一. 什么是Lambda
TKZ[H$Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p;9"0rj,z 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
Bh<6J&<n h7F5-~SpD K0]42K Q}:#Hz?U class filler
5?1:RE(1 {
#>dj!33 public :
FkY <I]F void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X_2pC|C } ;
) i=.x+Q f#b;s<G
MON]rj7 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
*'h J5{U 6~c:FsZ) R&]#@PW^ *32hIiCm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=/MA`> cCbZ* M)j.Uu 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&'<e9 8XdgtYm S!+}\* eNX!EN(^ 二. 战前分析
8t
>nL 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
bE>"DPq 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:pvJpu$] -|_MC^) {>n\B~*,"C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HGlQZwf /* --------------------------------------------- */
~l"]J'jF"H vector < int *> vp( 10 );
R-J^%4U`7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6>&h9@ /* --------------------------------------------- */
|!E: [UH sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K:(E"d; /* --------------------------------------------- */
$bsD'Io int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+ Un(VTD /* --------------------------------------------- */
QSSA) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T?HW=v_a /* --------------------------------------------- */
0Tq=nYZA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2$s2u; =C 7 WQ fv/Nf" qvG@kuz8g5 看了之后,我们可以思考一些问题:
xY>@GSO1 1._1, _2是什么?
rc`}QoB)R 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。
Z]qbLxJV 2._1 = 1是在做什么?
5)iOG#8qJ 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。
$*hqF1Q Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Dbl+izF3 pq$-s7# 2rPmu 三. 动工
H<Ik.]m
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!!?TkVyEyM ~EtwX YkRZ x>$e* VMIX=gTZ template < typename T >
7-# class assignment
+FJ+,|i {
y7~y@ 2 T value;
9wbj}tN\z public :
TQ5*z,CkS assignment( const T & v) : value(v) {}
,8G6q_ud template < typename T2 >
a]nK!;>$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?/|KM8 } ;
H5>?{(m a&RH_L jM K*S3{s%UR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#g= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/odDJxJ
k {2F@OfuCF J"~!jrzBh( YpI|=mv class holder
6|n3e,&A2 {
o2~P
vef public :
z"P/Geb:O template < typename T >
`3yK<- assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z@,[a {
oju,2kpH7# return assignment < T > (t);
%y_{?|+ }
TyhO+; } ;
76cLf~|d~ 50""n7I<% T:Nc^QP|tm 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:
z3I
|jy1 .tcdqL-' static holder _1;
nO+R>8,Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@ Fkhida rld8hFj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z\3~7Ek2m 而不用手动写一个函数对象。
{$g3R@f^~ {B-*w%}HU IGNU_w4j ,&.$r/x|? 四. 问题分析
>#VNA^+t 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。
LwYWgT\e 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。
Z+=M_{`{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1Li*n6tLX` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R*/s#*gmL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F3[,6%4v Q[{RNab 五. 问题1:一致性
Ad&VOh+0 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?|
$[UUf}7L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wJj:hA} LXqPNVp# struct holder
EF6h>"']/ {
}O Y/0p-Z //
X,{ 3_ template < typename T >
X|-[i hp; T & operator ()( const T & r) const
RqX^$C8M {
0j;q^> return (T & )r;
yd=b!\}WJ }
*3)kr=x } ;
z]7 /Gc,j E>+>!On)b 这样的话assignment也必须相应改动:
"T9UedZ !2h ZtX template < typename Left, typename Right >
Gk]ZP31u class assignment
t{s*,X\b {
>,[@SF% Left l;
q=}1ud}1 Right r;
Xv3pKf-K public :
TJ1h[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PV:J>!] template < typename T2 >
>n^780S| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7[PEiAI } ;
A=3L_
#nO stUUez> 同时,holder的operator=也需要改动:
&d0sv5&s $,yAOaa template < typename T >
v&bG`\ ! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
oKb"Ky@s {
p6Z|)1O] return assignment < holder, T > ( * this , t);
-We9
FO~ }
0( *L)s,5 f7y.##W G 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
v2_` iwE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
AJm$(3?/D tv26eK
38 return l(rhs) = r;
,J8n}7aI 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。
T7%!JBg@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
L$BV`JWPw Nte$cTjX template < typename Tp >
9z..LD( class constant_t
ES?*w@x {
Qe{w)e0}` const Tp t;
`XpQR=IOMb public :
8CZ%-}-%$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k/D{&(F ~ template < typename T >
*~>p;* const Tp & operator ()( const T & r) const
X'-Yz7J?o {
X
=%8*_ return t;
7f4O~4.[i }
x x4GP2 } ;
N#2ldY * =YTcWB 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^sB0$|DU 下面就可以修改holder的operator=了
3H`{
A/r /-,\$@J5) template < typename T >
4M|uT
9- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z`u$#<ukX {
xP!QV~$> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r*]pL< }
BjeD4 0~z\WSo 同时也要修改assignment的operator()
N-]/MB8 W"^ =RY template < typename T2 >
bi^?SH\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*67K_<bp] 现在代码看起来就很一致了。
fjVy;qJ32S g(WP 六. 问题2:链式操作
//_H_ue$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S
YDE`- 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:;.?f@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
F,{mF2U*$ 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。
s<)lC;#e 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5OppK(Oi*C ? ep#s$i template < typename T >
bD{k=jum struct result_1
uO`MA%
z< {
l6&\~Z( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
EgU#r@7I } ;
=jJEl=*S C!*.jvhT 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:
\1Xk[% 4]uj+J template < typename T >
eM:J_>7t struct ref
3_~iq>l {
>
:IWRc2 typedef T & reference;
NOuG# P } ;
L]|mWyzT template < typename T >
7P7OTN struct ref < T &>
EP 4]#]5 {
{@^;Nw%J typedef T & reference;
B+j]C$8} } ;
Z(T{K\)uN RHg-Cg` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
. \"k49M` `(sb template < typename T >
R<Lf>p>_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`daqzn {
wOl?(w=| return l(t) = r(t);
WXl+w7jr }
)&Oc7\J, 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。
\ph.c*c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>w@+cUto =O![>Fu5 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
t82'K@sq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?
T6K]~g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
OegeZV +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AQlB_@ b 最后的布局是:
&(rWl`eTY` Add
i(^U<DW$ / \
M
9t7y Divide 5
b.&WW / \
rtRbr_ _1 3
S3E,0%yo+) 似乎一切都解决了?不。
&)%+DUV| 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。
H<Oo./8+ 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。
_*fNa!@hY 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:
~,b^f{7`! t?W}=%M[ template < typename Right >
ViPC Yt`of assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X#lNS+&=' Right & rt) const
P5h|* ?= {
.B#
.
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(Q^sK\ }
0N.h: 21(4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K^shT h8k 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。
4hL%J=0: 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。
bf"'xn9 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。
?m
|}}a 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。
GQqGrUQ*} 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?
6lSz/V; 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:
CWn\KR sU ZA!sv template < class Action >
G@[8P?M=Z class picker : public Action
5&&4- {
2J ZR"P public :
0=j }` picker( const Action & act) : Action(act) {}
lW&(dn)} // all the operator overloaded
~2w&+@dV% } ;
+jGHR&A t /SD}`GxH 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。
%9J@##+ 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:
{ALEK nqcq3o*B template < typename Right >
J:L+q}A picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MzJCiX^ {
Cbw *?9d return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&AQqI }
fu/8r%:h bbK};u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lLx!_h 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。
m+kP"]v ~~tTr$ template < typename T > struct picker_maker
\G" S7 {
5p;AON typedef picker < constant_t < T > > result;
K,E/.Qe\C } ;
/4:bx#;A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,ks2&e {
n~N>;mP typedef picker < T > result;
z%;plMj } ;
OXEk{#Uf[3 yn4T!r " 下面总的结构就有了:
=)[m[@,c 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。
:C~Ar] 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。
Td=4V,BN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2Je$SE8 至此链式操作完美实现。
)h{&O
,s $)i`!7`4= BG>Y[u\N 七. 问题3
"yn~axk7 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
;H_/o+ 3o<d=@`r template < typename T1, typename T2 >
)dXa:h0RZ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_bFUr {
\Pg~j\;F] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3nq?Y8yac }
+)Z]<O 6j<9Y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
M tN>5k c CVj^{||eF template < typename T1, typename T2 >
oaY_6 struct result_2
;O"?6d0 {
TR"C<&y$j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3[YG
BM( } ;
@T'^V0!-q: t un}rdb 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?
Ot=jwvw 这个差事就留给了holder自己。
lSj
gN~:z 7aG.?Ca% "s2_X+4oY template < int Order >
tcD7OC:"6 class holder;
;FPx template <>
DJP6Z class holder < 1 >
2;}leZ@U {
^|Ap_!t$; public :
p@<Q? template < typename T >
&OMlW_FHR struct result_1
V>@[\N[ {
o-,."|6 typedef T & result;
YB#fAU } ;
rPV
Q#iB template < typename T1, typename T2 >
(I[_}l struct result_2
[);oj< {
DiC z%'N typedef T1 & result;
z+"tAVB[i } ;
uZqL'l+/y template < typename T >
X8Z?G,[H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t*{L[c9.Uq {
,+=9Rp`md return (T & )r;
+&GV-z~o }
#NS|9jW template < typename T1, typename T2 >
]z'&oz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=~D? K9o {
iSW2I~PD return (T1 & )r1;
L4By5) }
o3J#hQrl } ;
H;Wrcf2 O[@!1SKT0 template <>
xQoZ[ class holder < 2 >
mw@Pl\= {
+C(-f public :
H4$qM_N template < typename T >
'o AmA= struct result_1
!8{VLg {
?Oyo /?/ typedef T & result;
5cSiV7#Y: } ;
b?H"/Mu. template < typename T1, typename T2 >
-<W?it?D struct result_2
|23F@s1 {
wi(Y=?= typedef T2 & result;
]vrZGX
a+ } ;
Ln"wjO, template < typename T >
;kFD769DLw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ClG%zE&i {
2qMiX|Y return (T & )r;
inP2y ?j }
c[dSO(= template < typename T1, typename T2 >
gf|uZ9{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u'YXI="( {
|z-f8$ return (T2 & )r2;
Y:^hd809 }
'jev1u[ } ;
-Q
WvB !09)WtsEfx E^F"$Z"N 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> >。
DfXkLOGik 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tOwn M1
:( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!_QI<=X f|[7LIdh- return l(i, j) = r(i, j);
(gt\R} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Fmk:[hMw X5 vMY return ( int & )i;
[xS7ae return ( int & )j;
s~M4. 06P 最后执行i = j;
+^.Yt0} 可见,参数被正确的选择了。
umYsO.8 TdhfX {nk TxrW69FV7 I
_nQTWcm "1O_h6C 八. 中期总结
byHc0ktI\ 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:
i3-5~@M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2)}n"ibbT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MxTJgY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]OAU&t{ Z@~gN5@,M Kb~nC6yJc bnxp[Qk|5 1p&.\ ^ 5100fX} 九. 简化
{K^5q{u 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。
bz*@[NQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\GFqRRn 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:
U2Ve @. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Vt`4u5HG +-*/&|^等
'+Dsmoy 2. 返回引用。
xIdb9hm< =,各种复合赋值等
JrP`u4f_ 3. 返回固定类型。
)gpN
5TDd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Gu;40)gm 4. 原样返回。
U/>I! 7oe operator,
7HkO:/ 5. 返回解引用的类型。
TWP@\ BQ operator*(单目)
&RR;'wLoQT 6. 返回地址。
WQ|Ufl; operator&(单目)
$^x=i;>aK. 7. 下表访问返回类型。
Fh~9(Y# operator[]
/b+~BvTh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"4b{YWv operator<<和operator>>
o&JoeKXor ,!=
sGUQ) 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。
5Tsz|k 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Kz'GAm\ oj 8r* template < typename Left >
X5WA-s(?0 struct value_return
Xo PJ?63 {
vo/x`F'ib template < typename T >
pY&6p~\p struct result_1
3u@,OE {
#2=l\y-# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~WrpJjI[ } ;
pte\1q[N q<}IO template < typename T1, typename T2 >
h#1:ypA6l struct result_2
=dXHQU&Q {
)nd^@G^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vJE=H9E } ;
Bg|d2,im } ;
FSuC)Xg Fe8X@63 mnTF40l 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bTs2$81[ HT7,B(.} 下面我们来剥离functor中的operator()
1wgL^Qz@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ydWr&E5 GRc)3
2, return l(t) op r(t)
L15)+^4n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\`.v8C>vG return op l(t)
&r,vD, return op l(t1, t2)
EU(e5vO return l(t) op
Z~:)hwF return l(t1, t2) op
[8u9q.IZ return l(t)[r(t)]
y&\4Wr9m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0f4 y"9m oc?|" 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2)EqqX[D 单目: return f(l(t), r(t));
73qE!(
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%[XP}L$ 双目: return f(l(t));
,e'r 0 return f(l(t1, t2));
FQek+[ox 下面就是f的实现,以operator/为例
uc9h}QJ* 9>{fsy struct meta_divide
`;mgJD {
m%9Yo%l~ template < typename T1, typename T2 >
J;sQvPHV8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7 [e-3 {
NSVE3 return t1 / t2;
" ILF!z }
Y`gO:d8 } ;
$YJ 1P Mg >%EH/' 这个工作可以让宏来做:
P`rfDQoZ *,u{,$}2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hy/g*> template < typename T1, typename T2 > \
&5}YTKe}| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]ty$/{hx' 以后可以直接用
vhZXgp0X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x@X2r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
h<L_ =)lH (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
a>C;HO :@(1~Hm 6TRLHL~B 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2UQF:R?LQ Zx8$M5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
iKq_s5|sW class unary_op : public Rettype
(ot,CpI(I {
"%K'~"S#Q, Left l;
H~*N:$C public :
F=5+JjrX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K0>;4E>B gpq ,rOIK template < typename T >
o^@#pU < typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KXZG42w {
LYAGpcG return FuncType::execute(l(t));
Fs>MFj }
[XPAI[" r@JMf)a] template < typename T1, typename T2 >
"d}']M?-h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hq4&<Zr( {
P%B|HnG^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
mN-O{k0\ }
+:Xg7H* } ;
e"1mdw" ^/%o
I;O{ wsdZwik 同样还可以申明一个binary_op
sudh=_+> &$ }6: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eP (*. class binary_op : public Rettype
q AVypP?J {
|>P:R4P Left l;
[`|t( E' Right r;
/#5rt&q public :
H M(X8iNt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hxdjmc- kM-8%a2i template < typename T >
vEjf|-Mb9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)4o8SF7lz {
shGUG; return FuncType::execute(l(t), r(t));
_I)TO_L; }
b73}|4v S%H"i
y template < typename T1, typename T2 >
&pY$\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"r`2V-E {
c}v8j2{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Sj)?! }
_G`Q2hf"5 } ;
wg_Z@iX #++:`Z ;+DMv5A " 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
51%Rk,/o 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*s, bz.[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nVlZ_72d 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。
4]}d'x& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yC@PMyE] 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。。。
H.hKh 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"#36- 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)
` *hTx|!' 下面是修改过的unary_op
l_((3e[) Vh01y f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
lB_4jc class unary_op
nzO-\`40 {
Mg0ai6KD Left l;
f:nXE&X[ Rxw+`ru public :
@WXRZEz pVl7]_=m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZHwl 9n#m RK*tZ template < typename T >
1z; !)pG. struct result_1
']Czn._ {
m[l&&(+J, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ao7M([ff } ;
vh|m[ p y)fz\wk template < typename T1, typename T2 >
)(d~A?~ struct result_2
/=V!lRs {
\7UeV:3Ojn typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6ImW|% } ;
}<z[t5 JFu.o8[Q template < typename T1, typename T2 >
&~<i"
W typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+pUYFDwFx {
lib^JJF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(w_b }
dtQ3iuV % 'e>'JZR template < typename T >
)MV `'i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
79Aa~ +i'_ {
`&) return OpClass::execute(lt(t));
7lOAu]Zx }
Q=<&ew u3cg&lEgT } ;
>7?Lq<H #cikpHLXG "<L9-vb 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
gjJ:s,Fg 好啦,现在才真正完美了。
W;X:U. 现在在picker里面就可以这么添加了:
EnMc9FN(y 1JS5 LS template < typename Right >
G=Xas"| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5a5JOl$8 {
4X:mb}( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YYe<StyH }
AgDXpaq 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。
!~m PxGY (e
2.Ru \*fXPJ4 OK@yMGz1I 5n::]Q%=D 十. bind
<0/)v
J-
9 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。
V+u0J"/8 先来分析一下一段例子
8`<3rj bHDZ=Ik ZSwhI@| int foo( int x, int y) { return x - y;}
ASS<XNP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
80U(q/H%9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)Zvn{ 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。
*P12d 我们来写个简单的。
rv~OfL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r-hb]!t 对于函数对象类的版本:
nS!m1&DeD >)`*:_{ template < typename Func >
KrTlzbw&p\ struct functor_trait
.%\R L/ {
e{Mkwi+j typedef typename Func::result_type result_type;
5 yL"=3&+ } ;
t,5AoK/NL9 对于无参数函数的版本:
`j6O k
c L
+ template < typename Ret >
V' sq'XB struct functor_trait < Ret ( * )() >
M\08 7k {
SR4 mbQ: typedef Ret result_type;
j3o?B } ;
-9 |)O: 对于单参数函数的版本:
4?`*#DPl @Y%i`}T%( template < typename Ret, typename V1 >
;A?86o'? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BE!WCDg, {
=1VpO{q typedef Ret result_type;
TaG(sRI } ;
|pT[ZT|}G 对于双参数函数的版本:
@ +>>TGC nI`9|W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5N#Sic M struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(]"`>,ray {
>)F)@KAuN4 typedef Ret result_type;
YQ-V^e6 } ;
S2V+%Z
_J 等等。。。
*Fd( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
S8e ?-rC YB9)v5Nz( template < typename Func >
K
&G struct func_return
#!jwn^yq {
a/~1CrYr template < typename T >
2Gc0pBqx struct result_1
ib(4Y%U6~ {
7]
>z e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P.Qz>c^-C } ;
)9{!=k RPTIDA)) template < typename T1, typename T2 >
u0Opn=(_ struct result_2
8J0#lu {
kI^Pu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%PM8;] } ;
WQNFHRfO*n } ;
{%v{iE> %bB:I1V\ ~T\:".C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:w9s bW 4='/]z template < typename Func, typename aPicker >
<xD6}h/ class binder_1
j2%M-y4E {
(7|!%IO. Func fn;
-aM7>YR aPicker pk;
R@[1a+}5 public :
UmP\; -pN'r/$3V template < typename T >
f!}e*oX struct result_1
MJcWX|(y {
?,UO$#Xm typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NvJ}|w,Z } ;
oazy%n(KZ q[~+Zm template < typename T1, typename T2 >
8sU}[HH*1 struct result_2
IoxdWQ4]A {
RxGZ#!j/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s,8g^aF4 } ;
SuJ4)f;'0 'dd[=vzK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gYa
(-o oN.#q$\` k template < typename T >
RA:3ZV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jGKI|v4U( {
]]V|]}<)m return fn(pk(t));
aq]bF%7 }
KiMEd373- template < typename T1, typename T2 >
&}b-aAt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g:[yA{Eh {
T3/Gl6f return fn(pk(t1, t2));
MMyJAGh
^G }
8'VcaU7Nh } ;
h~.z[ i/q1> R?J=5tO 一目了然不是么?
`>\>'V<& 最后实现bind
Kfs|KIQ>= VuA)Ye f>ilk Q` template < typename Func, typename aPicker >
0`kaT
?> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
K7]+. f {
*l8:%t\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t|cTl/i
4 }
_iZ9Ch\ %8! }" Xa 2个以上参数的bind可以同理实现。
~d&W;mef- 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]t.6bb4 cp3O$S 十一. phoenix
Aw7_diK^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
S0p[Kt oz/Nx{bg for_each(v.begin(), v.end(),
q,2 +\i (
eGlPi| do_
>WYradLUi [
HpR(DG)
? cout << _1 << " , "
nB#XQ8Nzx^ ]
E9v_6d[ .while_( -- _1),
F@kd[>/[ cout << var( " \n " )
VK]sK e )
s92SN F}g );
0tp3mYd +jGSD@32> 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:
])$Rw$`w 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
%j2ZQ/z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t(5PKD#~Dc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Zf8_ko;|:- nY 50dFA, "/$2oYNy+ template < typename Cond, typename Actor >
#'oGtFCd` class do_while
H 5'Ke+4.e {
6@geakq Cond cd;
K_[B@( Xl Actor act;
&bT \4 public :
J(=io_\bO template < typename T >
cP`[/5R struct result_1
H+F># {
S3.76& typedef int result_type;
)CUB7D)= } ;
F4
:#okt p2uZ*sY(D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nypG "P@oO,. template < typename T >
|Y]4PT#EE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?Y\hC0a60 {
[}Pi $at do
l"1at eM3 {
MtKM#@ act(t);
eeu;A,@U }
K%RjWX=H while (cd(t));
e)A-.SRiO$ return 0 ;
F*j0o
+B5 }
w4(g]9^Q } ;
CKr5L N
Obw/9JO x{#W84 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/YT _~q=: 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。
_2E* 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。
?5jq)xd2 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。
!pAb+6~T 下面就是产生这个functor的类:
|.Vs(0O b,):&M~p IJ#+"(?7,u template < typename Actor >
Auk#pO# class do_while_actor
(hFyp}jkk {
$hq'9}ASOL Actor act;
SVJt= M public :
RSK5 }2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$Z[W}7{pt# )H|cri~D template < typename Cond >
a5nA'=|}i picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FoB^iA6e } ;
gvu1 l[u=_uaYl _fE$KaP 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$,
@,(M`i} 最后,是那个do_
X&s"}Hf $fFh4O4 gjDxgNpa class do_while_invoker
8qWN~Gk1p{ {
AOscewQ public :
1%`Nu ]D template < typename Actor >
G%5ZG$as do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
lXOT>$qR< {
qEajT"? return do_while_actor < Actor > (act);
~x6<A\ }
"#G`F } do_;
g=L80$1 (,OF<<OH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^g
N/ 5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\k>1q/T0V 最后来说说怎么处理break和continue
;\(X;kQi 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。
Td,s"p>Vq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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