一. 什么是Lambda
> :!faWX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$SG^, !!&A 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,
qq[2h~6P] }!Qo
wG .3{S6# d+fmVM?p class filler
-R~;E[
{% {
O7s0M?4 public :
[5)1
4%
x void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'3[Ecy# } ;
dI>)4( ) ]AERi]
B $w[@L7'( 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
NvJu)gI% _f|Au`7m DcSL f4A C(?>l.QGw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;)0vxcMB kQ.atr`? e /:ma}qGy 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
NZ{kjAd3c =ub&@~E mgG0uV ^yy\CtG 二. 战前分析
O4\GL 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.N_0rPO,Kw 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*S~. KW [ )\`TZLR |A'8 'z&q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^=OjsN /* --------------------------------------------- */
t
Z\ vector < int *> vp( 10 );
f:Nfw+/q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ip.5I!h[Xb /* --------------------------------------------- */
Q`5jEtu#, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*:
e^yi /* --------------------------------------------- */
|oSyyDYWP
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
FLEf( /* --------------------------------------------- */
U QXT&w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.X_k[l 9 /* --------------------------------------------- */
.g(yTA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bxkp9o FxM`$n~K {(D$Xb [Gh T.
看了之后,我们可以思考一些问题:
kul&m| 1._1, _2是什么?
~;UK/OZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
lCWk)m8 2._1 = 1是在做什么?
w gATfygr 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
dMeDQ`c`W Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*/nb%QV iP|h] ;a+@ ;fee<7Ty 三. 动工
Xa[gDdbL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&1]}^/u2 e`k
2g^ !uO|1b Ywr^uy1V,/ template < typename T >
+Y)rv6}m class assignment
J24UUZ9&$ {
c#u-E6 T value;
%pL
,A5M public :
KSh<_`j assignment( const T & v) : value(v) {}
3z\:{yl template < typename T2 >
KDRIy@[e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VH#]67 } ;
rm2{PV<+d 7k+UCiu> lsJ'dS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
C<qJnB:B9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:'1ePq hJhdHy=U FK@rZP ofcoNLX5c class holder
#`y7L4V*o {
= ;dupz\7 public :
n U$Lp` template < typename T >
aina6@S assignment < T > operator = ( const T & t) const
&IXr*I {
UbY-)9== return assignment < T > (t);
JY9Hqf }
q/70fR7{v } ;
j#-ZL-N T=;'"S N+HN~'8r 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
y ?4|jN +r4US or static holder _1;
a(d'iAU8^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
r6PiZgR (tyo4Tz1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(V{bfDu&h@ 而不用手动写一个函数对象。
xx!o]D-} {< jLfL1 e)!X9><J ]~3wq[O 四. 问题分析
I0m/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/A|ofAr) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
KM< M^l_Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)bi*y`UM] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LeQ2,/7l: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Gp@Y=mU 8
l}tYl`| 五. 问题1:一致性
|
2p\M?@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8{%/!ylJz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N7+K$)3 akJ{- struct holder
mQVduG {
KW+^9&lA //
F4kU) i template < typename T >
3~s0ux[ T & operator ()( const T & r) const
6NJ La|&n {
cCyg&% zsT return (T & )r;
qL A }
6tzZ j:yq } ;
)ckx&e &[R&@l Y 这样的话assignment也必须相应改动:
N4)&K[ YA{Kgc^ template < typename Left, typename Right >
-Ah \a0z class assignment
3w!oJB {
wpx,~`& Left l;
\&ERSk2 Right r;
@_N -> l public :
aH'^`]'_= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
; bP7| template < typename T2 >
|06J4H~k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;PG'em } ;
7dV^35 KP asPD>j c 同时,holder的operator=也需要改动:
0S/&^ \ E[0KvN;O template < typename T >
L?Wl#wP\;* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.N/4+[2p( {
/~gM,* return assignment < holder, T > ( * this , t);
R;I}#b cJ }
>tib21* !l.Rv_o<O 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。
K# _plpr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z_A%>E4 YJrK oK} return l(rhs) = r;
8'`&f& 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。
HAGWA2wQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/*rMveT _I5p
7X template < typename Tp >
#z~D1Zl class constant_t
Wd~}O<" {
9FPl const Tp t;
s_D7?o public :
K8284A8v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NmOQ7T template < typename T >
I0Wn?Qq=@ const Tp & operator ()( const T & r) const
Haq23K {
zx=A3I%7 A return t;
1REq.%/= }
2HQHC] } ;
[>C^ 0\Z~ BN#^
/a- 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
U?xl%qF`) 下面就可以修改holder的operator=了
&W.tjqmw &S3szhe template < typename T >
El"XF?OgpP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
DU}q4u@) {
!X[lNtO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R8":1 #& }
c!w4N5aM :*}tkr4&eh 同时也要修改assignment的operator()
Eptsxyz{ , aawtdt/ template < typename T2 >
aASnk2DFd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pC#Z]_k 现在代码看起来就很一致了。
v,g,c`BjK 3b%y+?-{\u 六. 问题2:链式操作
CZwZ#WV6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xu&
v(C9 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。
eYsO%y\I 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。
W{Nhh3 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。
'-W
p|A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y;-" Z 4:6@9.VVT template < typename T >
{/R4Q1 struct result_1
9;h1;9sC| {
EWH'x$z_q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$R7d*\(G } ;
Z)6bqU<LQE 9dKrE_zK: 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:
BMFpkK9| I"<~!krt% template < typename T >
[Hn+r & struct ref
(CuaBHR
{
^IQC:21 typedef T & reference;
mnu7Y([2> } ;
E37`g}ZS template < typename T >
S1`+r0Fk~n struct ref < T &>
0 B3*\ H}5 {
$9Z8P_^.0( typedef T & reference;
eDTEy;^o } ;
puMpUY ';b/D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<7^_M*F9 (sr_&7A template < typename T >
/l:3*u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=(Gv_ {
`$MO.K{ return l(t) = r(t);
gI\J sN }
3+n&Ya1 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。
\B2=E 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`"-)ObOj} OmKT}D~ 4 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
Q6}`% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2psI\7UjA] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!f7}5/YC7v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7/aJ?:gX 最后的布局是:
q;B-np?U Add
Y\ 9uR!0 / \
TS=p8@w} Divide 5
m"+9[d_u / \
xx9qi^
_1 3
tLV9b %i( 似乎一切都解决了?不。
E;-R<X5n 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。
^dqyX( 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。
p|AIz3 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:
S'TF7u NG S/lKz template < typename Right >
%) q5hB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
CE*@CkC0z Right & rt) const
M^g"U` {
xj%h-@o6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b.ow0WYe }
(A( d]l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D&N5) 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。
t3U*rr|A 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。
=b9?r 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。
npbNUKdz 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。
!;iySRZr 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?
skZxR5v3~L 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:
WnHf)(J`" \[Rh\v& template < class Action >
cB?HMLbG> class picker : public Action
Dc BTW+ {
3G5i+9Nt.L public :
KY4|C05, picker( const Action & act) : Action(act) {}
,{:5Z:<| // all the operator overloaded
Fwho.R-. } ;
=b !f dwJ'hg 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。
MdEZ839J 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:
qZA?M=NT?
r7w&p.? template < typename Right >
>Qt#6X| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
mC J/gWDY {
E!3W_:Bs return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xPsuDi8u }
l'-iIbKX ogjm6; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dos$d3B4 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。
j:]/AReOL yrkd#m template < typename T > struct picker_maker
yfuvU2nVH {
o.Q|%&1 typedef picker < constant_t < T > > result;
p,ZubRJ" } ;
l+YpRx/T\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
- +
$u {
Mgf80r= typedef picker < T > result;
&)\0mpLK9 } ;
QD /| zi Y@#~8\_ 下面总的结构就有了:
8(uxz84ce functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
n;O
3.2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
DB%=/ \U picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
m}F1sRkdQ 至此链式操作完美实现。
@c7 On)sy 6RzTSb S/7D}hJ 七. 问题3
CBi
V':; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ig5J_Z^]b }5DyNfZ]+0 template < typename T1, typename T2 >
(Rs<'1+> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\<;/)!Nmw {
183'1Z$KA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ScM2_k`D }
F"a,[i,[W I uhyBo 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:
iM}cd$r{ Vs9fAAXS4 template < typename T1, typename T2 >
LH<--#K struct result_2
c#Ux{^ZE {
8!:4m"Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
nLo:\I( } ;
mN~;MR; $,'r}
% 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7xWX:2l*? 这个差事就留给了holder自己。
#4~Ivj =B;rj ?uh7m2l0D template < int Order >
-,zNFC:6g class holder;
q]'VVlP) template <>
:Wb+&|dU class holder < 1 >
EY> %#0 {
6=|Q>[K public :
@8V8gV?zm template < typename T >
'4N[bRCn struct result_1
(lt/ t {
U/{cYX typedef T & result;
)RA7Y}e|m } ;
nFxogCn template < typename T1, typename T2 >
t%N#Yh! struct result_2
%H%>6z x {
F+c*v#T typedef T1 & result;
) VJ| } ;
|A5]hL template < typename T >
L;grH5K5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Pf(z0o& {
(QqKttL: return (T & )r;
=BNmuAY7 }
#l{qb]n] template < typename T1, typename T2 >
J#'c+\B<2X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CUY2eQJ{U {
%Ix^Xb0 return (T1 & )r1;
cAIS?]1 }
W 4 )^8/ } ;
O:k@'& ]6}|X#_ template <>
:c<C;. class holder < 2 >
mezP"N=L~ {
qj=12; public :
C2DNyMu template < typename T >
H-0deJ[> struct result_1
zXp{9P\c {
LH0\SmhU typedef T & result;
8 I,(\<Xv } ;
<R_3;5J% template < typename T1, typename T2 >
fa"eyBO50 struct result_2
E)>6}0P {
QeU>%qKT typedef T2 & result;
BA
L!6 } ;
W\FKAvS template < typename T >
*|hICTWL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`Mp]iD{ {
8 rnr>Ee@ return (T & )r;
"f5u2=7 } }
VZw( "a*TB template < typename T1, typename T2 >
>;0z-;k6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4[rD| {
!"p,9 return (T2 & )r2;
!4-NbtT }
Z`<
+8e } ;
&/Tx@j^.C .6 .RoO6:T6 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
P_Po g^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xR;Xx; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:'.-*Ew G}] ZZ return l(i, j) = r(i, j);
2t#9ih"9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-+?0|>Nh Gz^g!N[ return ( int & )i;
24|:VxO return ( int & )j;
kD"dZQx 最后执行i = j;
wBCnP 可见,参数被正确的选择了。
f)N67z6 @CWfhc-Ub 'p Z~3q ~hP[[? <}.)kg${O 八. 中期总结
dk;Ed 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:
AGOK%[[Ws 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}2DeqY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
GTJ\APrH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
a?Q~C<k | ql!@M(p vT3LhN+1 I8`.eqV Dt.OZ4w5 ,CwhpW\Y 九. 简化
;2%3~L8?V 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。
[y>Q3UqN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/rJvw 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:
-hhE`Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/sJk[5!z +-*/&|^等
Cg )#B+ 2. 返回引用。
%l3RM*zb =,各种复合赋值等
?mgr#UN 3. 返回固定类型。
kZF\V7k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{TUCa 4. 原样返回。
{`l]RIig operator,
IcaIB) 5. 返回解引用的类型。
=ngu*#?c4 operator*(单目)
^<sX^V+{ 6. 返回地址。
2ZLK`^S operator&(单目)
x7{,4js 7. 下表访问返回类型。
QR79^A@5 operator[]
&tp5y}=n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~x>IN1Vci operator<<和operator>>
0fNWI KGK8;Q,O 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。
_H:SoJ' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Na3tK}x xp><7{ template < typename Left >
BWw7o{d struct value_return
|%zhwDQ. {
lWnV{/q\X template < typename T >
TSE(Kt struct result_1
C8NbxP {
yHT}rRS8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tk_y~-xz } ;
o&I0*~sN y]cx}9~ template < typename T1, typename T2 >
VVCCPK^< struct result_2
zIRa%%.i< {
gU+BRTZ&x typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Uf_w
o } ;
zse!t } ;
S,Tm=} wj ?V*>4A MV=.(Zs 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+wT,dUin_< 7 yF#G 9, 下面我们来剥离functor中的operator()
EEaKT`/d 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/R@(yT=t <|.S~HLTQ return l(t) op r(t)
@LwhQ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^{Syg;F= return op l(t)
1Rl`}7Km return op l(t1, t2)
rKi)VVkx_ return l(t) op
?nUV3#6{ return l(t1, t2) op
7"8HlOHA return l(t)[r(t)]
h3O5DP6~ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
zhYE#hv2 ojyG|Y 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:
E7*1QR{Q 单目: return f(l(t), r(t));
ocL return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z< uwqA 双目: return f(l(t));
Rs<,kMRGVL return f(l(t1, t2));
EcwHO 下面就是f的实现,以operator/为例
e(!a~{(kq% =X% D;2 struct meta_divide
;Oe6SNquT {
hM>xe8yE template < typename T1, typename T2 >
%}$6#5"'; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|fRajuA; {
)xTp7YnZ; return t1 / t2;
bh+R9~ }
ed\,FWR } ;
A$1pMG~as lzm9ClkfH 这个工作可以让宏来做:
b\^ Sz{ )OjbmU!7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+{Q\B}3cj1 template < typename T1, typename T2 > \
i<%(Z[9Lk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
. dM 0 以后可以直接用
[nG/>Z]W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
iW |]-Ba\ 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
Az0Yt31= (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。。。)
C5XCy%h M~
*E! hoU&'P8 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
Rzb663d (y(V,kXwa8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TXrC5AJx class unary_op : public Rettype
!pDS*{)E {
D0"+E* Left l;
CsuSg*#X+ public :
H<1C5- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:()4eK/\ @^;\(If2 template < typename T >
uOougSBV, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
45ct*w {
^Jc~G~x4* return FuncType::execute(l(t));
w8@MUz}/# }
XtQ3$0{*%
uiiA)j*! template < typename T1, typename T2 >
" I _T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1
C[#]krh {
&,KxtlR![ return FuncType::execute(l(t1, t2));
;39{iU.m }
h ]MSjC.X } ;
9)f1CC] xFyMg& !q7M+j4 同样还可以申明一个binary_op
#2cH.`ty ;>Z#1~8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IXzad class binary_op : public Rettype
,QKG$F {
[3/P
EDkw Left l;
QP\vN|r Right r;
X)nOY* public :
nq6]?ZJ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lXB_HDY <v5toyA template < typename T >
EH,uX{`e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/~AwX8X {
IM
+Dm return FuncType::execute(l(t), r(t));
^g~-$ t<! }
M{nz~W80 UejG$JyHP template < typename T1, typename T2 >
B]]M?pS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=Oo*7|Z {
KJ(zLwQ: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6^ /C+zuX }
yM#W,@ } ;
w#JF7; ]8H;LgM2 -lAA,}&+! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
rylllJz|L: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Gg-<3z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`
0\hm` 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Z?v9ub~% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
? 4.W
_ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
m{V@Om 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"BzRLg!J 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Zr$PSp} 下面是修改过的unary_op
_$fxo D9 +}^}
<|W6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_IgG8)k; class unary_op
"%}PVO! {
I7[+:?2 Left l;
ly^F?.e- yGN<.IP75 public :
"CZ`hx1|^ `qfVgT=2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
pwu5Fxn) g5T~%t5lo template < typename T >
u 6%56 %^f struct result_1
5Impv3qaZ {
u
|f h!- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
! Noabt } ;
qv,|7yw{ OZISh? template < typename T1, typename T2 >
tcRK\ struct result_2
w5&UG/z%l {
q.g!WLiI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M8g=t[\ } ;
*XNvb ^< G LE`ba template < typename T1, typename T2 >
<p<gx*% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z?yADYr9 {
$'&`k,a3|P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bBDgyFSI< }
u' r;-|7 H5qa7JMZ template < typename T >
_
-?)-L&g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IWMqmCbv {
6.By)L return OpClass::execute(lt(t));
@<w$QD }
?.,cWKGQ} A\: =p } ;
,q:6[~n : ;d&m 'x!q*|zF2 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
y2<g96 好啦,现在才真正完美了。
b%v1]a[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q2Q`g`* O: XKR?vr7A2 template < typename Right >
;APg!5X picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\l]jX:
9( {
2 3>lE}^G return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f[dwu39k }
]Mtb~^joG 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。
t[^}/
S X@\! \ YjsaTdZ!& _@d.wfM !E$S&zVMQ 十. bind
*1>XlVx, 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
a?D\H5TF- 先来分析一下一段例子
5g/WQo\ D6v0n6w );$~/H4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
*emUQ/uvf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P~]BB.tog bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
JBg",2w |C 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%3kqBH!d 我们来写个简单的。
fTH?t_e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[#)$BXG~y 对于函数对象类的版本:
#xts*{u-# lffw7T~ template < typename Func >
n*-#VKK^ struct functor_trait
U2SxRFs >
{
HPU7
` b4 typedef typename Func::result_type result_type;
v3~,1)#aI } ;
6o{anHBB 对于无参数函数的版本:
e"2 wXd_} JQ.ZAhv template < typename Ret >
nYE_WXY3V struct functor_trait < Ret ( * )() >
qk:F6kL\` {
OP<@Xz typedef Ret result_type;
wRLkO/Fw } ;
Ujw^j 对于单参数函数的版本:
!7}5"j
;A u/k#b2BqL template < typename Ret, typename V1 >
Ar>Om!]=v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A$^}zP'u0< {
w8@Ok_fj typedef Ret result_type;
_c%~\LOk } ;
g fO.Ky6 对于双参数函数的版本:
U);
,Opr N|Rlb5\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O9g{XhMv>f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
bz<wihZj {
xu_Tocvop typedef Ret result_type;
"qwRcuHY } ;
iRPd=) 等等。。。
@++
X H} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
( XE`,# ~A"ODLgU9 template < typename Func >
tCA |sN struct func_return
{_Ke'"
k {
5*4P_q(AxD template < typename T >
TmO\!` struct result_1
T0aK1Lh {
~LkReQI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r^Gl~sX } ;
lW7kBCsz# {uw'7 d/ template < typename T1, typename T2 >
b Z%[ON5OY struct result_2
NB16O!r {
q9!5J2P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
abI[J]T9G } ;
GJ?rqmbL } ;
Pyk~V)~M ku`'w;5jT ~~kIA"U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
r:YAn^Lg W.H_G.C% template < typename Func, typename aPicker >
.F%!zaVIu class binder_1
`ORDN|s6 {
KWXJ[#E<W Func fn;
GDOaZi aPicker pk;
%_A1WC public :
[0_Kz"| oYOf<J template < typename T >
%s<7|, struct result_1
E%+V\ W% {
`[Lap=.'. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-4X,x } ;
\Z57U NI UVU} template < typename T1, typename T2 >
~r|.GY struct result_2
9X=#wh,q {
e2Xx7*vS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m#8KCZS } ;
BNaZD<< in B}ydk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KF7f< QmgwIz_ template < typename T >
,Hp9Gkm8I/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YM#XV*P0 q {
xcoYo return fn(pk(t));
~ocd4,d= }
R?X9U.AcW template < typename T1, typename T2 >
0aGfz=V& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vy-{BH {
d8Upr1_ return fn(pk(t1, t2));
?u8+F }
.,EZ-&6{ } ;
&I d^n t,MK#Ko i|=}zR 一目了然不是么?
j*+r`CX 最后实现bind
r$0=b
- TTqOAo[-Z Up/1c:<J template < typename Func, typename aPicker >
uw]e$,x? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PQf FpmG {
L@G)K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q^12Rj;H }
tkJ/h< : l]>nF4 2个以上参数的bind可以同理实现。
?g<*1N?: 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。
'#q"u y EB\z:n5 十一. phoenix
WqTW@-}I D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Q~*A`h# {uckYx-A for_each(v.begin(), v.end(),
-'YX2!IU, (
c&R . do_
Y!Z@1V` [
l~f +h?cF cout << _1 << " , "
A.<X78!^ ]
SSI&WZ2a .while_( -- _1),
Ha 3XH_ cout << var( " \n " )
e348^S&rG )
ZJw92Sb );
iJsw:Nc R>Zn$%j\ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4.VEE~sH$ 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
a(}jn| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9jvg[H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/M'b137 m"v` E7G Ufo-AeQo template < typename Cond, typename Actor >
%:oGyV7a class do_while
BkO"{ {
j^64 :3 Cond cd;
t+?\4+!< Actor act;
U&B~GJT+ public :
}]?RngTt template < typename T >
<F!:dyl struct result_1
1BWuFYB {
+{#BQbx6 typedef int result_type;
z?7s'2w&{ } ;
Rx'7tff%I O050Q5zy do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[s7I.rdGzz K1eoZ8=! template < typename T >
$9b||L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/>n0&~k[h {
3K#e]zoI do
6 a$% {
|\}f)Xp- act(t);
?8~$du$ }
Um9=<*p while (cd(t));
Gn_v}31d% return 0 ;
Kfj*#)SZ }
525xm"Bs } ;
fnXl60C% sH&8"5BT% 0 TS:o/{(a 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bUqO.FZ[ 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。
AV8TP-Ls+ 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。
WcUeWGC> 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。
E+3~w?1 下面就是产生这个functor的类:
Pb~S{): c=|
a \\ cb
UVeh7Q template < typename Actor >
+bQn2PG= class do_while_actor
=h&^X>! {
7unu-P<C Actor act;
5 wc&0h public :
IGI2).$[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;M JM~\L0 9ge$)q@3 template < typename Cond >
zR5D)`Ph picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$/d~bk@=l } ;
w]%r]PwU+ >|rL0 ^Cak/5^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。
A"P1B] 最后,是那个do_
d3 N %V.w 5aWKyXBIx z&-`<uV~ class do_while_invoker
h?CNChRJs {
t8^*s<O public :
F,EHZ,<V template < typename Actor >
1-JWqV(#? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}Rf }
iG {
'7=*n_l return do_while_actor < Actor > (act);
$23R%8j }
Y<M}'t } do_;
%EVg.k$ OZv&{_b_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UcK!v*3E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
S@*@*>s^ 最后来说说怎么处理break和continue
ll5Kd=3 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。
VLOyUt~O# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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