一. 什么是Lambda
=}^NyLE? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rFRcK>X\L 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,
Kc MzY -/yqiC-yx :!`"GaTy e
w^(3& class filler
[XfR`@ {
U
v2.Jo/Q public :
-+#%]P8l void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f%Q{}fC{* } ;
aF{_"X2 X 'Ss#s>g <n2@;`D 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:
8+zW:0"[ 3db{Tcn\@] w?Te%/s. Q]:O#;"< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
g{8RPw] #2{-6ey 51#*8u+L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jjs/6sSRk sVLvnX, 9BCW2@Kp =kjKK 二. 战前分析
1^~&"s U 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。
bjZJP\6 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
067c/c z5+Pi:1w +HK4sA2; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'solCAy /* --------------------------------------------- */
Q#bW"},^k vector < int *> vp( 10 );
9mF' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K`4rUEf}V" /* --------------------------------------------- */
/F*Y~>*% 1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h [TwaR /* --------------------------------------------- */
h3ygL" k int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
2w?q7N% /* --------------------------------------------- */
44]s`QyG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o<`vh*U@,4 /* --------------------------------------------- */
C"hN2Z!CD| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@KN+)q P mzgt>Qtkz= P*|N)S)X% H|9t5
看了之后,我们可以思考一些问题:
aO6\e> 1._1, _2是什么?
LU1I
`E 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。
h<9s&
p 2._1 = 1是在做什么?
jUe@xis<T 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。
o2/:e 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。
s\*L5{kiSl W^(zP/ b IDUa 三. 动工
>p_W(u@ z$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Wn%P.`o# l=@ B 'a <_EKCk peQwH template < typename T >
&5CRXf class assignment
5ut| eD`3 {
nL@'??I1 T value;
mypV[ public :
BI'>\hX/V assignment( const T & v) : value(v) {}
Ayz*2N`% template < typename T2 >
> I2rj2M# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S|85g1}t } ;
v88vr 87 Z[0> y Zafq"o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&Mh.PzO=b 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L^J4wYFTO ?=u?u
k<- )M0YX?5AR inP2y ?j class holder
c[dSO(= {
,7{|90'V< public :
~q$]iwwqT template < typename T >
[FFr}\}bY assignment < T > operator = ( const T & t) const
0w?da~ {
M4^G3c< return assignment < T > (t);
L%'J]HL- }
?
SFBUX(p } ;
!fh (k _N DQ2O uP~,]ci7 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:
^T=9j.e'ja X! d-"[ static holder _1;
Gh;\"Qx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mdi!Q1pS {u'szO}k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o`T.Zaik, 而不用手动写一个函数对象。
$)lkiA&; KVi6vdgD ?N#I2jxaD *?)MJ@ 四. 问题分析
+! 1_Mt6 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
1d^~KBfv 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
lriezI 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|9*Rnm_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!)s(Lv%] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?<?Ogq"< XlppA3JON| 五. 问题1:一致性
g~lv/.CnA+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?]Yic]$n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ot0teNF
hkK>h struct holder
ddn
IKkOp {
'gwh: //
T:^.; ZY template < typename T >
ak(s@@k T & operator ()( const T & r) const
eG=d)`.JaV {
LdUz;sb return (T & )r;
G% F#I }
ZO+RE7f*?c } ;
SN6 QX!3 g2OnLEF]s 这样的话assignment也必须相应改动:
pPReo) ]_KWN$pd template < typename Left, typename Right >
vYgJu-Sl class assignment
_i=*0Q {
Z{8%Cln Left l;
RdCGK?s Right r;
7@ym:6Y+] public :
l@`k:? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X3:1KDVsV template < typename T2 >
}7PJr/IuF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;,y_^-h; } ;
1+%UZK= K .k#PrT1C 同时,holder的operator=也需要改动:
y?sz&*: ZCCCuB template < typename T >
dc$zW^i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
\f,<\mJ#
{
}8'_M/u\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
LkbD='\= }
e=Ox~2S j.M]F/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。
V&zeC/xSq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l)r\SE1 y-pdAkDh return l(rhs) = r;
:zW? O#aL- 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。
01(U)F\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[* xdILj 7F`\Gz_2 template < typename Tp >
Ar-Vu{` class constant_t
FPc`J {
<IrhR,@M,L const Tp t;
Z%~}*F}7X public :
^B"LT>.[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M$x,B#b template < typename T >
xQR/Xp!h const Tp & operator ()( const T & r) const
; _%zf5;' {
It*U"4lgi return t;
aB%.]bi }
s}zR@ !` } ;
:3F[!y3b ^EIuGz1@0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z~:)hwF 下面就可以修改holder的operator=了
xI,3(A. @!;A^<{ka template < typename T >
0f4 y"9m assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oc?|" {
%_ew{ff| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W@"Rdc- }
QL0q/S1* 'a(y]QG 同时也要修改assignment的operator()
ximVh}'a 4s{=/,f template < typename T2 >
{OG1' m6=/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gs<~)&x 现在代码看起来就很一致了。
`.@udfog^0 &Wy>t8DIK 六. 问题2:链式操作
B9(w^l$kZ| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
EH".ki=e 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。
r'noB<|e 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。
2)BO@]n 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@!qp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
UVDMYA0 + 149 o2 template < typename T >
7\@c1e*e
struct result_1
IlJ"t`Z9) {
:1d;jx> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y,?=,x}o# } ;
>4g!ic~O C\{A|'l!x 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:
m9h<)D '> =2q#- ,t template < typename T >
(
yLu= struct ref
dr)*.<_+a( {
%=z>kU1| typedef T & reference;
z/#,L!Z3 } ;
Le83[E*i template < typename T >
e;v7!X struct ref < T &>
WOPIF~1v {
, S^y> typedef T & reference;
#-%D(=&I } ;
Q``1^E' OcB&6!1u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rzdQLan qFVZhBC template < typename T >
j6s j 2D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1<:5b%^c {
&wQ<sVQ0$ return l(t) = r(t);
9q ]f]S.L }
`*[Kmb\ 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。
oW
OR7)?r 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ZQ"dAR/y I484cR2. 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
5VE=Oo#& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+:Xg7H* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FM%WMyb[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
UhR^Y{W5 最后的布局是:
"IS; o o$g Add
sudh=_+> / \
&$ }6: Divide 5
MoxWnJy} / \
dkC_Sh{ _1 3
|>P:R4P 似乎一切都解决了?不。
[`|t( E' 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。
/#5rt&q 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。
I!b"Rv=Nf- 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:
ju:}%'
/1TK+E$ template < typename Right >
vEjf|-Mb9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)4o8SF7lz Right & rt) const
|`yU \ {
DK2Wjr; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b73}|4v }
S%H"i
y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RJ'za1@z;b 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`2V-E 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。
c}v8j2{ 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。
Sj)?! 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。
_G`Q2hf"5 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?
=Crl{Ax 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:
*56j'FX J_a2DM6d template < class Action >
1/bTwzR.g class picker : public Action
&R/-~w5 {
Jj%xLv% public :
};rEN`L picker( const Action & act) : Action(act) {}
gWro])3 // all the operator overloaded
m,+E5^ } ;
:bo2H[U+ 3hkEjR 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。
r}Vr_ 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:
dm[JDVv| +dCR$<e9r template < typename Right >
uJ|,-"~F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CVY-U|xFY {
?gu!P:lZS return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GQ85ykky }
Tb^1#O ?AO=)XV2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>q')%j 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ys) X'.lh#& template < typename T > struct picker_maker
?&6|imPE {
3f>9tUWhTy typedef picker < constant_t < T > > result;
8bw,dBN } ;
zn'Mi:O'p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'?90e4x3/ {
{OQ)Np! typedef picker < T > result;
uR=*q a } ;
N f?\O@ s!W{ru 下面总的结构就有了:
{y|.y~vW functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
f% 8n?f3;u picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
.$f0!`
t picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8\)4waz$ 至此链式操作完美实现。
8~!h8bkC dr8Q>(ZY >y}> 5kv 七. 问题3
7u1o>a%9 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。
hQ)?LPUB g}?39?o4 template < typename T1, typename T2 >
8eCh5*_$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
amQiH!}8R {
H>\lE2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}If,O }
$/u.F; 6QHUBm2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
M"-53|#:w\ #p{8 template < typename T1, typename T2 >
?t;,Nk`jx struct result_2
"SKv'*\b {
!!6@r|. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x wfdJ(& } ;
9e;{o,r@ |+-b#Sa9 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Nog{w 这个差事就留给了holder自己。
3nq4Y'
3"HEXJMc # b3 14 template < int Order >
C:!&g~{cKi class holder;
fX
LsLh+~D template <>
RR`\q>| class holder < 1 >
SQ/}K8uZ {
'\pSUp public :
5:~ zlg template < typename T >
%~dn5t; struct result_1
qe uc^+P; {
98|1K>C typedef T & result;
gxDyCL$h3 } ;
9)F$){G]vs template < typename T1, typename T2 >
XU['lr&,W struct result_2
S>[&] {
W
Emh typedef T1 & result;
JFRbWQ0 } ;
U
d+6=Us{ template < typename T >
6m9\0)R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
meD83,L~N {
kCZ'p return (T & )r;
u\K`TWb% }
t,5AoK/NL9 template < typename T1, typename T2 >
`j6O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tB0f+ wC {
SphP@J<ONW return (T1 & )r1;
w\JTMS$ }
&61h*s } ;
-9 |)O: 4?`*#DPl template <>
@Y%i`}T%( class holder < 2 >
p13y`sU= {
^Y"|2 : public :
oPxh+|0? template < typename T >
I_`$$-| struct result_1
7Zh#7jiZ` {
9 KU3)%U typedef T & result;
u~'j?K.^ } ;
OV^?cA template < typename T1, typename T2 >
tHJahK:"k struct result_2
. N5$s2t {
SQdK`]4 typedef T2 & result;
[WR*u\FF } ;
V4<f4|IL template < typename T >
"6WE6zq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZjgfkZAS {
r#mH[|@W~ return (T & )r;
G'iE`4`2 }
#!jwn^yq template < typename T1, typename T2 >
a/~1CrYr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_ o6Zj1p {
ib(4Y%U6~ return (T2 & )r2;
7]
>z e }
~kZ?e1H } ;
a^)@}4 VpxsgCS c*V/2"
5 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> >。
Q/l388' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
239gpf]} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d?[8VfAnh )%I62<N,z return l(i, j) = r(i, j);
1[(/{CClB 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\2[ _W BWFGj return ( int & )i;
0w".o!2\U{ return ( int & )j;
{G-y7y+E 最后执行i = j;
Z"9D1Uk 可见,参数被正确的选择了。
Oz5Ze/HBN i7O8f^| 1{CVd m<9 nhB.>ReAi TdrRg''@ 八. 中期总结
N}\3UHtO 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:
$*+`;PG- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pE]s>Ta 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(+9^)No 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o[k,{`M0 Uclta KCS},X_ "IzM: e~G um p~<d8n4UH 九. 简化
03I*@jj 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
pq*4yaTT' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9{R88f?; 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
0PJ7o#}_{@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{xQ(xy +-*/&|^等
'dd[=vzK 2. 返回引用。
gYa
(-o =,各种复合赋值等
oN.#q$\` k 3. 返回固定类型。
RA:3ZV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tZN'OoZ 4. 原样返回。
z?g\w6 operator,
?[hkh8| 5. 返回解引用的类型。
*|.-y-> operator*(单目)
a(K^/BT 6. 返回地址。
]= 9^wS operator&(单目)
oedLe9! 7. 下表访问返回类型。
e`t-:~' operator[]
KqWt4{\8v` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f5vsxP)Y[ operator<<和operator>>
X/<Q3AK
}&/_ S 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。
B&z~}lL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e-YMFJtoK} 2PEA<{u template < typename Left >
XjJ[7"hs* struct value_return
z5IdYF? {
3/RNStd<L! template < typename T >
),U>AiF] struct result_1
$w
,^q+ {
kSU]~x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'>dx~v % } ;
m 3"|$0C~ ??? ;H template < typename T1, typename T2 >
+IbQVU~/ struct result_2
M>|R&v {
eW;0{P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p7]V1w : } ;
@x/D8HK2 } ;
wT^Q O^. S,^)\=v hH=}<@z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
qku!Mg {Nny.@P)H 下面我们来剥离functor中的operator()
7\ kixfEg 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gw v
s @LR :^>&* return l(t) op r(t)
^ub@Jwe return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N&-J,p~ return op l(t)
sB%QqFRP return op l(t1, t2)
vuNq7V*} return l(t) op
tF~D!t@ return l(t1, t2) op
o_on/{qz return l(t)[r(t)]
U9:I"f, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}^n346^ n_MY69W 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9*j$U$:' 单目: return f(l(t), r(t));
GGkU$qp2~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
i>=!6Hu2 双目: return f(l(t));
NT<vs"<B return f(l(t1, t2));
E@92hB4D" 下面就是f的实现,以operator/为例
z3Q#Wmv2
@1O.; struct meta_divide
I?Ct@yxhF' {
b=Oec%Adx template < typename T1, typename T2 >
I2<5#|CXpZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>sm<$'vZ/ {
-)$5[jM] return t1 / t2;
~)IiF.I b }
+:#UU;W } ;
^Qa!{9o[ xHi.N*~D 这个工作可以让宏来做:
m}o4Vr;" `w#p8vR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
31k2X81;a template < typename T1, typename T2 > \
oVja$;> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
y8CH=U[ 以后可以直接用
[X\~J &kD DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jP"l5 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
LV!<vakCK (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。。。)
HMPb%'U~ 'MY0v_ vZ/Bzy@| 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
a?ux TjLW<D(i> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Vs@H>97,G class unary_op : public Rettype
qCku
q {
0`%Ask Left l;
Rr6}$]1 public :
BoHpfx1C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E7>D:BQ\2 GLE"[!s]f template < typename T >
%e%VHHO| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ue2%w/Yo {
n(?BZ'&!O return FuncType::execute(l(t));
Gsa~zGN }
?5jq)xd2 !pAb+6~T template < typename T1, typename T2 >
8a,pDE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L@>$
Aw {
x4%1P w return FuncType::execute(l(t1, t2));
[ T!0ka }
(hFyp}jkk } ;
|h* rkLY :DoE_ w-wap 同样还可以申明一个binary_op
XAw0Nn 8D6rShx = template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G"D=ozr class binary_op : public Rettype
WI}cXXUKm0 {
caXSt2|' Left l;
&$8YW]1M Right r;
~zph,bk public :
o GN*p_g binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/+ Q3JS( l7vxTj@(- template < typename T >
tiQeON-Q_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W}aCU~ {
qEajT"? return FuncType::execute(l(t), r(t));
}(/\vTn*1 }
g=L80$1 cbaa*qoU template < typename T1, typename T2 >
$i]G'fj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AtYqD<hl: {
.-4]FGg3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bd)'1;p }
i$JN
s)I% } ;
,Aw
Z% RAB'%CY4 p4^&G/' 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
`Y_G*b.Rm 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8Ai\T_l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7-A/2/G< 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。
nR`)kORc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>vKOG@I 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。。。
#bwGDF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#$ooV1E 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
gnN"6r1 下面是修改过的unary_op
"< })X.t O
8XHaVLg3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*~0U4kw+ class unary_op
7Xf52\7n {
Kn,td:( Left l;
Ge1b_?L_ EFn[[<&><t public :
\qz! v |qz&d=> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{@ Z=b5/P oe<DP7e template < typename T >
a4\j.(w)$D struct result_1
E{BX $R_8 {
YDYN#Ob(; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l!mx,O` } ;
W^YaC
(I 8F9x2CM-[C template < typename T1, typename T2 >
ve^gzE$<I struct result_2
yS1i$[JV {
YF)k0bu&; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d<Dm( } ;
=z[$o9 %U6A"?To template < typename T1, typename T2 >
DIw9ov>k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q?>DbT6 {
7#(0GZN9h% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
se=;vp]3a }
3 #"!Hg 4 (XV)QR template < typename T >
qL4s@<|~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z rv:uEl {
o 3JSh= return OpClass::execute(lt(t));
"h-ZwL }
_p^$.\k" Jq?Fi'2F% } ;
L%jIU<?Z7 hBi/lHu' Mj`g84 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3,?LpdTS 好啦,现在才真正完美了。
"x3x$JQZy 现在在picker里面就可以这么添加了:
D)tL}X$ "!ks7:}v template < typename Right >
foUB/&Ee picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0<93i {
-9Dr;2\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
cx]H8]ch7 }
z(Z7[#. 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。
Zc'^iDAY 2Z>8ROv^X 5W0s9yD 0n}v"61q (67byO{ 十. bind
u+^KP>rM( 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。
8u%,5GV>Xr 先来分析一下一段例子
yLPP6_59$ l <p(zLR hn~btu9h int foo( int x, int y) { return x - y;}
N\|BaZ%>| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_F8THYg ( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nZ)E @ 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。
Z~F*$jn 我们来写个简单的。
H:S<O%f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]
n\]ao 对于函数对象类的版本:
3N5@<:2` P=PeWX*L<Z template < typename Func >
v*OV\h. struct functor_trait
!_FTy^@c2 {
6_:I~TTX typedef typename Func::result_type result_type;
Fv*Et-8tN5 } ;
e_"m\e#N 对于无参数函数的版本:
$01csj &u~Pp=kv template < typename Ret >
y)"rh /; struct functor_trait < Ret ( * )() >
#0PZa$kM(o {
S+"Bq:u" typedef Ret result_type;
TOhWfl; } ;
mfG m>U 对于单参数函数的版本:
IEfYg(c0U {1qr6P," template < typename Ret, typename V1 >
YmpaLZJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
JfY(};& {
S'\e"w typedef Ret result_type;
Np i)R) } ;
=?Ui(?tI 对于双参数函数的版本:
Kv2S&P|jXM YUHiD* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
SU1N*k#-o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?4oP=. {
c/igw+L() typedef Ret result_type;
7377g'jL } ;
BeN]D 等等。。。
I\x9xJ4x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
DJ*mWi. "iR:KW@ template < typename Func >
[:(/cKo struct func_return
ALV(fv$cD {
,i1BoG template < typename T >
&=MVX>[ struct result_1
N:+)6a {
\|6VGh \Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{o 2 qY|S } ;
H>W8F2VT X&kp1Ih<^ template < typename T1, typename T2 >
K7([Gc9 struct result_2
DVVyWn[ {
;b:'i&r
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5\=
y9Z- x } ;
N.H<'Q8& } ;
G |[{\ O@4 J=P=w PR]b]= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Wa7wV
9 ]<C]`W2{ template < typename Func, typename aPicker >
c#>(8#'.U class binder_1
k}p8"'O {
$dXx@6fP Func fn;
-jy0Kl/p aPicker pk;
T=)qD2? public :
!\[JWN@v d,?Tq template < typename T >
KPI96P struct result_1
3h:y[Vm#9y {
gnjhy1o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N'WC!K.e } ;
J{.UUw9Agd \1LfDlQk) template < typename T1, typename T2 >
o<%0|n_O& struct result_2
^!d0abA {
S1I.l">P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k=[s%O6H } ;
92t.@!m` -fl6M-CYX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,oh;(|= {?5iK1|}K template < typename T >
XL^05 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#CaPj:>[ {
DJ@n$G`^^ return fn(pk(t));
q[C?1Kc.z }
9O:l0
l template < typename T1, typename T2 >
x(vQ%JC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(y 7X1Qc) {
F -,chp return fn(pk(t1, t2));
tV`=o$` }
W.?/p~ } ;
E "}@SaB- : S3+UT _1&Ar4: 一目了然不是么?
9i}$245lB 最后实现bind
y:}qoT_. z-606g uBa<5YDF template < typename Func, typename aPicker >
N{S) b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|:&6eDlR {
n\l?+)S * return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&v0-$ }
m;]wKd" CpmT* 2个以上参数的bind可以同理实现。
%ACW"2#( 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。
m|B= 0Zi+x#&d 十一. phoenix
&.\7='$F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>#x[qX =uH2+9. for_each(v.begin(), v.end(),
{V2"Pym? (
]FZPgO'G do_
y'`/^>. [
'2*OrY cout << _1 << " , "
a
@2fJ} ]
[i/!ovcY .while_( -- _1),
H{vKk cout << var( " \n " )
lQHF=Jex )
X<}}DZSu a );
Ly+UY.v" _E`+0;O 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
<3x%-m+p4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
32<D9_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Qk:Lo*! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
mGj)Zrx> 5M~{MdF|. `a4&_`E,p template < typename Cond, typename Actor >
5b7(^T^K class do_while
kFWwz^x {
{h7 vJ^ Cond cd;
3W%6n-*u Actor act;
eKvr1m- - public :
0_gN]>,9n template < typename T >
)*;Tt @'y struct result_1
vKG\8+ {
>bh+!5Y0 typedef int result_type;
%7 bd}sJ# } ;
su1lv# p)yP_P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
heCM+=#~ .Q,"gsY template < typename T >
\D? '.Wo% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lD0-S0i {
D4!;*2t do
V|97; {
C~qZ& act(t);
nc k/Dw }
1@}F8&EZ while (cd(t));
<|}Z6Ti return 0 ;
`Npa/Q }
xo_STLAw } ;
rMDvnF 'K ?h6?# S)W xTE9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RW. qw4 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9efDM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
&-yRa45? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
K
{'
atc 下面就是产生这个functor的类:
p|-MwCeH SN}K=)KF# DWt|lO template < typename Actor >
S{+t>en class do_while_actor
x|0C0a\"A {
2`$*HPj+G Actor act;
gT+g@\u[ public :
a|7C6#iz$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/:4J @.eN+o9| template < typename Cond >
@ep.wW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N>H@vt~ } ;
3U@jw,K!{A rv*{[K 6VGY4j}:( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[gmov)\c 最后,是那个do_
"`49m7q1H kw#X,hP (u@:PiU/eP class do_while_invoker
o8g7wM]M {
.dlsiBh public :
+;KUL6 template < typename Actor >
6dIPgie3w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3CoZ2 {
##rkyd return do_while_actor < Actor > (act);
5^g* }
0Qt!w( } do_;
E )_n?>Ar }
{1IB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6R n?pe^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4E^ ?}_$ 最后来说说怎么处理break和continue
H0af u)$, 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。
~XTC:6ts 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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