一. 什么是Lambda
<=*f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4b2d(x)0X 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,
M/?,Qii c
C3>Ff' l*1|B3#m! e3p|g] class filler
|"gL{De {
y@3p5o9lv- public :
t%lat./yT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rm[C{Pn } ;
>$4#G)s $d?W1D<A XIdh9)]^} 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
32YbBGDN!f ;o9h|LRs dht0PZdx? h@Q^&%w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8<6H2~5< [SPx }D#:NlMp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
DzAZv/h76 UHZuH?|@ {~U3|_"[pX 1F@j?)( 二. 战前分析
v-{g 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%2}fW\%' 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
X;I9\Cp]! RxP H[7oZ yix[zfQt0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BX >L7 n /* --------------------------------------------- */
sey,J5? vector < int *> vp( 10 );
%k!CjW3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
a`!Jq' /* --------------------------------------------- */
"n%s>@$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xa~]t<2 /* --------------------------------------------- */
mJSfn"b}K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c#n
2! /* --------------------------------------------- */
}s~c(sL?; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
b[74$W{ /* --------------------------------------------- */
T`&zQQ6F' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/WuYg
OI C~ 1] PF%-fbh!~ Ir9GgB 看了之后,我们可以思考一些问题:
[4z,hob 1._1, _2是什么?
p#@ #$u- 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。
V@
>(xe7 2._1 = 1是在做什么?
Cr.YSWg)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。
V(7,N( 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。
z#*.9/y\^R .xRdKt!p G|wtl(}3 三. 动工
2cMCZuO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
r_T)|||v 3Ua?^2l EW
`hL~{ :viW template < typename T >
(> al-vZ6A class assignment
lzEynMO+ {
J&xZN8jW T value;
.GrOdDK$ns public :
Zy}tZ RG assignment( const T & v) : value(v) {}
Un6R)MVT template < typename T2 >
YF5}~M ymF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M>AxVL } ;
/F0q8j0 ^ ""edCs M+/G>U 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Vj*-E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^CkMk 1 H"A%mrb >e;-$$e ]fyfL|(; class holder
V1aP_G-: {
hOj{y2sc public :
G/_IY; template < typename T >
z(|^fi( assignment < T > operator = ( const T & t) const
D-gH_ff<]9 {
IG^@VQ% return assignment < T > (t);
iGyetFqKw }
jP+yN| } ;
28MMH
Q qN!oN* :Jd7q. 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:
\[MAa:/ .~]|gg~ static holder _1;
]eL# bJ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RTOA'|[0M fLDrit4_Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!_Lmrs 而不用手动写一个函数对象。
Sc<dxY@w7- }icCp)b>v '/d51 pj>R9zpn_ 四. 问题分析
qmrT dG 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。
WTSh#L 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。
yaUtDC.| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\v2!5z8| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E>~R P^?Uz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n$iX6Cd =?i?-6M 五. 问题1:一致性
&W<7!U:2m 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
#ArrQeO 5_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6h:QSVfx ho\1[xS struct holder
fM=o?w6v {
Z\!,f.>g //
D!j/a!MaKk template < typename T >
xGd60"w2 T & operator ()( const T & r) const
RT[p!xL {
59E9K)c3 return (T & )r;
I7ao2aS }
=ZgueUz, } ;
iE%" Q? Q/ JF=R$! 5 这样的话assignment也必须相应改动:
[|]J8o@u^ {[y6qQm template < typename Left, typename Right >
$WA wMS, class assignment
IiYL2JS;t| {
mF7Ak&So^ Left l;
G~9m,l+ Right r;
sx,$W3zI'G public :
FYAEM!dyy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&^=Lr:I template < typename T2 >
3smkY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T4eJ:u* ; } ;
I68u%fCv c{q+h V= 同时,holder的operator=也需要改动:
}Fe~XO` BQu
|qrq template < typename T >
8_Oeui(i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"j>X^vn {
yV^Yp=f_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
4]d^L> }
IwyA4Ak Ru b?~p/[ 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。
rj4@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v+ $3 }\a#e^-xQ+ return l(rhs) = r;
'Ru(`"
1| 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6N/(cUXJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ghQ B ?t/qaUXN template < typename Tp >
.:S/x{~ class constant_t
"K{_?M`;e {
}x'*3zI const Tp t;
x9lA';}) public :
zJDHDr constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-E-#@s template < typename T >
N_Us6X const Tp & operator ()( const T & r) const
G]lGoa}]`u {
Q'<AV1< return t;
.S` q2C\ }
:V/".K-:J } ;
6H#:rM Ycr3$n]e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
VU3RFl 下面就可以修改holder的operator=了
HE}0_x. mxlh\'b template < typename T >
Xaz "! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[4Q;(67 {
[&TF]az return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qz(D1>5I? }
)*KMU? j0l,1=^>l 同时也要修改assignment的operator()
1?'4%>kp (UkP AE template < typename T2 >
pqG>|#RG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x@#>l8k? 现在代码看起来就很一致了。
?2@^O=I jWdviS9&g 六. 问题2:链式操作
] \yIHdcDi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@?B+|*cm 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。
gM96RY 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。
NaR} 0 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。
t{})6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,,H5zmgA HUKrp*Hv template < typename T >
EX)&|2w
struct result_1
:= V?; {
k+J3Kl09hM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
geQ!}zXWi } ;
d9{lj(2P r-qe7K@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:
J/]%zwDwS %"
iX3 template < typename T >
}dc0ZRKgx struct ref
z}vT8qoX {
6wlLE5 typedef T & reference;
W8W7<ml0A } ;
>a"J);p template < typename T >
80nE QT
y struct ref < T &>
7L~*%j {
^O}a, typedef T & reference;
=2!p>>t,d; } ;
0cm34\* }Rh\JDiQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z5@XFaQ VEps|d3,, template < typename T >
|\(uO|)ju typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a`wjZ"}'[ {
[ycX)iM return l(t) = r(t);
|/,SNE }
q9
Df`6+ 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。
p?gm=b# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#A)V J|WE&5' 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
!5,C"r _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~RR!~q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(T1< (YZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&2ED<%hH` 最后的布局是:
Jv} Add
.`D'eS6b / \
ItVN,sVJb Divide 5
mSYjc)z / \
VMah3T! _1 3
%lCZ7z2o 似乎一切都解决了?不。
7}iv+rQ 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。
J;& y?%{@5 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。
[Uup5+MCv 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:
EL,k z8 ztVTXI%Kz template < typename Right >
5=o ^/Vkc assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2@S}x@^ Right & rt) const
(Yewd/T {
M+ [ho] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~kW?]/$h }
+tPBm{| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%`]+sg[i 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。
qzW3MlD 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。
7(@xk_Pl 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。
yTZev|ej@ 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。
|))NjM'ZBl 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?
Lc!2'Do; 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:
}nrjA0WN +&.zwniSS template < class Action >
15ailA&(Qm class picker : public Action
fRS;6Jc {
#xtH6\X public :
xmg3,bO picker( const Action & act) : Action(act) {}
eiK_JPF A- // all the operator overloaded
*PF<J/Pr } ;
.n<vhLDQn $zP5Hzx 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。
)Do 0 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:
Pb&tWv\ql @^| [J
_4 template < typename Right >
iil<zEic picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&%OY"Y~bI! {
UA<Fxt return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cC~RW71 }
r!R-3LO0s REW[`MBQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2U)n^ 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。
!q\8`ss d:)#-x*h7 template < typename T > struct picker_maker
fJS:46 {
kcfT|@:MK" typedef picker < constant_t < T > > result;
bYsX?0T!p } ;
7
$y;-[E[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?.e,NHf {
t/;2rIx> typedef picker < T > result;
v@qP &4Sp } ;
!!C/($ 8}|et~7! 下面总的结构就有了:
f~VlCdf+ 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^Rcz6HeO 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。
TIGtX]` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$d*9]M4 至此链式操作完美实现。
"\wMs kY)Vr3uGA i$NlS}W 七. 问题3
( d_z\U7l 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。
/l$enexSt rUI?{CV template < typename T1, typename T2 >
/3,/j)`a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ovKM;cRs/ {
ABCm2$< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Yg&(kmm }
?X@!jB,Pv G80N8Lm 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:
4)gG_k x7S\-<8 template < typename T1, typename T2 >
!Gmnck&+ struct result_2
V,-we|" {
x3y+=aj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Tz1^"tx9 } ;
i(4<MB1a @j\:K<sk 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?
:+\0.\K0! 这个差事就留给了holder自己。
.OdtM
Xy yCxYFi D0Q9A]bD; template < int Order >
JLu$1A@ ' class holder;
rqjq}L ) template <>
g<Z :`00| class holder < 1 >
R/=rNUe {
Ll]5u~ public :
CXq[VYM&X template < typename T >
81Z;hO"~ struct result_1
f"s_dR {
\]>YLyG typedef T & result;
~e}JqJ(97 } ;
P)vD?)Q template < typename T1, typename T2 >
FCt<h/ struct result_2
DP{nvsF {
` @ QZK0Ox typedef T1 & result;
e?W
,D0h } ;
zM0}(5$m template < typename T >
2 5 \S> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.8YxEnXw)( {
RBQ8+^ return (T & )r;
+(*HDa| }
8 W template < typename T1, typename T2 >
gKh*q. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NsB]f{7>8+ {
19$A!kH\ return (T1 & )r1;
/S]$Hu| }
Ro<779.Gn\ } ;
\B#tB?rA
&l+Qn'N template <>
0x<ASfka class holder < 2 >
0q5J)l: {
T<n`i~~ public :
xX&B&"]5 template < typename T >
Jj=qC{] struct result_1
"W(D0oy {
g}W`LIasv typedef T & result;
E+\?ptw } ;
&'u|^d template < typename T1, typename T2 >
m}l);P^ struct result_2
<H^jbK {
GlJ[rD typedef T2 & result;
^("b~-cJ } ;
&@lfr623 template < typename T >
=F@
+~)_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*H/>96 {
'x%gJi# return (T & )r;
=E2 a#Vd }
FtTq*[a template < typename T1, typename T2 >
xUn"XkhP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9Jwd *gevV {
Z:{|
?4 return (T2 & )r2;
p4P=T@: }
X,49(-~\ } ;
vaeQ}F -@XSDfy7S pN^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> >。
K+~?yOQj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5{HF'1XgZ* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2G8w&dtu Y#@D%
a 8 return l(i, j) = r(i, j);
nVs@DH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#zP-,2!r @V
' HX return ( int & )i;
$+80V{J# return ( int & )j;
7{<v$g$ 最后执行i = j;
0)|Z7c& 可见,参数被正确的选择了。
myj/93p}`b y7+@
v' 6) i-S<( K9@.l~n neU=1socJ 八. 中期总结
p<r^{y 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:
^t3>Z|DiB^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1i#y>fUj 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
uqcG3Pi 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&MH8~LSb O\Huj= J=-z~\f56 ;87PP7~ 6'r;6T * {|oWU8.l 九. 简化
'ayb` 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。
f(y+1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[0Xuo 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:
GFT@Pqq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_S) K+C|@ +-*/&|^等
frcX'M}% 2. 返回引用。
7> f2P!: =,各种复合赋值等
Milp"L?B% 3. 返回固定类型。
~B[e*|d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6c!F%xU} 4. 原样返回。
#H7
SLQr\ operator,
JLm3qIC 5. 返回解引用的类型。
Dspvc operator*(单目)
Pyuul4( 6. 返回地址。
)<HvIr(xr operator&(单目)
:WRD<D_4 7. 下表访问返回类型。
uzxwJs'fz operator[]
= 9Yfo,F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fuj9x;8X0 operator<<和operator>>
L--
t(G r]Hrz'C` 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。
Z=8&` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6-\Mf:%B ~+{*KPiD template < typename Left >
F9LKO3Rh#u struct value_return
=+_nVO* {
2Rw<0.i| template < typename T >
yhgGvyD struct result_1
uQ3sRJi {
mo<*h&;& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2:|vJ<Q } ;
`]65&hWZL 0y$VPgsKf template < typename T1, typename T2 >
Y[e.1\d' struct result_2
5
Y&`Z J {
v9H
t~\> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mW]dhY 3X } ;
9iT9ZfaW } ;
A o*IshVh jUE:QOfRib >h8m8J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
J,,VKA& 9U; 下面我们来剥离functor中的operator()
Yp(0 XP5o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<U$YJtEK 1M`>;fjYa return l(t) op r(t)
<SJ6<' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7[=G;2< return op l(t)
8qkQ*uJP return op l(t1, t2)
eTjPztdJbx return l(t) op
#8XmOJ"W3k return l(t1, t2) op
1$DcE> return l(t)[r(t)]
oC"
[rn return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{$EX :ID s2L]H 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:
5 v.&|[\k 单目: return f(l(t), r(t));
A'CD,R+gR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3]1 !g6 双目: return f(l(t));
'?$@hqQn return f(l(t1, t2));
|?jgjn&RQ 下面就是f的实现,以operator/为例
`<>#;% #qVvh3#g struct meta_divide
$`UdG0~ {
&L0Ii)Ns template < typename T1, typename T2 >
28v^j*=*
\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$G <r2lPy {
[<i3l'V/[ return t1 / t2;
5 `TMqrk }
M>=@Z*u/+ } ;
ZzK^bNx)0 j8M t"B 这个工作可以让宏来做:
`~\SQ EY$ +h-% { #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
d>#',C#; template < typename T1, typename T2 > \
fwUvFK1G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.]exY
i 以后可以直接用
kj|Oj+& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v1i-O' 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
F
]X<q uuL (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。。。)
;4-$C =& >#n"r1 $-^&AKc 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
;fV"5H)U\ d. d J^M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vy2<'V*y} class unary_op : public Rettype
\6GNKeN {
V%[t'uh Left l;
fqbWD)L] public :
0X99D2c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FLJ&ZU=s ~c&sr5E template < typename T >
|5>A^a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O*+HK1q7 {
/)v+|%U return FuncType::execute(l(t));
vC]r1q.( }
#5y+gdN 8=bn
TJf template < typename T1, typename T2 >
P;(@"gD8z5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O_s/BoB@ {
%gn@B2z return FuncType::execute(l(t1, t2));
Xqe Qj}2kA }
Y\<w|LkD8 } ;
U5ph4G C!547(l[ 29 !QE>Q 同样还可以申明一个binary_op
&!;o[joG >~7XBb08 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3;b)pQ~6CJ class binary_op : public Rettype
C &@'oLr {
1LFad>` Left l;
'H`:c+KDG` Right r;
w9u|E46 public :
,c&t#mu*0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K_t >T)K :xmj42w>^ template < typename T >
oGZuYpa9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>mCH!ey {
G$_)X%Vb I return FuncType::execute(l(t), r(t));
{8":cn
j }
.mwW`D w&#[g9G% template < typename T1, typename T2 >
d8 ~%(I9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r9-ayp#pC {
0zr%8Q(Q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8T+o.w== }
>8{{H"$;( } ;
bCTN^ 3P75:v O|Vc 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
D\ZH1C!d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Tw%1m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Z;u3G4XlF 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
w?3ww7yf` 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5`}za- 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
O)R}| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Y]~-S 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;j~%11 下面是修改过的unary_op
+p _?ekV\ EBWM8~Nm# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_8SB+s* class unary_op
{{bwmNv" {
H#X*OJ Left l;
v:!TqfI 3GL?&(eU; public :
Y$,++wx k!z.6di unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lV3k4i RH s 7%iuP template < typename T >
@D["#pe,} struct result_1
EAr; {
1QhQ#`$<1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8t< X } ;
L|D9+u L npytb*[|c template < typename T1, typename T2 >
zSMM?g^T struct result_2
&&jQ4@m}j {
'lEIwJV$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/EHO(d!< } ;
T.QJ#vKO0 "Ar|i8^G3 template < typename T1, typename T2 >
LH`$<p2''r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a_\7Ho$^ {
x~m$(LT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~Sf'bj;( }
7F2:'3SQ y_Gs_xg template < typename T >
2S:B%cj9m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m'G=WO*% {
mJ[_q> return OpClass::execute(lt(t));
@az<D7j2 }
$6ucz' Dbx zqd } ;
n0K+/}m J_XkQR[Y B1I{@\z0G 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@yQ1F>
t 好啦,现在才真正完美了。
xU{0rM" 现在在picker里面就可以这么添加了:
dB&<P[$+8 FKe/xz template < typename Right >
,T^A?t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
())_4 < {
!Dc;R+Ir0! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I"8Z'<|/\q }
~rq:I<5 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。
Xmb##: V%t_,AT 'F*OlZ!BWy fS8Pi,! V'za,.d- 十. bind
xrlyph5mE 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。
(Xzq(QV 先来分析一下一段例子
Gw6Odj QiqRx 5>H&0> \ int foo( int x, int y) { return x - y;}
:: GW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KB~`3Wj|Z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*ni0. 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。
" :[;}f; 我们来写个简单的。
,s}7KE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1j}e2H 对于函数对象类的版本:
8MU7|9 Q 39~WP$GM template < typename Func >
&P*r66 struct functor_trait
Dl\0xcE {
-EU=R_yg typedef typename Func::result_type result_type;
)\W}&9 > } ;
6Y.k<oem 对于无参数函数的版本:
LF(S"Of ,#^2t_c/ template < typename Ret >
/L]@k`.q@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
.345%j {
~dgFr6 typedef Ret result_type;
5YUe>P D } ;
+,i_G?eX 对于单参数函数的版本:
QD-Bt=S7l {q&`B template < typename Ret, typename V1 >
6aAN8wO;b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$fPiR {
3EA_-? typedef Ret result_type;
; d}n89DXj } ;
%X\Rfn0J" 对于双参数函数的版本:
A-^B?E hsK(09:J template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ZXbq5p_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b+dmJ]c {
HR typedef Ret result_type;
?H{?jJj$H } ;
ds2xl7jg 等等。。。
:efDPNm5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Tjj27+y*\ =*UVe%N4 template < typename Func >
y#O/Xw struct func_return
nAsc^Yh {
F"tM?V.| template < typename T >
>;s2V_d struct result_1
oChf&W 8u {
2@&"*1(Xu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0'zjPE# } ;
~PN[ #e] O`~L*h_ template < typename T1, typename T2 >
S!iDPl~ struct result_2
#
?u
bvSdU {
?]}=4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l`:-B'WM } ;
An
BM*5G } ;
[H2su|rBI` #m'+1 s L \ov]Rn 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SS;'g4h\6 +~;#!I@Di template < typename Func, typename aPicker >
L'"od;(6R class binder_1
0U2dNLc {
On+0@hh Func fn;
B]>rcjD aPicker pk;
Xs2B:`,hh public :
k$,y1hH;f8 `y1,VY template < typename T >
@d^MaXp_P struct result_1
H_l>L9/\ {
B+'w'e$6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lf Y[Z4 } ;
"?Jf# D]V&1n template < typename T1, typename T2 >
#hEU)G'$+ struct result_2
En8L1$_ {
JgldC[|7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+J !1z } ;
A<[w'" <.@w%rvG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(Q|Y*yI woU3WS0 template < typename T >
<9Ytv|t@0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;s-fYS6(>{ {
!Ome;gS) return fn(pk(t));
y8|}bd<Sr }
iz`ys.Fu template < typename T1, typename T2 >
Lo9
\[4FP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(j}edRUnB {
,^T0!k$ return fn(pk(t1, t2));
^P*+0?aFr }
<yKyM#4X } ;
;FjI!V {5T:7*J w6l56CB` 一目了然不是么?
vXR27 最后实现bind
`u8=~]rblj >LFj@YW_) Nw3IDy~T template < typename Func, typename aPicker >
k%LsjN.S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
NB&zBJ# {
qh wl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2\[
Q{T=Qe }
e" p5hpl y)`q% J& 2个以上参数的bind可以同理实现。
pf_`{2.\uO 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。
\j vS`+ 3,@|kN< 十一. phoenix
S^@#%> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[\"<=lb` gL wNHS for_each(v.begin(), v.end(),
.wuRT>4G)G (
7"k\i= do_
I#CS;Yh95 [
N*Xl0m(Q cout << _1 << " , "
A)f/ww)Q ]
1h?:gOig .while_( -- _1),
A)TO<dl cout << var( " \n " )
}ev+WIERQV )
(/J %Huy );
I8:G:s: 'i8?]`
T 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"V6k4i5 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
S)A;!}RK6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ns[.guWu- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%VgK::)r d#HN'(2t JU-eoB}m template < typename Cond, typename Actor >
bg,VK1 class do_while
l8N5}!N {
x>[ gShAV! Cond cd;
A@I3:V Actor act;
j!?bE3r~ public :
g7]g0*gxXW template < typename T >
-k@Uo(MB struct result_1
ch0x*[N@ {
~ZRtNL9 typedef int result_type;
T;B/Wm!x } ;
:J6FI6 [N*`3UZk" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
259:@bi!y 7Y*Q)DDy template < typename T >
@XX7ydG5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d>1#| {
7e<\11uI]a do
M0uC0\'#P {
~RnBs`&! act(t);
qnU$Pd }
vXcgl while (cd(t));
4ak} "Z return 0 ;
3 _c4+u"6 }
[[8h*[: } ;
wEbO|S+K1 v|YJ2q?19 7o`pNcabtz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
PAy7b7m~B 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.h;X5q1 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
G)y'ex k 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
4 !M6RL8{ 下面就是产生这个functor的类:
B*Q C=PV-Ul+ iM s(Ywak] template < typename Actor >
+P"u1q*+p class do_while_actor
%'[ pucEF {
e#{l Actor act;
U\", !S~< public :
w'!J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=zKbvwe%X F[U0TP@&* template < typename Cond >
29h_oNO picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
fuA8jx } ;
gd\b]L?>O ZfIeq<8_ B7BikxUa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ty"=3AvRLV 最后,是那个do_
&pLCN[a ]7_O#MY1 97SG;,6 class do_while_invoker
!fG`xZ~ {
V@1K public :
>oc&hT template < typename Actor >
v`u>;S_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7)v`l1 {
q
e;O Ox return do_while_actor < Actor > (act);
vpqMKyy }
f%TP>)jag! } do_;
u:O6MO9^ jj"?#`cW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
X+k`UM~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s2\6\8Ipn 最后来说说怎么处理break和continue
H3"D$Nv 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。
s$;IR
c5!6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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