一. 什么是Lambda
J;4x-R$W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P]gksts9f. 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,
j J6Y z @sv==|h H S/1z Tyt:Abym= class filler
g9(zJ {
4Z>hP]7
public :
q/-8sO}q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}7YDe'5V } ;
-Qx:-,.a 50%
|9D0?Y 0:UK)t)3I 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:
=0 W`tx 'bp*hqG[ B~oSKM%8R HVaWv ]. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N+)4]ir> ^~}|X%q3 ^/\OS@CT\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
px5~D(N l4u@0;6P V !G&Aen -G&>b
D 二. 战前分析
}LQ*vD-Jj 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。
Q>[*Y/`I 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i>6SY83B} rks+\e}^Z Q#P=t83 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qR0V\OtgY~ /* --------------------------------------------- */
$~c?qU vector < int *> vp( 10 );
3?I^D /K^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x'*,~u /* --------------------------------------------- */
%J4]T35^2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f2Frb
/* --------------------------------------------- */
bf2R15|t5` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xExy?5H7 /* --------------------------------------------- */
q+2yp&zF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)\_xB_K\ /* --------------------------------------------- */
f%9EZ+OP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
I$0JAy /9dV!u!; epa)ctS9 6dTq&GZ\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
F4X/ )$Dk 1._1, _2是什么?
aVvi_cau 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。
:0>wm@qCQ 2._1 = 1是在做什么?
eCdx(4(\a 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。
8[5%l7'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。
G3&ES3L /G`&k{SiK TuY{c%qQ: 三. 动工
8}h ^Frh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ElAJR4'{*i _`Ey),c _ b1{~j]"$L ep<A d template < typename T >
~J!a?] class assignment
H4 Y7p {
pW O-YZ#+ T value;
XPXC7_fV public :
|o~<Ti6] assignment( const T & v) : value(v) {}
I$0`U;Xd template < typename T2 >
V[,/Hw~d% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XP5q4BM } ;
|#R;pEn I=&5m g=m 5:9Ay ? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G;615p1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
XG<J'3 ||hy+f[A Pgf$GXE ]+)z}lr8 C class holder
w<j6ln+nM {
>=^g%K$L6J public :
!JUXq template < typename T >
0:Js{$ZL4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
=%Gecj {
1iaNb[:QX return assignment < T > (t);
$=iz&{9 }
W-=~Afy } ;
CU6rw+Vax Nt67Ye3; &9PzBc 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ttLChL e%x$Cb:znn static holder _1;
hF+YZU]rT Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)z3mS2 'mpY2|]\$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S +|aCRS 而不用手动写一个函数对象。
eJE?H] /fA:Fnv )=9\6zXS * kgbcU f8 四. 问题分析
4 *He<2g 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。
A)040n 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。
-x3QgDno 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
82Nh;5Tr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
W5$jIQ}Bw 下面我们可以对这几个问题进行分析。
M]jzbJ3Q ko
im@B 五. 问题1:一致性
p}uL%:Vr 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?|
")ow,r^" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:~:(49l ex $d~ struct holder
V;=SncUb {
nE]R0|4h //
gTW(2?xYf template < typename T >
vb9G_Pfz T & operator ()( const T & r) const
>~TLgq* {
XIJ>\ RF return (T & )r;
-:pLlN-f }
itX<! } ;
Mz40([{ D!J
("~[3 这样的话assignment也必须相应改动:
9g J`H' mY(~94{d template < typename Left, typename Right >
PPDm*,T. class assignment
/4w&! $M- {
{qx}f^WV Left l;
+q)
^pCC Right r;
(BMFGyE3 public :
Cf<i" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~c! XQJ template < typename T2 >
p8[Z/]p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U;;vNzcn } ;
n0O- Bxhl 0Vh|UJ'&7 同时,holder的operator=也需要改动:
+?*,J=/ JmWN/mx template < typename T >
lj@c"Yrk assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LEc%BQx {
1
W2AE? return assignment < holder, T > ( * this , t);
Nk86Y2h }
z^{VqC*o+ H1 n`A#6? 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。
mcb0% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z)|*mJ E$4\Yc)(AL return l(rhs) = r;
h?bm1e5kE 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。
50l=B]M 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TaG'? [#)-F_S template < typename Tp >
|6"zIHvtc class constant_t
D"bLJj/! {
DWHl,w;[z` const Tp t;
A
99 .b public :
+x-n,!( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
IBQmm(+v template < typename T >
Ts|&_| const Tp & operator ()( const T & r) const
B:&/*HU {
H;G*tje/M return t;
5=.,a5 }
wB?;3lTS } ;
\.9-:\'( %z`bu2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<{3VK 下面就可以修改holder的operator=了
:I+%v fHb0pp\[. template < typename T >
Y=x]'3}^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7zgU>$i {
.^l;3*X@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
or]8;eQ? }
?%iAkV &( b\jyf
同时也要修改assignment的operator()
wP+wA}SN BB|w-W=Kd template < typename T2 >
+ 3aAL& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^WVH z;
现在代码看起来就很一致了。
PC7U&*x@ *'QD!Tc 六. 问题2:链式操作
@Ej{sC!0T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
i.)kV B 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
#Ji&.T^U/ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
]GJIrtS4 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
71@V|$Dy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+smPR +K;
X$kB template < typename T >
tegLGp@_ struct result_1
RnIL>Akp {
n>+M4Zb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
n3g3(}Q0 } ;
G;yf]xFd -SlLX\>p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
0V}%'Ec<e L/F!Y%=;[ template < typename T >
ql2>C.k3L struct ref
2Af1-z^^K {
3EI$tP @4 typedef T & reference;
wg<DV!GZ } ;
H`9E_[ template < typename T >
Wepa; struct ref < T &>
E/Q[J.$o {
:&/'rMi<T typedef T & reference;
,~hvFTJI } ;
&+xNR2"; "/(J*)%{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|/Ggsfmby (VI4kRj template < typename T >
* A@~!@XE4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/Pxt f~$ {
*=$Jv1"Q
+ return l(t) = r(t);
bsmZR(EnU }
Cz+`C9# 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
}~:`9PV)Z% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N*f?A$u/I {<v?Z_!68 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
`&LPqb _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l <Tkg9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=d!3_IZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-L NJ*?b 最后的布局是:
quTM|>=_R Add
&
VJ+X|Z / \
[W,Ej Divide 5
i
?%;s5< / \
d!D#:l3; _1 3
>KNiMW^V 似乎一切都解决了?不。
]t=m 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。
LS}u6\( 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。
5hr$tkkL 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:
MXh0 a@*] K63OjR>H template < typename Right >
&u&/t? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c/jU+,_g Right & rt) const
"iMuA {
%d c=QSL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+g(>]!swb }
[d`J2^z} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@>}!g9c 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。
CCNrjaA 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。
E].hoq7WiB 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。
Bk_23ygO_ 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。
j_H9l,V 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?
)>QpR8
G- 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:
^RAst1q7 <'>c`80@\* template < class Action >
v,I4ozDx class picker : public Action
ve49m%NQ {
bJ4} )P& public :
E z?O
gE{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Iq]+O Q // all the operator overloaded
-y|>#`T/ } ;
)"/.2S; v-B{7
~=#Z 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。
mSm:>hBd 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:
8oK*NB29 ?1T)cd* template < typename Right >
j^;f {0f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
oCg|*
c|+ {
JfGU3d*c return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-GJ~xcf0 }
~2PD%+e7] 0/5
a3-3{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
++w7jVi9 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。
?12[8 ^hr^f;N template < typename T > struct picker_maker
XD%@Y~>+ {
mM0VUSy typedef picker < constant_t < T > > result;
OyH>N/ } ;
$REz{xgA= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^SM>bJ1Z_ {
f^Sl(^f typedef picker < T > result;
~Ap.#VIc' } ;
\5M1; aO)Cq5 下面总的结构就有了:
@`xR1pXQ 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。
6|:K1bI) 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。
#J~
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
bWWZGl9 至此链式操作完美实现。
fm]mqO I!1|);li _zt)c! 七. 问题3
OIJNOu I 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。
PgIH( Iz^h|
n template < typename T1, typename T2 >
6i'GM`>w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dDYD6 {
Y\75cfD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
TS4Yzq,f }
lt08
E2p9 ^% ZbjJ7|j 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:
dyWj+N5( q> |&u
template < typename T1, typename T2 >
"QSmxr struct result_2
" b3-'/& {
WN#S%G:Q) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U/}YpLgdD } ;
8uAA6h+ =Ot|d #_ 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?
=D;n#n 7 这个差事就留给了holder自己。
+*uaB 9UDanj P \.ukZqB3
0 template < int Order >
8k +^jj class holder;
|ht:_l
8 template <>
7md,!|m class holder < 1 >
gZq_BY_U {
h'lqj0 public :
|2ImitN0 template < typename T >
['m7Wry struct result_1
jRiXN% {
#No3}O;"g typedef T & result;
XM1;
>#kz } ;
UOIB}ut
V template < typename T1, typename T2 >
56w uk
[) struct result_2
W {A4*{ {
J4?i\wD: typedef T1 & result;
Mh"X9-Ot } ;
#{_iNr a9 template < typename T >
)iX2r{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#ZkT![` {
!,lk>j.V return (T & )r;
9]C%2!Ur, }
B/O0 ~y!n template < typename T1, typename T2 >
AjVX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e dTFk$0 {
a\-AGG{2/X return (T1 & )r1;
:A7\eN5 }
dJv2tVm&' } ;
?}RPnf +>3jMs~& template <>
[s4|+ class holder < 2 >
tn{YIp {
:a/l9 m( public :
;
DXsPpZC template < typename T >
xO[V>Ud struct result_1
T<oDLJA\ {
R_^0Un([ typedef T & result;
+Jm~Um! } ;
N C%96gfD template < typename T1, typename T2 >
60TM!\ struct result_2
zfrNM9C {
}1
,\*)5 typedef T2 & result;
.^dtdFZ8, } ;
\&_pI2X template < typename T >
po\(O8#5U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2cEvsvw> {
k?Kt*T return (T & )r;
7Q^p|;~a }
brCXimG&jo template < typename T1, typename T2 >
t!-\:8n
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{oSdVRI {
6l'J!4*qY return (T2 & )r2;
U ,NGV0 }
fUMjLA|*I< } ;
nz|6CP &@K6;T b)eoFc)lc 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> >。
1etT." 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9(3]t}J5
d 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZIN1y;dJ ,eGguNA9 return l(i, j) = r(i, j);
GKc? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7KesfH? u*f`\vs return ( int & )i;
/WGD7\G'8 return ( int & )j;
|LW5dtQ 最后执行i = j;
[tT_ z<e` 可见,参数被正确的选择了。
yh2)Pc[ S B~opN -Uan.#~S
5@DCo Mw3$QRM 八. 中期总结
fMIRr5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
in K]+H]{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+ -uQ] ^n 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<6Y|vEo!N 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_\=x
A6! )DmydyQ' CBO*2?]s ",l6-<s !Q WNHL 7t+d+sQ-l 九. 简化
mPU}]1*p 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
svx7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AR!v%Z49i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
NE.h/+4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v%$l( +-*/&|^等
OK)>QGl 2. 返回引用。
,m[XeI =,各种复合赋值等
&?@[bD'T 3. 返回固定类型。
#|K{txC
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
e^em^1H(
% 4. 原样返回。
X::@2{-@y operator,
\=D+7'3 5. 返回解引用的类型。
+oh |r'~ operator*(单目)
Nyt*mbd5
{ 6. 返回地址。
k-H6c operator&(单目)
[;yKbw!C 7. 下表访问返回类型。
{+zG.1o^ operator[]
_CPj]m{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[O<F `u"a operator<<和operator>>
oP`:NCj\9 <THwl/a 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。
Mq#m;v$E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@ R[K8 `*cqT template < typename Left >
j85B{Mab& struct value_return
FShUw+y {
w[F})u]E template < typename T >
v-N4&9)%9 struct result_1
O}%ES AB {
!uit typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
JNY ?]|= } ;
tmOy"mq67 *xJ ]e. template < typename T1, typename T2 >
l9C `:g struct result_2
gyq6LRb
{
CuK>1_Dq typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Fm=jgt3wv8 } ;
cHt4L]n8n } ;
kQe<a1 8 %3*|Su%uC \?oT.z5VG& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z Ohv>a w+"E{#N 下面我们来剥离functor中的operator()
w>8HS+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c0Bqm 2<9K}Of return l(t) op r(t)
z{&Av return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ZJW8S return op l(t)
uB^"A ;0v return op l(t1, t2)
%19~9Tw return l(t) op
pdm(7^ return l(t1, t2) op
,}\LC;31, return l(t)[r(t)]
n-2!<`UFX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
tH&eKM4G [<5/s$,i 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:
yZ 7)|j 单目: return f(l(t), r(t));
Vpp$yM&? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dH.Fb/7f 双目: return f(l(t));
w_o+;B|I return f(l(t1, t2));
bl&9O 下面就是f的实现,以operator/为例
hxj\ &"WgO!pzD struct meta_divide
P5h*RV>oS {
X3 1%T" template < typename T1, typename T2 >
0C.5Qx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
sxA]o| {
\pkK
>R return t1 / t2;
cuH5f }oc }
2q]ZI } ;
Zyr|J!VF n-SO201[* 这个工作可以让宏来做:
BriL^] rz,,ku4qt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:%33m'EV} template < typename T1, typename T2 > \
@GD $KR9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?*$uj( 以后可以直接用
{ZSAPq4)L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bDIhI}P 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
yUf`L=C: (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。。。)
b$0;fEvIJn ?]bx]Y; ZbVn"he 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
={v(me0ZPb }5 n\us template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^V1\boo= class unary_op : public Rettype
g]JRAM {
8RuW[T? Left l;
TghT{h@ public :
<$hv{a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4YI6& c%O97J.5b template < typename T >
aCH;l~+U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c$)>$&([ {
!( +M return FuncType::execute(l(t));
]mi\Y"RO }
cAGM|% ^`M%g2x template < typename T1, typename T2 >
-xLK/QAL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l"
~
CAw; {
L4T\mP7D7* return FuncType::execute(l(t1, t2));
|A,.mOT }
Jw}&[ } ;
fQ"Vx! 0}`.Z03fy [_`yy 同样还可以申明一个binary_op
!-n*]C 3?<A]"X. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}6pr.-J class binary_op : public Rettype
qc.TYp {
!5h-$; Left l;
'AWWdz Right r;
i;/;zG^=_ public :
}eA)m binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=O"l/\c^ Drf Au template < typename T >
#@w/S:KbJt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A' uaR? {
/=l!F' return FuncType::execute(l(t), r(t));
l&e{GHz }
O(-6Zqk8Q ZU0*iA template < typename T1, typename T2 >
nj00g>:> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/&G|.Cx {
LttA8hf5q? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
yK9EHJ$ }
E_$nsM8? } ;
~ArRD-_t a%a0/!U[ >dgq2ok!u 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zsd<0^
p\{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7&HcrkP] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v5e*R8/ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
TG8 U=9qt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m5]
a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
*kZH~] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(4RtoYWW 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
tI^[|@, 下面是修改过的unary_op
pRxVsOb FIAmAZH}_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%jf|efxo class unary_op
7rbw_m`12- {
'byTM?Sp{ Left l;
(RrC<5" o(> #}[N} public :
1ljcbD)T; !B#lZjW# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uTz>I'f {*g{9` template < typename T >
{,6J*v"o struct result_1
P_mP ^L {
`-cw[@uD typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x[)]u8^A } ;
(nBh6u* "X!1^)W-8 template < typename T1, typename T2 >
UUbO\_&y struct result_2
D%?9[Qb {
~#VDJ[Z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P*}aeu&lnD } ;
[ g:cG 2*cc26o template < typename T1, typename T2 >
#u+qV!4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s:_j,/H0A} {
g] ]6) nT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2h]CZD4 }
[4bE"u W?!rqo2SP template < typename T >
K5^zu`19 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ez%:>r4 {
9M 1DE return OpClass::execute(lt(t));
~Al3Dv9x }
.q:6F*,1M @e\
@EW } ;
_\,lv
\u [h&s<<#
D c=?6`m,"M 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
i|,}y`C# 好啦,现在才真正完美了。
vF~q ".imC 现在在picker里面就可以这么添加了:
Tj!\SbnA[ 5{i NR4sq template < typename Right >
/[/{m ] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<"3${'$k` {
lx2%=5+i; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-bSM]86 }
Pf?&ys6 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
CK|AXz+EN ^5?|Dj car|&b p/7'r ]mNsG0r6 十. bind
uTJ z"c`F 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
eLgq
) 先来分析一下一段例子
XDyo=A] gcO$ T` &
@_PY int foo( int x, int y) { return x - y;}
nUX3a'R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|yp^T bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)Spa
F)N8 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。
D^p)`* 我们来写个简单的。
"cjD-42 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
" ;T
a8 对于函数对象类的版本:
HFFrS% B Nb_i H template < typename Func >
;.=0""-IF struct functor_trait
jA~omX2A {
SdMLO6- typedef typename Func::result_type result_type;
cH|J } ;
7i02M~*uS 对于无参数函数的版本:
'^7UcgugB '"LaaTTs template < typename Ret >
&m9= q|;m struct functor_trait < Ret ( * )() >
BXxJra/V {
xb9^WvV typedef Ret result_type;
4f~q$Sf]< } ;
lg ,% 对于单参数函数的版本:
kVt/Hhd9 <HS{A$] template < typename Ret, typename V1 >
MY z!zI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eAjR(\f> {
63$`KG3 typedef Ret result_type;
0jxXUWO } ;
55] MRv 对于双参数函数的版本:
u WdKG({][ ~q/~ u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Qz2jV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
jeA2yjAC {
C{G=Y[?oc typedef Ret result_type;
'IVC!uL,% } ;
0@EI@X;q 等等。。。
SJ;{ Hg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_F4=+dT| 2S[:mnK template < typename Func >
@7Ln1v struct func_return
>Lo'H}[pF {
M)wNu template < typename T >
Q.V@Sawe5 struct result_1
d>#X+;-k {
g1 y@z8Z{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yiH;fK +x } ;
4"iI3y~Gw K)Z~ iBRM template < typename T1, typename T2 >
At[SkG}b struct result_2
9o P {
a%6=sqxE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FLkZZ\ } ;
)?l7I* } ;
Qn-nO_JL loBW#> QC]<`! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zJUT<%[U $`vXI%|. template < typename Func, typename aPicker >
f8f3[O!x class binder_1
yw7bIcs|#b {
meThjCC Func fn;
Z
R~2Y?Wt9 aPicker pk;
1sJz`+\ public :
#KHj.Vg B !rb*"[ template < typename T >
VtU2& struct result_1
^ AZv4H*~ {
P-yVc2YH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C+t|fSJ } ;
Z3u6m0! XI`s M~' template < typename T1, typename T2 >
43,*.1;sz struct result_2
el<[Ng[ {
+J
A\by typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XC}2GHO< } ;
!kh: zTP <9$Pl%: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qzZ;{>_f
oGbh* template < typename T >
"dYT>w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<@4V G {
dEX67rUj; return fn(pk(t));
am| 81)|a }
8 QI+O` template < typename T1, typename T2 >
dV*9bDkM/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@.G;dL.f{ {
rCA0c8 return fn(pk(t1, t2));
ICG:4n(, }
$t5>1G1j7 } ;
c7tO'`q$e c@j3L23B 6vU%Y_n=y] 一目了然不是么?
;{e'q?Y
最后实现bind
tm_\( 91fZr F<*zL:-Z template < typename Func, typename aPicker >
/:,}hy+U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QMDkkNK {
s~5rP: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\"5p)( }
=dWqB& ^0(D2:E 2个以上参数的bind可以同理实现。
ChNT;G<6$ 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。
\,!Qo*vj ;vk>k0S 十一. phoenix
Ca/N'|}^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]4lC/&nm <0Gk:NB, for_each(v.begin(), v.end(),
- xyY6bxL (
ybIqn0&[ do_
Udjn.D [
jG#e%`' cout << _1 << " , "
^ZBTd5t# ]
/}eb1o .while_( -- _1),
%hz5) cout << var( " \n " )
E 429<LQI/ )
3_{rXtT)' );
&v:[+zw %qVD-Jln 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:
mMCd 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
*d 4A3| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>Wd_?NaI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a:1$i dj _ vAc/_N F"'
(i template < typename Cond, typename Actor >
T w1&<S class do_while
'@^mesMG {
\r3SvBwhFv Cond cd;
diKl}V#u Actor act;
q$<VLrx public :
"5\6`\/ template < typename T >
}/L#<n`Z struct result_1
X LY>}r {
4i"fHVp8 typedef int result_type;
gmiLjI } ;
C +Wa(K 6r h#ATep do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x-q_sZ^8 +7y#c20 template < typename T >
&IG*;$c! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,OMdLXr {
?MSV3uODb do
Jgq#m~M6 {
1T4#+kW& act(t);
b
|ijkys }
rWN%j)#+ while (cd(t));
VwLo return 0 ;
)3 '8T>^<K }
-O $!sFmY } ;
*3fhVl=8^* pMf
?'l ]#'&x%m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ahN8IV=+Gm 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。
;[:IC^9fv 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。
.k,,PuP 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。
"z*?#&?, 下面就是产生这个functor的类:
8 9maN Vf$$e) E>u U6#v template < typename Actor >
VMu?mqEa class do_while_actor
m mH
xPd {
K}Q:L(SSr\ Actor act;
Fj`K$K? public :
#9HX"<5
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M>{*PHze0 K d{o/R template < typename Cond >
xi)$t#K" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7T(&DOGZ } ;
Uu9I;q!| 6|4ID" ]L
k- -\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
e?KzT5j: 最后,是那个do_
fY|[YPGO^ \
# la8,+9 Q $Sp' class do_while_invoker
Qs<L$"L1 {
;B{oGy. public :
y#/P||PM template < typename Actor >
{r#uD5NJ/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
d@ ]N {
[<wpH0lNoy return do_while_actor < Actor > (act);
Ieh<|O,-C }
UsdMCJ&G } do_;
5eM{>qr} `yC[Fn"E^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HNLr}
Y j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~1nKL0C6u 最后来说说怎么处理break和continue
MieO1l 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。
x-b}S1@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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