一. 什么是Lambda
uu0"k<Tp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
uWm,mGd9 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,
:
L}Fm2^ `| nC r f3 _-{<FZ [I6(;lq2 class filler
~)J]`el,Q {
R(YhVW_l public :
|#_IAN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Tfasry9'8 } ;
hF m_`J&" GD*rTtDWn ]M^k~Xa 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:
i/Zv@GF vbFi#|EU ,Sz`$'^c \tv^],^` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tc-pVw:TV t<8vgdD Oz8"s4Y7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z8vMVo Ug :3)q[O K|n%8hRy jhRg47A 二. 战前分析
R#"LP7\ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
<4lR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
B=<>OYH 9, A(|g !4;A"B( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+M )ep\j /* --------------------------------------------- */
(L`7-6e(Ab vector < int *> vp( 10 );
Kjw==5)} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Myj5qh /* --------------------------------------------- */
MTnW5W-r9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>z{*>i,m1 /* --------------------------------------------- */
oe (})M int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4KbOyTQ /* --------------------------------------------- */
Rgstk/1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
TRLz>m Q /* --------------------------------------------- */
tO?NbW cp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6YErF| V_'!# o7:~C] RN,5>.w 看了之后,我们可以思考一些问题:
5Z8Zb. 1._1, _2是什么?
+qPpPjG; 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
^|^yw gK 2._1 = 1是在做什么?
E&;[E 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
C0f<xhp?j Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\@\r`=WgB ajM3Uwnr a:q>7V|%$ 三. 动工
o*]Tqx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y
nue;*rM 3VI[*b S['rfD>9 g?7I7W~?` template < typename T >
kjj4%0" class assignment
F.rNh`44 {
OM>,1;UH] T value;
7lLh4__;`6 public :
A{Kc"s4fO assignment( const T & v) : value(v) {}
<w,NMu" template < typename T2 >
dnwTD\), T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RZY[DoF8u } ;
@Sr{6g*I E{wnhsl{ sn!E$ls3O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
54lU~ " 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kT@m*Etr{ GgU8f0I KF .O>c87& xM+_rU
M|h class holder
{/)q= {
$a@T:zfe public :
v3*y43 template < typename T >
nE&`~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
i]cD{hv {
4Eri]O Ri return assignment < T > (t);
^
gMkQYo(# }
I>bO<T` } ;
qsT@aSIo9 $q$G ~cf*Oq 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:~m
p "^froQ{"T static holder _1;
ia9=&Hy]) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
z [|:HS& @%^JB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#NyfE|MKBC 而不用手动写一个函数对象。
DXa!"ZU iJ&jg`"=F P
Nf_{4 Nc da~h
Q 四. 问题分析
;_K3/: 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。
Xf YbWR 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。
)K}-z+$)k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mf W}^mu 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q+Ec|Xd
e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L*8U.{NY [yhK4A 五. 问题1:一致性
mEZHrr J 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
3|0wD:Dy 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
` ;}w!U d :vuRK4+ struct holder
S{Q2KD {
7WMF8(j5 //
nb~592u template < typename T >
"-
?uB Mz T & operator ()( const T & r) const
n1Wo<$# {
sd5)We return (T & )r;
+^ cjdH* }
`x:O&2 } ;
gTQc=,3l3 FKH_o 这样的话assignment也必须相应改动:
FX
%(<M v;sWI"Fv! template < typename Left, typename Right >
h}U>K4BJ class assignment
Wt M1nnJp {
hh[@q*C Left l;
@kPe/j/[1 Right r;
1\X_B`xwD public :
dJ9v/k_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AX] cM)w template < typename T2 >
47=YP0r?>T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"(YfvO+ } ;
#z5$_z?_ 4M)oA|1w 同时,holder的operator=也需要改动:
$vLGX>H 98rO]rg template < typename T >
.Cu0G1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
u*m|o8 {
@s|G18@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y '+mC }
;U&~tpd B;^1W{%J 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
UlMc8 z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b:Tv
Ta ANRZQpnXQ return l(rhs) = r;
LL_@nvu}M 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
>H,5MM! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
M#.dF{%% Ms=N+e$n template < typename Tp >
XE$;Z'Qhjm class constant_t
GD1L6kVd1 {
2[CHiB*>
const Tp t;
rM`z2*7%d public :
yTR5*{?j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jfU$qo!gi template < typename T >
'[vCC' const Tp & operator ()( const T & r) const
}1mkX\wWP {
GQ 0(lS return t;
+,zV
[\ }
tRbZX{ } ;
i3vg7V. qV)hCc/ ~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i.0d>G><@ 下面就可以修改holder的operator=了
@ek8t2??x
+O4//FC-" template < typename T >
wWVB'MRXB, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tkP& =$ {
pD]2.O return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)S9}uOG# }
AHzm9U @ mYFc53B 同时也要修改assignment的operator()
?!u9=?? G6bvV*TRi template < typename T2 >
s{:Thgv,9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|*g\-2j{ 现在代码看起来就很一致了。
Ie}7#>S sitgz)Ki^ 六. 问题2:链式操作
Q">wl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7|k2~\@q 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。
e\._M$l 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
}Xb|Ur43 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
l%
p4.CX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
N>w+YFM xD9ZL template < typename T >
7[1VFc#tf struct result_1
ybv]wBpM: {
>@EwfM4[e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}_D{|!!!T } ;
nT7]PhJ j>3Fwg9V 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
XO5E-Nh \Rw^&;\1 template < typename T >
5O~;^0iC struct ref
k)zBw(wr {
c~= {A typedef T & reference;
24*3m&fA*K } ;
t$PJ*F67M template < typename T >
(ZP e{;L. struct ref < T &>
1U(!%}, {
p.5 *`, ) typedef T & reference;
_6->D[dB } ;
]}pAZd :BF
WX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_TyQC1 d r-Oz k$ template < typename T >
w+{{4<+cd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bYYjP.rcF {
s>=$E~qq return l(t) = r(t);
f[q_eY }
gX(8V*os^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
x[R?hS,0t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X;v{,P=J 4M;S&LA 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Pr,C)uch _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_MTvNs _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
88}0 4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2<*Yq8 最后的布局是:
mhF@S@ Add
tPDB'S:&3 / \
ie/QSte Divide 5
w$`u_P|@E: / \
)O\l3h" _1 3
{"0n^! 似乎一切都解决了?不。
7o-}86x# 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。
UJ`%uLR~ 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。
#+^l3hMK 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:
/x/W>J2 ]@qD4: template < typename Right >
^.M_1$- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y5TBWcGU% Right & rt) const
w$749jGx {
Y3xEFqMU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(JiEV3GH }
K,*If Hi6[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FYK}AR<= XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
r<*Y1;7H' 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Q8DKU 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
mHc2v==X\- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ltd'"J/r 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
'IER9%V$ 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:
DE?@8k qt%/0 template < class Action >
&0mhO+g class picker : public Action
NmN:x&/ {
6uFGq)4p@ public :
&HJ~\6r\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
JM*rPzp // all the operator overloaded
*JaFt@ x } ;
=PoPp #elaz8 5 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。
tI2p-d9B 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:
Pv@;)s(- EKT"pL-EY template < typename Right >
b;I!CyD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Bc#6mO- {
[92bGR{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FRTvo }
!v 3wl0 4 W+ nSv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yAc}4*;T/ 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。
A3 zNUad; /zV0kW>N template < typename T > struct picker_maker
4_S%K& {
y] ~X{v typedef picker < constant_t < T > > result;
T0}P 'q } ;
`RE1q)o}8M template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
dGc>EZSdj {
5xG/>fn typedef picker < T > result;
K9Pw10g' } ;
1x|/z,
c>Ljv('bj 下面总的结构就有了:
~#[ ZuMO? 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。
to 3i!b 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。
yM34G S=,J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1'* {VmM 至此链式操作完美实现。
@aGS~^Uh Mq,_DQ vGPaW YV 七. 问题3
)5bdWJ>l 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。
,#-^ 9a_(_g>S template < typename T1, typename T2 >
dkbKnY& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F[OBPPQ3 {
i@d@~M7/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hO:X\:G }
e 3>k" qsL6*(S(r 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:
?)5M3lV3k iF]vIg#h template < typename T1, typename T2 >
]0:R^dHE struct result_2
xE.=\UzJ {
S[M\com' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
b;Im +9& } ;
;
bDFrG
?hpk)Qu 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?
Ljxn}):[ 这个差事就留给了holder自己。
Sq==)$G HM1y$ej IN]bAd8" template < int Order >
4B}w;d@R class holder;
P6 G/J- template <>
Dy^4^ J5+ class holder < 1 >
]R{=| {
2=NYBOE public :
zR3Z(^]v template < typename T >
_mL 9G5~r struct result_1
wh:`4Yw {
jW",'1h<n typedef T & result;
Y<.F/iaH } ;
D 2Go,1 template < typename T1, typename T2 >
p:ST$ 1 K struct result_2
tdr*>WL {
4/U]7Y typedef T1 & result;
vR~*r6hX8 } ;
49Ue2=PP# template < typename T >
M+^K, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#(*WxVE {
/ADxHw`k return (T & )r;
IJXH_H_%* }
h?YjG^'9 template < typename T1, typename T2 >
TJ5{Ee GV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
emS +%6U {
k*c:%vC! return (T1 & )r1;
NI s4v(! }
@4B2O"z` } ;
U w`LWG3T +msHQk5#$m template <>
UmgLH Cz class holder < 2 >
gkk <-j' {
n8G#TQrAE public :
8h20*@wSN template < typename T >
-{b1& struct result_1
6l
vx {
@7^#_772 typedef T & result;
16Gv?
I
h } ;
3Yj}ra} template < typename T1, typename T2 >
|PJW2PN struct result_2
D#t5*bwK {
4+k:j=x typedef T2 & result;
fZ g*@RR } ;
$=m17GD template < typename T >
RLHe;-*b]I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IfXLnD^|| {
fF[ g%?w return (T & )r;
dju&Ku
}
{M~!?#<K template < typename T1, typename T2 >
8:xQPd?3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o"1us75P {
j'J*QK&Q return (T2 & )r2;
\+AH>I;vO }
5PL,~Y } ;
n
~3c<{coZ t+(CAP|, \!V6` @0KC 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Csc2 yI%3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Rt:PW}rFf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L2h+[f 99:L#0!.W return l(i, j) = r(i, j);
}b^lg&$( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^c7L!F ]Ojt3)fB return ( int & )i;
sk3;;<H return ( int & )j;
0?h .X=G 最后执行i = j;
(_08?cN 可见,参数被正确的选择了。
`WW0~Tp3 }I`|*6Up 8say"Qz Q8~pIv NR[mzJv 八. 中期总结
si;]C~X* 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:
d?P
aZz{4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0Yjy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&4[iC/} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1<p"z,c E>1USKxn (os7Q?
]\e zES 3U`.:w` `3:%F> 九. 简化
k1H0hDE 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。
C/Z"W@7#; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
TatyD**( 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:
e4b~s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G9[-|[j^N +-*/&|^等
Jr9}'l8 2. 返回引用。
)AoFd> =,各种复合赋值等
!jW32$YTR 3. 返回固定类型。
"%]dC{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6J*`<k/S 4. 原样返回。
Y"jDZG? operator,
aS7zG2R4H 5. 返回解引用的类型。
GT.^u#r operator*(单目)
}a1UOScO0 6. 返回地址。
W<L6, operator&(单目)
^hgAgP{{ 7. 下表访问返回类型。
Dn3~8 operator[]
@ih}x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!T~d5^l! operator<<和operator>>
1W
g8jr's %ze1ZWO{ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7. .vaq# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|Q;o538 GXRjR\Ch template < typename Left >
\d+HYLAJn struct value_return
bH{aI:9Fb {
[s2V-'2 template < typename T >
c$|dK struct result_1
9-^p23.@[j {
f tPw6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
YeLOd } ;
Sv@p!-m h'x~"k1 template < typename T1, typename T2 >
v1=X =H struct result_2
0)]1)z(P {
kk'w@Sn.( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n:D*r$ C|p } ;
's?F ip } ;
kU/=Du 3>" h*U# 4g9b[y~U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\ c&)8.r <yPHdbF 下面我们来剥离functor中的operator()
,9qB}HG 首先operator里面的代码全是下面的形式:
SEIu4
l$E tl5IwrF6; return l(t) op r(t)
'[8b0\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
36a~! return op l(t)
PuJ{!S\T7 return op l(t1, t2)
{ NJ>[mKg return l(t) op
Z5L1^ return l(t1, t2) op
cvA\C_ return l(t)[r(t)]
WN#lfn8 7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J\'5CG rb'Gve W[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
jSYg\Z5! 单目: return f(l(t), r(t));
O97bgj] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
})lT fy 双目: return f(l(t));
YXVJJd$U return f(l(t1, t2));
3{:<z4>{ 下面就是f的实现,以operator/为例
rcmAVl:$> &;U7/?Q struct meta_divide
~UC/|t$ {
zD;]
sk4 template < typename T1, typename T2 >
Te}yQ= + static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O)uM&B= {
1cBhcYv" return t1 / t2;
EE6|9K> }
bTGK@~ } ;
'5/}MMT dJ:x1j 这个工作可以让宏来做:
Q'%o;z* x,gE$dNzy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u^zitW!X$ template < typename T1, typename T2 > \
4E\ntufo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&vX!7Y 以后可以直接用
[=6~"!P} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q)ql]iH 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
MW~B[%/ (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。。。)
9[{>JRm. `L#?eQ{ Cw&D} 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
G5#}Ed4 )?&kQ^@v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y;F
R"~^ class unary_op : public Rettype
?s)sPM? {
,Kf8T9z` Left l;
-wQ^oOJ public :
J%:/<uCmZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4)+IO; %Rep6=K*$ template < typename T >
}K80G~O2< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:n9xH {
p_qm}zp
return FuncType::execute(l(t));
:LiDJF }
Z3So|M{v Jrd4a~XP template < typename T1, typename T2 >
Vt=(2d5:p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(F[/~~ {
V9j1j}
r return FuncType::execute(l(t1, t2));
A1QI4.K }
3E}NiD\V} } ;
O| J`~Lk u] U)d$| RC{Z)M{~ 同样还可以申明一个binary_op
aXbNDj
][ B UQn+;be template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W0MnGzZ class binary_op : public Rettype
04guud } {
2Uv3_i< Left l;
(vAv^A*i} Right r;
|1+(Ny.%k public :
afF+*\xXN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bV$8
>[` ::OFW@dS template < typename T >
9;]wF8h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5Z6-R}uXk {
.pIR/2U\F return FuncType::execute(l(t), r(t));
e(w/m(!Wny }
{ w8
!K dxn0HXU template < typename T1, typename T2 >
*$Lz2 ] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z-t}6c'Kg {
mvTyx7h= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`e?;vA& }
G?1x+H;o5 } ;
qTTn51 9R@abm,I ~+<xFi 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
U8K&Q4^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6<s(e_5f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7^I$%o 1g 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。
S*CLt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Vo9>o@FlLM 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。。。
'EL || 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
dF{6>8D=5B 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)
tCbr<Ug 下面是修改过的unary_op
0ck&kpL:9 eMN+qkvH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Wg`+u class unary_op
(3ZvXpzvF {
=s0g2Zv"\ Left l;
pfL2v,]g $!F&>=o public :
7}d$*C E#<7\p> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EvqUNnjR 18.Y/nZAgQ template < typename T >
f^!11/Wv struct result_1
W1?!iE~tO {
2{mY:\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|I}A>XG } ;
Kd/[Bs% "J P{Q template < typename T1, typename T2 >
>HcYVp~G struct result_2
TwM1M["3 {
m|[\F#+C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nY{i>Y } ;
NokXE Z[#I"-Q~: template < typename T1, typename T2 >
'f-
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N
b3I%r {
{ r6]MS#l1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O1?B{F/ e }
1 [fo'M ka2F! template < typename T >
*MYt:ms typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(|g").L {
>`hSye{ return OpClass::execute(lt(t));
Gva}J6{ }
\|eJJC r7Nu>[r5 } ;
j6tP)f^tD m\6SG' X vIVw'Z(g} 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
#
#k #q=4 好啦,现在才真正完美了。
@A
[)hk&(R 现在在picker里面就可以这么添加了:
M5']sdR(l c8#T:HM|` template < typename Right >
=<[7J]% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xw4ey<"I {
j7@!J7S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ljup#:n }
nU}~I)@V 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。
K4j@j}zK9I +jq
2pFQ kF+ZW%6N ra]!4Kd' Q&u>7_, Du 十. bind
Az
U|p 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。
MxY50^}( 先来分析一下一段例子
968Ac}OA 4)c+t"h IIq"e~"Vs int foo( int x, int y) { return x - y;}
T@(6hEmP, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
LKqRvPnh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cJP'ShnCh 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。
xik`W!1S 我们来写个简单的。
<9@&oN+T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"0|BoG 对于函数对象类的版本:
m9#}X_&x X,>(Y8 template < typename Func >
3%XG@OgP struct functor_trait
^pJ0nY#c {
|.j^G2x typedef typename Func::result_type result_type;
B^Xy0fq } ;
{hxW,mmA 对于无参数函数的版本:
s,84*6u %z1{Kus template < typename Ret >
z8b
_ _%Br struct functor_trait < Ret ( * )() >
q^u1z|'Z {
(tJ91SBl typedef Ret result_type;
LL{t5(- _ } ;
/ca(a\@R 对于单参数函数的版本:
N%O[ q;p.wEbr4U template < typename Ret, typename V1 >
- dl}_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]a)IMIh; {
BApa^j\? typedef Ret result_type;
j\!
e9M } ;
/[0F6 对于双参数函数的版本:
fb/qoZ >5c]aNcv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Fl<(m struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pNuqT* {
9KXym } typedef Ret result_type;
-zprNQW } ;
?F1wh2oq 等等。。。
s){Q&E~X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\kxh#{$z? XHy? template < typename Func >
kr#I{gF struct func_return
[1<(VyJ}ye {
0k%hY{ template < typename T >
D{>\-]\ struct result_1
k'x#t( {
?<E0zM+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^=k{~ } ;
)]wuF` W;.{]x.0 template < typename T1, typename T2 >
^L ]B5,}- struct result_2
)PwQ^||{ {
~*,Wj?~+7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZlrhC= 0 } ;
GJvp{U}y9I } ;
?;_H{/)m B7|c`7x( >zFD$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"(<%Ua )&Mq,@ template < typename Func, typename aPicker >
/,X7.t_- class binder_1
V;k#})_- {
LaclC]yLU Func fn;
!x8kB
Di, aPicker pk;
2qlIy public :
rEmwKZF' pUGN!3 template < typename T >
?T
<rt struct result_1
QypZH"Np {
{U^j&E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IhfZLE., } ;
oK$'9c5< ;5N41_hG template < typename T1, typename T2 >
FD))'!> struct result_2
@gEr+O1K( {
\qB6TiB/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jI A#!4 } ;
6`Lcs \+9;!VWhl binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4dD2{M [Teh*CV template < typename T >
L0xsazX:x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
50*@.!^* {
5x2L(l-2 return fn(pk(t));
y]
y9'5_ }
S2Vx e@b) template < typename T1, typename T2 >
`
jyKCm.$# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%i595Ij-] {
c})wD+1 return fn(pk(t1, t2));
($'V&x8T }
w,/6B&| } ;
MO TE/JG B$j' /e-Zk 1fR P1 一目了然不是么?
,Y-S( 最后实现bind
[4: Yi{> q~M2:SN@X OT@yPG template < typename Func, typename aPicker >
_@K YF) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O+b6lg)q {
AOAO8%|I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j_V/GnEQ }
kP?_kMOx qlvwK&W<QM 2个以上参数的bind可以同理实现。
TL@mM 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。
]'g:B p @k9Pz<ub 十一. phoenix
a%*_2# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^vM_kArA a
ea0+,; for_each(v.begin(), v.end(),
h1-Gp3# (
p#=;)1 do_
EZ{\D!_Y [
+q-c8z cout << _1 << " , "
U=DEV7 E ]
N%u .while_( -- _1),
N|<bVq% cout << var( " \n " )
[<S^c[47U )
| k}e&Q_/G );
="2/\*.SL G
B&:G V 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:
aj
v}JV&: 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
uJ8x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#j.FJFGX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#R<G,"N5 b5S7{"<V 5*1#jiq template < typename Cond, typename Actor >
61>f(?s class do_while
N iISJWk6' {
`;/XK,m- Cond cd;
uY]T:UVk Actor act;
]5)"gL%H` public :
.<.#aY;N template < typename T >
cmIT$?J struct result_1
WGMb8 /{$P {
s`1^*Dl%+ typedef int result_type;
/=/
HB } ;
](nH{aY! AAo0M/U' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&?r*p0MQC p&O8qAaO template < typename T >
A Iv<f9*.: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QoseS/ {
10O3Z9 do
63C(Tp" {
GMe0;StT act(t);
ll2Vk*xs }
ZRPy~wy> while (cd(t));
j.B>v\b_3 return 0 ;
f~R[&q+ }
A_i zSzC1 } ;
bBG/gQ N6q5`Ry {#9,j]< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
qy&\Xgn;GA 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。
,2_w=<hq 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。
2qXo{C3 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。
k}s+ca!B 下面就是产生这个functor的类:
vcM~i^24) %l;*I?0H 8,y{q9O template < typename Actor >
m_$JWv\|\ class do_while_actor
W #47Cz {
y+RRg[6| Actor act;
69iM0X!'u public :
ftaBilkjp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:G0+;[?N fyrd`R template < typename Cond >
(7L/eDMT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
MX?}?"y } ;
0-GKu d {(!)P Pt(tRH B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
#//
%&k 最后,是那个do_
}7Jp :. qk &rP~`4Mkp nzWQQra|? class do_while_invoker
=Sa~\k+ {
|
+fwvi&a public :
pND48 g; template < typename Actor >
+dM.-wW do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
71*>L}H {
PF67z]<o return do_while_actor < Actor > (act);
v4C3uNW }
ee^4KKsh\ } do_;
kU1 %f
o 7JS#a=D# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&urb!tQ>& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gW}} 5Xq 最后来说说怎么处理break和continue
eVrNYa1>H 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。
KX=/B=3~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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