
Y-0o>:SM } ;
3gUGfedi kp{q5J6/ template <>
)A@i2I class holder < 2 >
j>OuNeo@4 {
i`FskEoijq public :
4Ou|4WjnL template < typename T >
0R#T 3K} struct result_1
I;Sg9`k= {
pb\W7G typedef T & result;
>=T\=y } ;
&Z.zem?n template < typename T1, typename T2 >
l8$7N=Y struct result_2
bv%A; {
%, Pwo{SH typedef T2 & result;
CDNh9` } ;
"_g3{[es! template < typename T >
9d\B*OU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U2lDTRt {
Vb
_W&Nwd return (T & )r;
L. %N }
$aY*1UVq template < typename T1, typename T2 >
&
V*_\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+d$l1j {
myR}~Cj;q return (T2 & )r2;
K&\3j-8^ }
=b{!p | } ;
W=[..d /C'dW e>OYJd0s 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> >。
mYE 8]4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g9rsw7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Po~u-5 RPXkf71iM return l(i, j) = r(i, j);
q h+c}"4m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
gz,x6mnQ ~> xVhd return ( int & )i;
!oJ226>WI return ( int & )j;
^GyGh{@,f 最后执行i = j;
$bGe1\ 可见,参数被正确的选择了。
kVH^(Pi r"%uP[H UP8=V>T02 h
rksPK"s2 MFHc>O
DA 八. 中期总结
A.5N<$l 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:
w
b@Zna 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Sh]g]xR 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
U1.w%b, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K;n5[o&c IK
/@j !%1=|PX_ {m<NPtp910 EYsf<8cl Z7Y+rP[l 九. 简化
U#7moS'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。
hDP&~Mk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
M_ GN3 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:
Buv4&.Z} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ZjOUk;H? +-*/&|^等
9rCvnP= 2. 返回引用。
jP{W|9@( =,各种复合赋值等
@S-p[u 3. 返回固定类型。
cP]5Qz 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
SU {U+ 4. 原样返回。
t$*V*gK{ operator,
hPM:=@N$ 5. 返回解引用的类型。
ff1Em. operator*(单目)
)(aj 6. 返回地址。
Zl:Z31 operator&(单目)
K<3$>/| 7. 下表访问返回类型。
+RuPfw{z operator[]
y5v}EX`m& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
MgP6ki1z operator<<和operator>>
nVK`H@5fw t!u{sr{j= OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nJ ZQRRa:C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?eU=xO gmU0/z3& template < typename Left >
LHS^[}x^1 struct value_return
6{qI {
xpzQ"'be template < typename T >
Hy_}e" struct result_1
2".^Ma^D! {
J4xJGO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uqN:I)>[P } ;
s-z*Lq* QIcg4\d%s template < typename T1, typename T2 >
9T#JlV struct result_2
EE^
N01<"\ {
1l~(J:DT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_BA2^C':c{ } ;
Ep@NT+VnI } ;
//ZYN2lT4 z;74(5?q I|{A&G}|q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZRjqjx 3=SN;cn 下面我们来剥离functor中的operator()
D+y_&+&,t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,%L>TD'48s <gdKuoY return l(t) op r(t)
p-6(>,+E[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
EJbFo682 return op l(t)
,IODV`L return op l(t1, t2)
SvE|" return l(t) op
<0,szw return l(t1, t2) op
s[ CnJZ\q return l(t)[r(t)]
0(
s
io\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H/eyc` g#=~A&4q 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
1e0O-aT#Q 单目: return f(l(t), r(t));
!.[N(%" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)R QX1("O 双目: return f(l(t));
j.5;0b_L^ return f(l(t1, t2));
W/U_:^[- 下面就是f的实现,以operator/为例
+Y:L4` d+6 by,' struct meta_divide
:*{>=BD {
o`!7~n template < typename T1, typename T2 >
Tt0:rQ. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|&>!"27;w {
'+
8.nN return t1 / t2;
2Sq+w;/ }
\mBH6GS } ;
6]#\|lds1 !A 6l\_ 这个工作可以让宏来做:
c1,dT2:= N1O& fMz #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s`bC?wr5h template < typename T1, typename T2 > \
xyoh
B#'W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Gob;dku 以后可以直接用
`$X|VAS2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8@S5P$b}; 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
xSQ0] vE (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。。。)
5&uS700 C&\vVNV;9 D-/aS5wM 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
OfR\8hAY ""dX4^gtU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d^&F%)AT class unary_op : public Rettype
$S"QyAH~-a {
Vs)%*1>< Left l;
UacGq, public :
ATeXOe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W[dMf!( )BuS'oB template < typename T >
n(mS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}>
51oBgk_ {
e<wRA[" return FuncType::execute(l(t));
0P5!fXs* }
<z>K{:+> .?TPoqs7Z template < typename T1, typename T2 >
"dKYJ&$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$J~~.PUXQ {
+Oae3VFf; return FuncType::execute(l(t1, t2));
"!yKX(aTX }
9"@P.8_ } ;
jJpSn[{ r "^{?0 I92c!`{ 同样还可以申明一个binary_op
=,aWO7Pz a?+Ni|+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!f(aWrw7e6 class binary_op : public Rettype
:Rs% (Z {
h=q%h8 Left l;
dh7PpuN{ Right r;
!U,^+"l'GP public :
-jZP&8dPH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/nK)esB1L bw@DcT&, template < typename T >
S=Ihg
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@~!1wPvF`I {
5-277? return FuncType::execute(l(t), r(t));
s eFug }
;w(]z + *YGsM`E9 template < typename T1, typename T2 >
BO5gwvyI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@-z#vJ5Qe{ {
AUloP?24 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
728}K^7: }
iA~b[20& } ;
imx/hz! * &j)"hX I#Q
Tmg. 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
o:\RJig< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
TtL2}Wdd.% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Jmb [d\ /D 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
q%4l!gzF3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4>4*4!KR} 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
8s4y7%,| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Nxu10 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
&gkGH<oaX 下面是修改过的unary_op
*yuw8 K_V44f1f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B|IQ/g? class unary_op
e75k- {
(89NK]2x Left l;
o7feH 6Sh (}Ql#q
K public :
U*ZP>Vv t)o #!)| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(/&IBd- JM{S49Lx template < typename T >
*G^n<p$" struct result_1
H|='|k5Y. {
28[dTsd% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
29"eu#-Qj } ;
6 ^X$; ;Ef:mr"Nu template < typename T1, typename T2 >
2,nKbE9* struct result_2
BoB2q( {
D[)")xiG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&*
4uji } ;
&XosDt A>6b
6 template < typename T1, typename T2 >
pti`q) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9i)E<.6 {
LxkToO{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XD`QU m }
4BG6C'`% L<>;E template < typename T >
tb7Wr1$< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c=l
3Sz? {
(Rvke!"B return OpClass::execute(lt(t));
Wh%qvV6] }
SGW2' {&G7 Xa } ;
UXvk5t1 %T*lcg T0W B 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
|U?5%
L 好啦,现在才真正完美了。
yhe$A<Rl= 现在在picker里面就可以这么添加了:
.~V0>r~my :Ia3yi# template < typename Right >
FxSBxz<N-A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ebp^-I9.d {
8NJ(l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@<--5HbX }
Nt#zr]Fz 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
yy4QY% ?7@Y=7BS4 @EzSosmF )t{oyBT chsjY]b 十. bind
P}o:WI4.cB 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
GZ\;M6{oh 先来分析一下一段例子
58*s\*V`\ Qi|jL*mj& (yE?)s int foo( int x, int y) { return x - y;}
~=HN30 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w[z^B& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!v|j C 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
/-<S F T` 我们来写个简单的。
zpr` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<Mo_GTOC! 对于函数对象类的版本:
]{Vq; |")}p=
template < typename Func >
[JFmhLP9 struct functor_trait
`pF|bZ?v {
\pZ,gF;y typedef typename Func::result_type result_type;
z8M^TV } ;
\4I1wdd|^ 对于无参数函数的版本:
Y((s<]7 %y33evX/B template < typename Ret >
s
bd;Kn struct functor_trait < Ret ( * )() >
(,PO( {
JxI}#iA typedef Ret result_type;
L,.Ae
i9 } ;
.MuS"R{y 对于单参数函数的版本:
1?"vKm Eom|*2vWIC template < typename Ret, typename V1 >
`CW8Wj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[AQ6ads) {
XF(I$Mxl6 typedef Ret result_type;
0F sz } ;
?b 2 对于双参数函数的版本:
F ^Rt
6Io d8Jy$,/`? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
r_T\% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}% JLwN {
+T=Z!2L typedef Ret result_type;
q2 D2:0^ 2 } ;
@HJ&"72$< 等等。。。
Ol:&cX3G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F{ J>=TC Ae:(_UJz template < typename Func >
oC>e'_6_b struct func_return
y5iLFR3z {
OwV>`BIwns template < typename T >
on $?c struct result_1
|\2zw _o {
/ZZo`
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>|!F.W } ;
E#r6e+e1Q% _)Q)tOW template < typename T1, typename T2 >
ed4:r/Dpo struct result_2
ji<b#YO4 {
ws
Lg6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`GS!$9j } ;
mJR vC% } ;
<Bb$d@c V(1Ldl'a U 9TEC) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Lv+lLK *W,"UL6U8y template < typename Func, typename aPicker >
E~ _2Jf\U class binder_1
)6iY9[@tN {
n;Tpf<*U Func fn;
MPA<? aPicker pk;
s;X"E= public :
)YRVy x;S v& template < typename T >
b gGd struct result_1
CE-ySIa {
br+{23&1R# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'YQ"Lf } ;
{NXc<0a( 6ND,4'6 template < typename T1, typename T2 >
7kO5hlKeo struct result_2
-}1S6dzr {
;$l!mv7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L=3^A'| } ;
@26H; CFAz/x@% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G+
PBV%gE[ [c]X)
@#S template < typename T >
16)@<7b]J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ChF:N0w?
p {
1.!rq,+>1 return fn(pk(t));
[>::@[ }
qlD+[`=b template < typename T1, typename T2 >
buX$O{43I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9d^o2Yo {
#ebT$hf30 return fn(pk(t1, t2));
@FIR9XJ }
ug0[*#|Y } ;
=K .' x D`0II= 5c($3Pno= 一目了然不是么?
q3JoU/Sf 最后实现bind
]78I *5 ]fjh{ 1u75 template < typename Func, typename aPicker >
x:b0G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
KG)7hja<6g {
UOSa`TZbZ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/lkIbmV }
HT)b3Ws~M8 ==`K$rM 2个以上参数的bind可以同理实现。
d$8rzd 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。
;!DUN zl E9HA8 十一. phoenix
xcwyn\93) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K/79Tb- (h7 rW3 for_each(v.begin(), v.end(),
HiCNs;t (
% @3AA< do_
3&_O\nD [
hNmC(saMGm cout << _1 << " , "
01}az~&;35 ]
j0^~="p%C .while_( -- _1),
JDfkm+}uY cout << var( " \n " )
|4aV~n[># )
Gp'rN}i^ );
$r *7)/ s t P~/} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
csz/[* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
HGfV2FtT z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0RAmwfXm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]]`hnzJX ]?S\So+ z]^&^VFu template < typename Cond, typename Actor >
a_4Ny class do_while
<KqZ.7XfB {
4\4onCzuT Cond cd;
=:n>yZ3T Actor act;
z:-a7_ public :
_O2},9L n template < typename T >
K,bv\j;f struct result_1
W,5A|Q~ {
U(3+*'8r,1 typedef int result_type;
/+pbO-r W* } ;
I!&|L0Qq )9MmL-7K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T^g2N`w2 I-oI,c%+ template < typename T >
>(S4h}^I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<#<4A0: {
QCQku\GLV do
IlG)=?8XZ {
Wz}RJC7p act(t);
-v.\CtpHv }
V.#,dDC@j while (cd(t));
Ls )y.u return 0 ;
l-xKfp` }
I1yZ7QY } ;
}tv% *gfx'$ W&ya_iP~C 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
!c[(#g 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。
L&ySXc= 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。
$,4;_4t 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。
5n!
V^ ! 下面就是产生这个functor的类:
3US}(' S%<RV6{aiM \?7)oFNz template < typename Actor >
0H,1"~,w] class do_while_actor
{%5k1,/( {
jm0J)Z_"nr Actor act;
F%@(
$f public :
RX8$&z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4V9DPBh WL$Ee= template < typename Cond >
dOh'9kk3 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8rwkux > } ;
=G3O7\KmH S453oG" ,o7aIg&_H 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tgK$}#.* 最后,是那个do_
uSCF;y=1g, QEK,mc3 {Ak{
ct\t class do_while_invoker
t=syo-> {
[T#5$J public :
rTYDa3 template < typename Actor >
R}njFQvS) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O^ZOc0< {
_Qg^>}]A1 return do_while_actor < Actor > (act);
\PU3{_G] }
0&T0Ls#4 } do_;
2-5AKm@K fH~InDT^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o:B?gDM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
. [DCL 最后来说说怎么处理break和continue
/3->TS 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。
_yY(&(]# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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