一. 什么是Lambda
JF{yhx,+p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~)J]`el,Q 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,
R"@J*\;$T ^n! j" U|tUX)9O i;:gBNmo= class filler
f@JMDJ {
!~sgFR8W public :
q{4W@Um- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Oz8"s4Y7 } ;
=[A5qwyv K|n%8hRy k OYF]^uJ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
RLy2d'DS U&F1}P$fb =f48[= d7,ZpHt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^a>3U l{ 6yn34'yw T"h@-UcTl 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%E<.\\^% 2EO WbN}M 4KbOyTQ sR~D3- 二. 战前分析
tO?NbW cp 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。
[w*t(A 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
o7:~C] @=i-*U gKPqWh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bQ%6z}r /* --------------------------------------------- */
f$7Xh~ vector < int *> vp( 10 );
Np2I*l6W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2SjH7
' /* --------------------------------------------- */
&*Sgyk
o` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!O*'mX /* --------------------------------------------- */
u"$=:GK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X
jPPgI /* --------------------------------------------- */
Xu.Wdl/{Ra for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E=*82Y=B /* --------------------------------------------- */
<w,NMu" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kv!QO^;^Y j . "L= b(E}W2-t Ru&>8Ln0 看了之后,我们可以思考一些问题:
o[
Je 1._1, _2是什么?
)7aUDsu>4 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。
(^{tu89ab 2._1 = 1是在做什么?
k4C3SI*`4 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。
bHKTCPf 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。
I>bO<T` S^8C\ E '!hA!eo>J 三. 动工
`i2:@?Kl9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ia9=&Hy]) t6,bA1*5y +GYO<N7 Yy 8?X9r. template < typename T >
`iQ])C^d class assignment
sQ}E4Iq1#S {
w=QlQ\ T value;
MwuRxeRO- public :
69"4/n7B? assignment( const T & v) : value(v) {}
+QW|8b template < typename T2 >
De-hHY{> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w-j^jU><3 } ;
?Tlt(%f tH)fu%:p Oxp!G7qfo 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5Ic'6AIz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
v[2N- M*-]<!))7 Ylhy Z&a, 1a]P+-@u[ class holder
;Tec)Fl {
?8/T#ox public :
W; zzc1v template < typename T >
fq[1 |Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
=T- jG_.H {
H[Q3M~_E return assignment < T > (t);
h
J H }
UrmnHc>}c } ;
]~@uStHn ;L@p|]fu RI3GAd
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:
<'N~|B/yZ !"LFeqI$lr static holder _1;
D=jtXQF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
| Kq<}R 3De(:c)@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bs_< UE 而不用手动写一个函数对象。
O9P4r*prA vhGX& C({r1l4[D v:gdG|n" 四. 问题分析
&U_T1-UR2 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2@Zw#2|] 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Od+nBJ
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NpH:5hi 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
GQ 0(lS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+TC##}Zmb 8K9RA< 五. 问题1:一致性
E^B3MyS^^ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
s[;1?+EI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tkP& =$ |,T"_R_K struct holder
]$!7;P {
5^Ny6t //
u/apnAW@M template < typename T >
p{x6BVw?> T & operator ()( const T & r) const
TMD*-wYr {
^[VEr"X return (T & )r;
kvN<o-B }
w>4( hGO } ;
3$3%W<&^ BKK@_B" 这样的话assignment也必须相应改动:
}O\g<ke:u 5R6QZVc template < typename Left, typename Right >
XO5E-Nh class assignment
qga\icQr {
Ckhwd Left l;
xLP8*lvy Right r;
L7"<a2J public :
Of#"nu assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s$~H{za template < typename T2 >
1
J[z ![Tf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g&\;62lV% } ;
L+Gi v}<z_i5/C. 同时,holder的operator=也需要改动:
0zk054F' Yc5<Y-W template < typename T >
}tJMnq/m($ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]d*O>Pm {
!iAZEOkRR return assignment < holder, T > ( * this , t);
Uv(}x7e) }
O O-Obg^ ]''tuo2g8 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。
OqX+R4S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tPDB'S:&3 .UU) return l(rhs) = r;
m|[cEZxHB 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。
*7qa]i^] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0Qg%48u =nCV.Wf template < typename Tp >
~]BR(n class constant_t
fN
1:'d {
qJ$S3B const Tp t;
R(2MI}T public :
BbI),iP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{X W>3 " template < typename T >
E8o9ufj3 const Tp & operator ()( const T & r) const
Si|8xq$E; {
k,y#|bf,Y
return t;
>Lz2zlZI }
?hW(5]p| } ;
`U;V- B,Jn.YX 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'IER9%V$ 下面就可以修改holder的operator=了
;8gODj:dO 7RgnL<t~:8 template < typename T >
^Cg@'R9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7wqD_Xr {
h#8{fr)6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Pv@;)s(- }
Vb2")+*: Bc#6mO- 同时也要修改assignment的operator()
S*rc XG6Q^ #p=Wt&2 template < typename T2 >
,0$b8lb;x/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,]?l(H $x' 现在代码看起来就很一致了。
Rh7=,=u Sq2yQSd 六. 问题2:链式操作
T0}P 'q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L^nS%lm 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。
::8E?c 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。
\y/+H 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。
.]Z,O>N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
yDw^xGws _d<\@Tkw template < typename T >
@aGS~^Uh struct result_1
>l5JwwG {
SHPZXJ{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>JhIRf } ;
k4nA+k<WI` fmq^AnKd 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:
%K]nX#.B& dzMI5fA<_ template < typename T >
~
.Eln+N struct ref
?jzadC el {
@)8C typedef T & reference;
c[0$8F> } ;
]H<C Rw template < typename T >
]#
T9v06w struct ref < T &>
_'oy
C(:} {
Sq==)$G typedef T & reference;
`P4qEsZE>` } ;
B[MZPv) |wj/lX7y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^q$vyY
M>k7
'@G template < typename T >
,K6]Q|U@r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^ihXM]1{G {
ArU>./)Q return l(t) = r(t);
P-`^I`r }
ig/716r| 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
I_ .;nU1xA 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o6KBJx (A&@
< 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
[%nG_np _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o-Idr{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Nmsb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J0p,P.G 最后的布局是:
cmN0ya Add
Azz]TO / \
e?lqs,m@" Divide 5
,em6wIq, / \
O x$|ZEh _1 3
rrwsj` 似乎一切都解决了?不。
r IK|} 5 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。
kdYl>M 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。
YJ16vb9 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:
M*S5&xpX 56_KB.Ww~ template < typename Right >
{M~!?#<K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/l$noaskX Right & rt) const
#=.h:_9 {
8rpN2M3h return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B=c^ma }
VD3[ko 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;W*$<~_ 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。
!3&vgvr 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。
? s ewU9* 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。
.yP
3}Nl 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。
}b^lg&$( 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
t@HE.h 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
)w`Nkx X0$_KPn template < class Action >
zn~m;0Xi class picker : public Action
HYH!; {
M1M]]fT0ME public :
si;]C~X* picker( const Action & act) : Action(act) {}
mDmWTq\ // all the operator overloaded
;hZ@C!S: } ;
dbXG?K][ QE}@|H9xs 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。
XN0Y#l 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:
WE7l[<b }Tef;8d template < typename Right >
z} \9/` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*j*
WE\ {
#?=cg]v_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D/Wuan?yPN }
YBO53S]= tVcs r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
({9!P30: 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。
>?'FH +2K v8IL[g6" template < typename T > struct picker_maker
1m)/_y~1
k {
/fq6-;co+ typedef picker < constant_t < T > > result;
l!=WqIZ } ;
M5V1j(URE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zef,*dQY {
Mt Z(\&~ typedef picker < T > result;
_2Z3?/Y } ;
jb2:O,+! -DnK)u\@ 下面总的结构就有了:
zOOX>3^ 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。
<.B s`P 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。
M::iU_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9F](%/ 至此链式操作完美实现。
TH!8G,(w NLl~/smMS ,no:6 七. 问题3
+CT$/k 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Snu;5:R Ag6
( template < typename T1, typename T2 >
eeZysCy+DY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
af(JoX*U {
YMTA`T(+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b2e a0 }
B,833Azi
A*~1Uz\t 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Dj+Osh \2xBOe-a] template < typename T1, typename T2 >
N{t:%[ struct result_2
`Qf
:PX3 {
ZD%_PgiT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!nq\x8nU } ;
gj,J3x4TK/ ^&H=dYcV>/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
t1{}-JlA 这个差事就留给了holder自己。
Z3>xpw G !(K{*7|h tC:,!4 P$ template < int Order >
oB
R(7U~0 class holder;
D!a5#+\C template <>
_-J @$d% class holder < 1 >
t=rAcyNM {
JlQT5k public :
m`IQ+,e template < typename T >
t} i97 ; struct result_1
2^#UO=ct {
B8AzN9v&"N typedef T & result;
G=HxD4l } ;
Df~p'N-$ template < typename T1, typename T2 >
(TNY2Ke2 8 struct result_2
]esLAo {
Rgfhs[Z typedef T1 & result;
!NLvo_[Y } ;
,/`E|eG1G template < typename T >
<yI,cM<c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Va
Yu% {
G7Abhb, return (T & )r;
O+p-1 C$\ }
3U"') template < typename T1, typename T2 >
Eu/y">;v# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xGEmrE<; {
n_aNs]C9R return (T1 & )r1;
3zTE4pHzu+ }
3V
Mh) } ;
,0uo&/Y4L 4:Xj-l^D template <>
Wx?&igh class holder < 2 >
{jM<t {
i<wU.JX&h public :
Wda\a.bXT template < typename T >
.D,?u"fk| struct result_1
4l
ZJb {
Km9}^*Mo% typedef T & result;
mvTyx7h= } ;
z/0yO@_D/q template < typename T1, typename T2 >
}or2 $\>m struct result_2
J7ktfyQ0W {
r'd:SaU+ typedef T2 & result;
$35,\ZO> } ;
r2SJp@f template < typename T >
nEd
M_JPv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0n*rs=\VG {
9eGCBVW:* return (T & )r;
=s0g2Zv"\ }
b~/Wnp5 template < typename T1, typename T2 >
8K.s@< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jy!f{dsC {
x[PEn return (T2 & )r2;
2{mY:\ }
np-T&Pz2 } ;
#.)xm(Ys (|<h^]
y3 P?q
G 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> >。
n5egKAgA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.'5'0lR5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%Lp2jyv. 0{0;1.ZP return l(i, j) = r(i, j);
ka2F! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k;;nE o~6 C~ZE95g return ( int & )i;
#D`S return ( int & )j;
U_x0KIm 最后执行i = j;
k40Ep(M} 可见,参数被正确的选择了。
rDIhpT)a @A
[)hk&(R a9#W9eP u?q&K|
"H5&3sF2 八. 中期总结
7o;x (9 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:
Az9X#h.vf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UvPp~N7, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uQ:Qb| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
PM~bM3Ei !Z
U_,[ $42Au2Jg X$Q2m{dR D3%l4.h )UR1E?' 九. 简化
4-y6MH 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。
6RH/V:YY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Z,0O/RFJ.q 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:
5Xwk*@t2a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`6rrXU6| +-*/&|^等
{B@*DQv 2. 返回引用。
ob0~VEH- =,各种复合赋值等
>W8bWQ^fK 3. 返回固定类型。
HjV\lcK:v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dKU5; 4. 原样返回。
8dc538:q} operator,
XDHLEG-u( 5. 返回解引用的类型。
ha_@Yqgh operator*(单目)
\C|;F 6. 返回地址。
Qqp)@uM^ operator&(单目)
2[.5o z` 7. 下表访问返回类型。
--Oprl operator[]
?#4+r_dP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0HjJaML operator<<和operator>>
N].4"0Jv-D jUYF.K& 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。
?hKm&B;d 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=h(7rU"Yz w-lrnjs template < typename Left >
_]P
a>8X* struct value_return
77``8, {
/;DjJpwf0 template < typename T >
o5>/}wIf struct result_1
L5/mO6;k {
rWJ*e Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B-$+UE>% } ;
\F[n`C"Is NP "ylMr7P template < typename T1, typename T2 >
3Mw}R6g@# struct result_2
$cq!RgRn {
Q]/B/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Hv3W{| } ;
z=B<
`}@3 } ;
2@fa
rx: (X*9w##x( pOKeEW<q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*y{+W NK~PcdGl 下面我们来剥离functor中的operator()
+uELTHH= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7g5@vYS+ oQ{cSThj return l(t) op r(t)
# J]~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G,B?&gFX return op l(t)
M"B@M5KT return op l(t1, t2)
n%*tMr9 s return l(t) op
@/LiR>, return l(t1, t2) op
zMr&1*CDX return l(t)[r(t)]
AO $Wy@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[$;,Ua-mt };^}2Xo+ 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:
l**3%cTb 单目: return f(l(t), r(t));
\KCWYi] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%;tJQ%6-.S 双目: return f(l(t));
^@K
WYAAW5 return f(l(t1, t2));
"ct58Y@ 下面就是f的实现,以operator/为例
5*Btb#: 6(>WGR struct meta_divide
=D5wqCT(Q {
{U^j&E template < typename T1, typename T2 >
fQO
""qh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~{$L9;x {
F*,5\s< return t1 / t2;
94y9W# }
B>, A(X& } ;
*t]v}ZV* _CL{IY 这个工作可以让宏来做:
i\ "{# hVkO%]? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@<a| template < typename T1, typename T2 > \
/e(W8aszi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
FllX za) 以后可以直接用
UhdqY] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>MPa38 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
uRpBeH]Z" (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
6#vI;d[^ 9$wAm89 h9jc,Xu5X 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
Cdmy.gx^ _N@(Y : template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w,/6B&| class unary_op : public Rettype
E<k^S{ {
{!r#f(?uT Left l;
QvJZkGX public :
Z0W0uP;J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C/)`<b( C99&L3bz^( template < typename T >
xh r[A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r>O|L%xpv {
*Dc@CmBr return FuncType::execute(l(t));
b` zET^F }
fM2^MUp[=1 x 'mF&^ template < typename T1, typename T2 >
V)h
y0_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^vM_kArA {
"&<~UiI return FuncType::execute(l(t1, t2));
*uU4^E( }
d' OGVN } ;
M $uf:+F (l_:XG)7~b NNp}|a9 同样还可以申明一个binary_op
.
pP7"E4] GFt1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
32^#RlSu8 class binary_op : public Rettype
+A\V ) {
\4QH/e Left l;
vpV$$=Qwp Right r;
zi.mq&,]R public :
LihdZ ) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tR;{. R{`gR"* template < typename T >
NWaO_sm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3HKxYvc C {
.)t(:)*b return FuncType::execute(l(t), r(t));
6klD22b2$ }
9rS,? )#PtV~64 template < typename T1, typename T2 >
+ouY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q1]Wo9j {
jzMg'z/@J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xEC2@J }
gmDR{loX } ;
Xb0!( (A ;j!UY.i 70=(.[^+ 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
5W{hH\E _5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~QCA -Yud DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`0z/BCNB 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。
<p/MyqZf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9t0Cj/w} 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。。。
O:,=xIXR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MHFaSl 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)
_aY. 下面是修改过的unary_op
ydup)[n <5k&)EoT template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!xymoiArp class unary_op
-!~vA+jw1 {
+ ~~ Z0.[ Left l;
Z'e\_C }_]As}E public :
w?S8@|MK 1@@y]s_.a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+dM.-wW O{nC^`X template < typename T >
>Zo-wYG struct result_1
zsQF,7/}B {
T\fudmj& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RQ|?Ce", } ;
NA\ x< W8VO)3nmD template < typename T1, typename T2 >
'QR4~`6I struct result_2
s.KOBNCFa {
/cYk+c
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@2?=3Wf } ;
r_q~'r35 _ m|mG;8}pI template < typename T1, typename T2 >
umryA{Ps typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\QiqcD9Y {
H6{Rd+\Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Txu>/1N, }
qhnapZJ &*jixqzvn template < typename T >
6# R;HbkO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
418gcg6) {
eWw y28t return OpClass::execute(lt(t));
[&Lxz~W][ }
`u$24h'! i6F P[6H1 } ;
f)WPOTEY yG4 MUf6 TZkTz
P[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
X!m;uJZp 好啦,现在才真正完美了。
IN>TsTo 现在在picker里面就可以这么添加了:
L^&do98 0oQ/J: template < typename Right >
CO7CNN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ID&zY;f {
gl Li return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(Y&R0jt }
IK85D>00T 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
L-SdQTx_ %N!h38N2 aL{EkiR U24V55ZnI omr:C8T> 十. bind
k#BU7Exij 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
p{w}
先来分析一下一段例子
Ed4_<: v!iWzN ?NQD# int foo( int x, int y) { return x - y;}
sY&rbJ(P bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?|\0)wrRf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
CdE2w?1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[Q7`RB 我们来写个简单的。
u)wu=z8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@:I\\S@bN 对于函数对象类的版本:
i_'|:Uy*F Uzy;#q template < typename Func >
uHTKo(NG struct functor_trait
\z<ws&z3`$ {
+
?[ ACZF typedef typename Func::result_type result_type;
3ZLr"O1l ) } ;
# r2$ZCo3o 对于无参数函数的版本:
x A@|I# 9N`+ O template < typename Ret >
Tey,N^=ek struct functor_trait < Ret ( * )() >
q=(M!9cE {
`kI?Af*;v typedef Ret result_type;
bL6L-S } ;
]=O{7# 对于单参数函数的版本:
ot&j HS' yL^M~lws template < typename Ret, typename V1 >
hlYS=cgY= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Nn~tb2\vk {
P*?d6v,r typedef Ret result_type;
gwZ+GA } ;
g^Ugl=f, 对于双参数函数的版本:
{m1t~ S v]UU&Jq8U template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Off: ~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
w yuJSB {
8,Q.t7v typedef Ret result_type;
d|D'&&&c } ;
nA{ncTg1\ 等等。。。
81%qM7v9H 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4okHAv8; >vNk kxWyQ template < typename Func >
8 RzF].) struct func_return
$Sc08ro {
%Hh &u
. template < typename T >
59"Nn\}3gE struct result_1
S|z( {
;'Z,[ a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=l?"=HF } ;
\6nQ-S_ 8H$@Xts template < typename T1, typename T2 >
oK(W)[u struct result_2
VygXhh^7\ {
GT1 X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q^T&A[hMPx } ;
gn4g 43 } ;
qx#ghcU *n$m;yI HC<BGIgL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F?+Uar|-a uV*f[l template < typename Func, typename aPicker >
%'D:bi5 class binder_1
JXI+k.fi {
$HR(|{piZ Func fn;
0
6G[^ aPicker pk;
F~uA-g public :
v=yI#5 W0r5D9k template < typename T >
Br.$L struct result_1
EcS-tE4% {
<}x|@u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a\HtxR8L } ;
xVwi
}jtG| w!GU~0~3[ template < typename T1, typename T2 >
*M**h-p2' struct result_2
RE*S7[ge {
+XaO?F[c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1PT_1[eAR } ;
s"^YW+HMb Fy+7{=?^F binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A5>gLhl7 nH3b<k;S template < typename T >
*MyS7< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%onAlf<$:^ {
TQxc?o return fn(pk(t));
iTBhLg, }
Ul~}@^m]4} template < typename T1, typename T2 >
URzE+8m^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J Wyoh| {
`a1R "A return fn(pk(t1, t2));
TYLl_nGr }
^{]sD}Q" } ;
'/"M02a 9QM"JEu@ |(8Hk@\CT> 一目了然不是么?
kpMM%"=V 最后实现bind
4 >tYMyLt0 ]e3}9. I`}vdX) template < typename Func, typename aPicker >
(j 8,n<o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qFsg&< {
OQb9ijLeK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j!8+|eAkk }
aZ:?(u] Oj|p`Dzh 2个以上参数的bind可以同理实现。
ke6cZV5w 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。
36Y[7m= 3*23+}^G 十一. phoenix
F>-@LOqHy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Xq)%w#l5? JGNxJ S<] for_each(v.begin(), v.end(),
I!0+RP( (
qN,FX#DP do_
fvfVBk# [
"9T`3cM0 cout << _1 << " , "
WsDe0F ]
G(3la3\( .while_( -- _1),
DczF0Ow cout << var( " \n " )
:mHtK)z~ )
m-FDCiN> );
:\;uJ5
>"{zrwNq 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:
Nn7@+g) 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
|(ju!& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(eE}W~Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
54DR .>O Ca"+t
lO v23Uh2[@Yy template < typename Cond, typename Actor >
* CGdfdxW class do_while
FAl 6 {
'*Mb
.s" Cond cd;
~"0X,APR5 Actor act;
To?
bp4 public :
Ui;s.f template < typename T >
^TuEp$Z= struct result_1
(uc)^lfX {
Rw8m5U typedef int result_type;
fR;_6?p*B } ;
<5vB{)Tq GlD'?Mk1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
eH*b-H[ ~y^lNgujO template < typename T >
<s3( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,WK$jHG] {
*9wHH-# do
nQ3goVRFP {
]arskmB] act(t);
^i1:PlW] }
B;_3IHMO while (cd(t));
IomJo return 0 ;
A6.'1OD }
JAlsc]XtO9 } ;
umn^QZ, ?M(Wx uNBhVsM6< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DK%eFCo<~ 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。
@ xr 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。
2MeavTr 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。
_8`;Xgp 下面就是产生这个functor的类:
K a|\gl;V +[`%b3N k ]zY'w,?D\F template < typename Actor >
1zW6Pb class do_while_actor
^SCWT\E {
^4NH.q{ Actor act;
X
jN.X public :
5C?1`-&65V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
HpAZ{P7 _,~zy9{, template < typename Cond >
J)NpG9iN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hDsORh!i } ;
B35f5m7r RfRaWbn L9)&9
/f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_"V0vV 最后,是那个do_
SiT &p :[3\jLrc pC8i&_A class do_while_invoker
)_?$B6hf,& {
D IN
PAyY public :
cqp#1oM4M template < typename Actor >
rOT8!" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8{u01\0} {
.5xM7, return do_while_actor < Actor > (act);
m
Y0C7i }
Efl+`6`J } do_;
R&0l4g-4> jU$PO\UTk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6 -}gqkR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M-gjS6c\3 最后来说说怎么处理break和continue
DBRJtU!5x 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。
.@Cshj 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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