一. 什么是Lambda
XFww|SG$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PbMvM 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,
lx82:_ y] $-:^ ,qdZ6bv,]| H
a`V"X{} class filler
Z$)jPDSr {
B|;?#okx public :
9!D
c= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:{Iv
]d } ;
A2fuNV_ C$v
!emu o 7 &q 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
f_QZql HNfd[#gV J'lqHf$T HuD~(CI. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*NIhYg6 xT+@0?|F [{+ZQd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#Z_f/@b ADA*w 1 oR<;Tr~{q -$D#u 二. 战前分析
l W
Lj== 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。
v(jZ[{x@ 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
@Z9>E+udQ SR9M:%dga )VxC v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6wyhL-{: /* --------------------------------------------- */
93Qx+oK] vector < int *> vp( 10 );
xn7bb[g; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U }}E
E~W /* --------------------------------------------- */
NX<Q}3cC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n(Ry~Xu_ /* --------------------------------------------- */
[>kzQYT[ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Yb>A?@S /* --------------------------------------------- */
bLz('mUY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v,c:cKj /* --------------------------------------------- */
`%0k\,}V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8uetv ,aSK L1 sRGIHT# V"sm+0J 看了之后,我们可以思考一些问题:
5U JMiwP{ 1._1, _2是什么?
<d3N2 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。
(_~Dyvo 2._1 = 1是在做什么?
"eKM<S 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。
BH?fFe&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。
K%>3ev=y.s 1f5;^T
I th|TwD&mO 三. 动工
ebB8.(k9G3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0J9Ub
YoRD9M~iG~ G/}nwj\ K6oQx)| template < typename T >
A)o%\j class assignment
f<2<8xS {
G%fNGQwT T value;
Kdb:Q0B public :
^g N?Io assignment( const T & v) : value(v) {}
_~E_#cNn template < typename T2 >
0Y ld!L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
zzyD'n7D } ;
3VmF1w
2 1?ST*b DUu~s,A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
I~U;M+n*y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
14rX:z [c#?@S_ I-|1eR+3 EoHrXv class holder
a/p
/< {
r1Cq8vD*m public :
(C8r^m|A template < typename T >
$T}Dn[. assignment < T > operator = ( const T & t) const
%KmhR2v {
)u_[cEJHO return assignment < T > (t);
]A dL }
5B+I\f& } ;
q#1CmKt4R zvP>8[
#jR1ti)p 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*6P)HU@ {(qH8A static holder _1;
wg 6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_,]@xFCOH \"hP*DJ" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-#"7F:N1 而不用手动写一个函数对象。
{,CvWL Sc3 B*. W2j@Q=YDS C*,PH!$k 四. 问题分析
_8nT$!\\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
+h?z7ZY^ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
_f~m&="T! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e.pq6D5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i?pC[Ao-_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z%O>|ozpq sD`OHV: 五. 问题1:一致性
UG<`m] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
S.A|(?x 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!V;glx[ >>HC| struct holder
>qjV(_?F- {
[i)G:8U //
9jTm g% template < typename T >
Z }Z]["q T & operator ()( const T & r) const
*f( e`3E {
}=JuC+#~n return (T & )r;
05Go*QvV }
rA#Ji~ } ;
Y!L<&
sl G .k\N(l 这样的话assignment也必须相应改动:
[I7([l1Wvd
66s h r template < typename Left, typename Right >
j*}2AI class assignment
nvnJVkL9s {
?e+$?8l[3 Left l;
n"c3C) Right r;
&26H public :
I &I
q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fE/|U|5L[ template < typename T2 >
8Nz Xe 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U/I+A|S[ } ;
y153ax qJrMr4:F 同时,holder的operator=也需要改动:
G@;I^_gN PFnq:G^L template < typename T >
;Q} H'Wg, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4Gm (P~N {
N:Zf4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
gR:21*&cz }
|Zrkk>GW: R~&i8n. 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。
-6u#:pVpU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qo" _w%{ z("Fy return l(rhs) = r;
0al8%z9e@ 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。
GcYT<pwN6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:Y ;\1J<b1 LQrm/)4bF5 template < typename Tp >
Ghpk0ia%d class constant_t
eEG]JH {
[r5k8TB1 const Tp t;
Jz6,2,LN public :
'}q1 F<& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%/x%hs;d template < typename T >
FI$#x%A const Tp & operator ()( const T & r) const
jB-)/8.qk {
CD+2
w
cy return t;
h8lI#Gs }
pe1 _E
KU } ;
rv?d3QqIC ~NtAr1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qxe%RYdA'j 下面就可以修改holder的operator=了
qW6}^aa j,/t<@S> template < typename T >
`F<[\@\d5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B=`"!?we {
9&`ejeD return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)c$)am\I{ }
>av.pJ(> Ut
xe 同时也要修改assignment的operator()
K2GcU_*t H^no&$2`1 template < typename T2 >
GxIw4m9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sB,>4*Zd 现在代码看起来就很一致了。
[o,S.!W8 )d|hIW]7( 六. 问题2:链式操作
1#3 Qa{i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
BsX#
~ 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。
SLze) ?. 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。
?) ~j>1"S 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。
4{r_EV[( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q;V1fogqI) $iblLZhj template < typename T >
%aszZP struct result_1
:9E_L2M {
5vso%}c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
FiQx5}MMhu } ;
5E+k}S]M$ )*Qa9+: 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:
d^w*!<8 :a4FO template < typename T >
F& 'HZX struct ref
,T|%vqbmw {
&Tf R]. typedef T & reference;
S}hg*mWn{$ } ;
69v[*InSd template < typename T >
]cv|A^ struct ref < T &>
0+\~^ {
?Ze3t5Ll typedef T & reference;
|UO1v A@ } ;
2.K"+% {mp;^/O`er 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\JLiA>@@ JqdNO:8 template < typename T >
(pjmE7`"P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
afZPju"- {
IrRn@15, return l(t) = r(t);
adJoT-8P6 }
2rw<]Ce 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。
Wsr #YNhx| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"Jp6EL% )pVxp]EI 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
^w<:UE2a! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n]B)\D+V^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sv^;nOAc +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mP)<;gm, 最后的布局是:
vR?L/G^. Add
Z6b3gV / \
X
|f'e@ Divide 5
.~5cNu'#m / \
(!'; _1 3
Oed&B 似乎一切都解决了?不。
7 #,+Q(2 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。
(WW,]#^
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。
"gCSbMq(Vq 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)"5X)mq |7zm!^t$ template < typename Right >
]sjOn?YA+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F|V co]"S1 Right & rt) const
OD"eB? {
tE{7S/?h return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KG#|Cq }
iR#jBqXD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O'."ca]:5 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。
?.A6HrAPB 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。
'ce9v@(0 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。
$`'^&o;&f 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<,0&Ox 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
tS2lex% 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
eT+MN` ?<w +{ template < class Action >
"VWxHRVg4M class picker : public Action
s=huOjKL]
{
+V|]:{3W public :
/$rS0@p picker( const Action & act) : Action(act) {}
@fpxGMy& // all the operator overloaded
"`:#sF9S } ;
)m[!HE`cZ PyHE>C% 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。
d*3R0Q|#{ 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:
?=IbiT -T{~m6 template < typename Right >
vfhip"1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Qb# S)[6s+ {
V!KtF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y&__2t^u }
TF^]^XS' 3iWLo Qm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t9pPG {1 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。
nbpN+a% Zt` ,DM template < typename T > struct picker_maker
xs &vgel> {
,75,~ typedef picker < constant_t < T > > result;
y i@61XI } ;
dl{3fldb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v2@M,xbxF: {
V43JY_: typedef picker < T > result;
udc9$uO } ;
`%ymg8^ 00pHnNoxW 下面总的结构就有了:
1shvHmrV functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
5o~Z> picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
EoY#D'[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w#b~R^U 至此链式操作完美实现。
)kUq2-r m@c2'*&Y w-nkf
M~ 七. 问题3
E/GI:}YUy_ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
nMc-kyl{ 9J]LV'f7 template < typename T1, typename T2 >
t%dPj8~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cRg$~rYd {
56':U29.] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Nq~bO_-I }
ZRxB" a' i&LbSxUh9 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:
r?V|9B`$p 7SqsVq`[~ template < typename T1, typename T2 >
+vbNZqwz struct result_2
4t8 Hy {
n6uobo- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
f:utw T } ;
Vk_L*lcN (~#PzE: 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
L,kF] 这个差事就留给了holder自己。
sU}e78m h Z=H
fOC i([A8C_A template < int Order >
mA>Pr<aV: class holder;
MoFZ template <>
|]]fcJOBP class holder < 1 >
xjX5 PQu {
WD)[Ac[ public :
"iydXV=Q template < typename T >
/V*eAn8> struct result_1
W@0(Y9jdg {
'",5Bu#C typedef T & result;
0CN.gu } ;
\m.{^Xd~ template < typename T1, typename T2 >
0bd.ess struct result_2
0s4j> {
^Ta"Uk' typedef T1 & result;
1IsR}uLh } ;
*LhR$(F( template < typename T >
)i>KYg w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>%[W2L\' {
5y~[2jB: return (T & )r;
UmJg-~ }
B=p'2lla template < typename T1, typename T2 >
><DE1tG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a[JgR /E@x {
u@|yw) return (T1 & )r1;
# \M<6n{ }
EagI)W!s[ } ;
Fq3;7Cq=hD bVrvb`0 template <>
d8K^`k+x class holder < 2 >
)Ob{] {
p*'?(o:= public :
l{3utQH-=z template < typename T >
jW*A(bK8: struct result_1
nAYjSE {
/[-hJ=<Yb typedef T & result;
u/zfx;K } ;
~& l`" template < typename T1, typename T2 >
\E30.>%, struct result_2
{!4%Z9G {
aD:+,MZ typedef T2 & result;
bd9c/>& } ;
s0h)~z template < typename T >
:`|,a( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*5NffiA}- {
_96&P7 return (T & )r;
JSL 3.J }
&0"`\~lA template < typename T1, typename T2 >
(+@.L7>m+t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)Qc$UI8L {
*Zvw&y* return (T2 & )r2;
R}]FIu }
KXGs'D } ;
c2U>89LlZ ZAP+jX;
1Li@O[%X< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
v$c D!`+k 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;Cy@TzO/| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ibq@0CR rx"zqm9 }u return l(i, j) = r(i, j);
Gg+>_b{S5T 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
tEUmED0FY WAEKvM4*i0 return ( int & )i;
qRFN@ID$ return ( int & )j;
ev3x*}d0 最后执行i = j;
O<hHo]jLF 可见,参数被正确的选择了。
3,[2-obmi pA2U+Q@ j0GI[# |bk*Lgkzw U!5@$Fu 八. 中期总结
anvj{1 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
xI@~I g 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
A_.QHUjpx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|);>wV" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xEBjfn Q^k#?j# V#~.Jg7 u62sq: GjH /F_
:@#H JVkawkeX 九. 简化
sa` Yan 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
~JXHBX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%Z7!9+< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
g{%'; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UyQn onS +-*/&|^等
o;[oy#aWl_ 2. 返回引用。
'GFzI:Xr =,各种复合赋值等
]VvJ1Xn0 3. 返回固定类型。
1@WGbORc* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c;^ J!e 4. 原样返回。
^Toi_ operator,
R+K[/AA 5. 返回解引用的类型。
BUb(BzC operator*(单目)
.bE,Q9: 6. 返回地址。
E(@;p%: operator&(单目)
oo!g?X[[ 7. 下表访问返回类型。
qo@dFKy operator[]
/Uc*7Y5j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|$PLZ, operator<<和operator>>
US4Um>j $ZS9CkN 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。
&f*d FUM]I 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
{#,FlR2 ju#63 template < typename Left >
f2wW2]Fg struct value_return
W%1S:2+Kl {
}>0
Kc= template < typename T >
~S3eatM$9 struct result_1
\ax%I)3 {
}kj6hnQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{Fi@|' } ;
:j~5(K" 7m M;Q template < typename T1, typename T2 >
O[!o1. struct result_2
%U
GlAyj {
q3F5\6aN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[R4x[36Zp } ;
Q7|13^|C } ;
!qlGt)G3 mB{{o}'<u ??Zmj:8E' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\#aVu^`eX 6mdnEmFM] 下面我们来剥离functor中的operator()
F"x O0t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~-5@- V D,\=zX; return l(t) op r(t)
<^U(ya return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$]kg_l) return op l(t)
[.X%:H+
return op l(t1, t2)
>x4[7YAU{ return l(t) op
d8HB2c5y0i return l(t1, t2) op
}&DB5M return l(t)[r(t)]
"ILWIzf.] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@@IA35'tc {yR)}r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
It4z9Gh 单目: return f(l(t), r(t));
U$)Hhn|X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
C8E C?fSQ 双目: return f(l(t));
s.` d<(X? return f(l(t1, t2));
T3./V0]\I 下面就是f的实现,以operator/为例
8[)]3K x vo(NB
!x$ struct meta_divide
|QLX.. {
aMQjoamz template < typename T1, typename T2 >
A Vm{#^p[( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~lqGnNhh7 {
U@MP&sdL return t1 / t2;
k-V I9H!, }
jJ!-hg4?] } ;
<zuE=0P~% ex\W]5 这个工作可以让宏来做:
*W12Rb2 WEtA4zCO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8e!DDh template < typename T1, typename T2 > \
pYl{:uIPN8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;9 ,mV(w 以后可以直接用
HhmVV"g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vt@Us\fI 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
`t0f L\T (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。。。)
UZP6x2:= _i[)$EgFm 2BDan^:-Av 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
DBJA}Cw lVdT^"~3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M~Qj'VVL class unary_op : public Rettype
|90
+)/$4 {
Xexe{h4t_> Left l;
Pzp+I} public :
pXh~#o6V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K\+}q{ .^lbLN^2 template < typename T >
ie@`S&.8 T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?[VpN2* {
8i;)|z7 return FuncType::execute(l(t));
yW^IN8fm }
{R-82% X vX0"S template < typename T1, typename T2 >
@f{_=~+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8a`+h# {
\c~{o+UD- return FuncType::execute(l(t1, t2));
knOnUU }
rN1U.FRe/ } ;
-
SS r ~sIGI?5f [z% ?MIT 同样还可以申明一个binary_op
zk5=Opmvh "6N~2q,SW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4su_;+] class binary_op : public Rettype
s`=/fvf. {
~r^5-\[hZ Left l;
MJ*]fC3/ Right r;
?96-" l public :
cZr G:\A binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Vp$wHB& ;DD>k bd template < typename T >
Q_aqX(ig typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~sU?"V {
l>D-Aan return FuncType::execute(l(t), r(t));
qX{X4b$ }
?#m<\]S< W 9Vz[ template < typename T1, typename T2 >
*el(+ib% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yYToiW * {
n<?SZ^X{,/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T+WZE }
m0j|58~ } ;
=1*%>K hA*Z'.[ gf3U#L}P 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
C~{NKMeC/m 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
K2xH'v
O ( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=0h|yjnL/ 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。
0aC2 Pym^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y:%m;b$] 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
drENkS=, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|,;twj[?4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
b+IOh| 下面是修改过的unary_op
i)7n c ]Y4q'KH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>X[|c"l. class unary_op
=!(*5\IM {
X_u@D;$ Left l;
;h9-}F r+{d!CHq} public :
%9T~8L
@. SbS$(Gt#Bv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u3Usq=Ij{ +_
*eu template < typename T >
QSHJmk 6L struct result_1
V)0[`zJ {
s]y-pZ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4jX@m } ;
&@YFje6Lcm d&[iEU template < typename T1, typename T2 >
AozmO struct result_2
@sw9A93A {
Y^R?Q' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|P~O15V*Q } ;
GS
;HtUQ $A;7Em template < typename T1, typename T2 >
C}b|2y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#y=ZP:{:t {
R2}kz. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/a[V!<"R }
y]}b?R~p= }_{y|NW template < typename T >
5/B#) gm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D:wnO|: {
onnI ! return OpClass::execute(lt(t));
t_jyyHxoZ: }
&
u$(NbK vG ]GQ# } ;
x37/cu s0cs'Rg c ]>DI&$;J 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
LH=d[3Y 好啦,现在才真正完美了。
|7 &|> 现在在picker里面就可以这么添加了:
u64@"P EKZA5J7kn template < typename Right >
|',M_
e] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m`hGDp3 {
f).*NX return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CifA,[l34 }
/8xH$n&xoC 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。
9p<:=T [34zh="o 1ZT^)/ G u`'ki7LA .#*D!;f 十. bind
~Fy`>* 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
P}HC(S1 先来分析一下一段例子
Y!SE;N& \V]t!mZ-}l tY/En-&t int foo( int x, int y) { return x - y;}
JC=dYP} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
di7A/B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Da-u-_~ 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。
B@-|b 我们来写个简单的。
hZcmP"wgC1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\B_i$<Sz 对于函数对象类的版本:
zhNQuK,L ?-e7e% template < typename Func >
SOVjEo4'3 struct functor_trait
LU%#mY {
c$9sF@K? typedef typename Func::result_type result_type;
R7lYu\mA } ;
WFouoXlG0 对于无参数函数的版本:
Te# ]Cn| PPEq6} template < typename Ret >
>-!r9"8@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
+A@m9 {
<mL%P`Jj
typedef Ret result_type;
C
8N%X2R } ;
C1b*v&1{ 对于单参数函数的版本:
9I85EcT^4" $; ?c?n+ template < typename Ret, typename V1 >
%NNj9Bl<VV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DKX/W+#a {
W3)\co typedef Ret result_type;
7%e1cI } ;
nE_Cuc>K\ 对于双参数函数的版本:
yq?]V7~ kd yAl, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Tr~sieL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rWA6XDM7 {
I?B,sl_w typedef Ret result_type;
80C(H!^ } ;
kVd5,Qd 等等。。。
0Z"s_r}h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I!P4(3skAB 8) HBh7/ template < typename Func >
]%
K'
fXj$ struct func_return
D&/I1=\( {
p!_[qs template < typename T >
!NTH.U:g struct result_1
2HD:JdL {
q]CeD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1w`2Dt } ;
LT/mb2 S#tY@h@XV template < typename T1, typename T2 >
6ZcXS struct result_2
oe9lF*$/ {
&:<, c12 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"tUwo(K[ } ;
hUh+JW } ;
eTT)P h h"h
j Fk{J@Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
e4DMO*6 nob0T5G template < typename Func, typename aPicker >
M ,`w A class binder_1
\8e2?(@"k {
L_~8"I_ Func fn;
(-,>qMQs aPicker pk;
D SvmVI public :
yI&9\fn >{wuEPA template < typename T >
U6<M/>RG$ struct result_1
Huc|6~X {
)hBE11,PB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cLG6(<L } ;
rh66_eV E;9>ePd@ template < typename T1, typename T2 >
&n:{x}Uc struct result_2
9gy(IRGq/ {
le8 #Z}p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2Q@Y^t
} ;
y \D=Z
N@ <.bRf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1Ipfw Xh
F_] template < typename T >
D<>@
%"% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u#@RM^738d {
2}vNSQvG return fn(pk(t));
d$G}iJ8$mp }
; b*i3*!g template < typename T1, typename T2 >
Z+4D.bA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ }&_Dvf {
ml0*1Dw return fn(pk(t1, t2));
Z.1>
kZ }
6@V~0DG } ;
G69GoT XogVpkA MjD75hIZ 一目了然不是么?
l$XPIC~H 最后实现bind
Rko M~`CT XKS8K4" 2'] KTHm template < typename Func, typename aPicker >
<CZgQ\Mt picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
, jU5|2 {
$!B}$I;cd return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;j9\b9m }
`XKVr x#*QfE/E(@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
iOCqE 5d3 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。
]PR#W_&q %%JMb=!%2 十一. phoenix
R#W&ery Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~b)74M/ Zsx3/} for_each(v.begin(), v.end(),
,R2U`EO; (
=a}b+(R do_
"N5!mpD" [
mbxbEqz cout << _1 << " , "
}D;WN@], ]
2oCkG~j .while_( -- _1),
_zMgoc7 cout << var( " \n " )
=Vw
5q},3 )
69G`2_eKCp );
oD.r`]k `$TRleSi 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)Xtnk 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
-7{$Vj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
UbamB+QT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u0Nm.--;_3 5Qh?>n>* }`\/f template < typename Cond, typename Actor >
eOI (6U! class do_while
CAD@XZSh {
rsXq- Pq* Cond cd;
p B;3bc Actor act;
OI}cs2m public :
&(N+.T5cp template < typename T >
.@ F]Pht struct result_1
<RNJ>>0 {
~j9O$s~) typedef int result_type;
=]C]= } ;
O"G >wv rXfy!rD_P_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bm% $86 jMNU ?m: template < typename T >
[7FItlF%I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3?n>yS {
w= P9FxB do
L+}n@B {
Iw<i@=V act(t);
tptN6Isuh }
OTDg5:> while (cd(t));
^-z=`>SrS" return 0 ;
W ~f(:: }
JM- t<. } ;
\>QF(J [8 c%m3}mrb /3 B
$( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
re?s.djT 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。
~{,X3-S_H 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。
ig}A9j?] 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。
\p{5D`HY 下面就是产生这个functor的类:
e]=lKxFh&l a^d8I :j }fC8' template < typename Actor >
R:Q0=PzDi# class do_while_actor
L2Pujk {
uvP2Wgt Actor act;
6(d }W2GP public :
Rp7ntI: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rE9I>|tX 5NoI~X= template < typename Cond >
/zDi9W*~1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I`KQ|h0% } ;
w }^ I ?`zXLY9q7 } :=Tm]S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
QTX8
L 最后,是那个do_
?;/^Ya1;Z K*UgX(xu4P #jA[9gWI class do_while_invoker
.
8N.l^0, {
FIxFnh3~ public :
]I3!fEAWR template < typename Actor >
,C%eBna4Iq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$`R6=\| {
<1%f@}+8 return do_while_actor < Actor > (act);
NT@;N /I }
xk&Jl#v } do_;
{:@tQdM:i8 w2_bd7Wp< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~.;<
Bj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;JZS^Wa 最后来说说怎么处理break和continue
{pM?5"MMJ 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。
hW!)w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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