一. 什么是Lambda
0Jr<>7Q1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&D#v0!e~x 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,
duCm+4,. l?~h_8&fT 6G],t)<A'- :nt%z0_ class filler
3-D!Z S& {
=%p{"< public :
Ycwb1e# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o hCPNm } ;
<[bDNe["? >Ko )Z&j9W {JJ`|*H$_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
*(rE< C
Qebb:y |%} ?*|- 4=Zlsp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NINiX( F)G#\r #0c`"2t&M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FW4 hqgE@ aum,bm/0J ia[wVxd ]F~5l?4u# 二. 战前分析
Gmb57z&: 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
t
+_G%tv 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
6~s,j({^ ~+F: QrXcI {mDaK&]Oh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+Muyp]_ /* --------------------------------------------- */
;&!l2 UB% vector < int *> vp( 10 );
~oI49Q&{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/zWWUl`: /* --------------------------------------------- */
+-"#GL~cC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=
N#WwNC /* --------------------------------------------- */
zV]0S o int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pP#?| /* --------------------------------------------- */
g6farLBF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O>3'ylBQ /* --------------------------------------------- */
7)T+!> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
b#M<b.R) *QVE>{ Am0$U eSZ T]xGE 看了之后,我们可以思考一些问题:
6!$S1z#wM 1._1, _2是什么?
bu.36\78 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;"3Mm$ 2._1 = 1是在做什么?
.&ZVy{uP 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。
{:Q2Itsy 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。
@l8?\^N [qz6_WOo Dj|S 三. 动工
I4hr5M3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jy?^an}#h nF-FoO98 Z6=!}a% /H)g<YA template < typename T >
iw{n|&Y#` class assignment
cA*%K[9 {
{MS&t09Wh T value;
P+/L,u public :
gSC@uf assignment( const T & v) : value(v) {}
Pzqgg43Xf template < typename T2 >
Z`W.(gua T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;KhYh S(q } ;
-nW{$&5AF lbPxZ'YO# TcC=_je460 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9#p^Z)[)- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_FV.}%W<u Rm
RV8 WJ6 ;ry{cq H|^4e class holder
+SJ aE] $ {
%[0"[ <1a public :
#yqcUbJY0R template < typename T >
bY<" $);s assignment < T > operator = ( const T & t) const
jC
oZm(bi {
M;E&@[5 return assignment < T > (t);
I9MI}0}7 }
%nIjRmqM~ } ;
oeIS&O.K M]W4S4&Y= YcI]_[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
5Ql6?UHD <[q)2 5RL static holder _1;
4@5<B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X>CYKRtb k4@GjO1"$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(X8N?tJ 而不用手动写一个函数对象。
L]VK9qB }N[sydL )*uI/E r'8e"pTi 四. 问题分析
3S,pd0; 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。
ex['{|a{ 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。
kSDV#8uZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`XD$1> 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q<1@ut 下面我们可以对这几个问题进行分析。
K,R Ia0) 6hZhD1lDG^ 五. 问题1:一致性
cr!I"kTgD 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?|
QEVjXJOt0 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A=,m YP6+o#== struct holder
ugCc&~` {
ovHbs^H% //
!xlVyt5e template < typename T >
ILQg@Jl T & operator ()( const T & r) const
n"pADTaB {
us]ah~U6A return (T & )r;
xj}N;FWo }
ED6H } ;
Q.N^1?(>k WgIVhj 这样的话assignment也必须相应改动:
a}fW3+> <sTaXaq? template < typename Left, typename Right >
T4UY%E!0 class assignment
Cr&ua|%F {
h m"B kOA Left l;
mMMu'N Right r;
464Z0C public :
n_!&Wr^CX assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bi5'- .B
template < typename T2 >
u&<LW4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
iZ58;` } ;
l"-D@]" 5E%W;$3Pb 同时,holder的operator=也需要改动:
HiWZ?G :\>UZ9h # template < typename T >
5p~Z-kU& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B<oi,S {
tpVtbh1)u return assignment < holder, T > ( * this , t);
]6nF>C-C }
}vL[N~5\ =?}'\
>G " 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)FB)ZK ; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4Qw!YI#40$ Jn&(v"_ return l(rhs) = r;
)&w\9}B: 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。
^!}lA9\gY 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)~J/,\ &K7g8x"x. template < typename Tp >
vEb~QX0~ class constant_t
rg
$71Ir {
{c$W-t):U| const Tp t;
$%jV%k public :
M_PL{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
d BJM?/ template < typename T >
3:C *'@ const Tp & operator ()( const T & r) const
MXhS\vF#m {
9|go`^*. return t;
I[R?j?$}> }
E{FN sa } ;
'Hq}h)` gKPV* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
xNx!2MrR; 下面就可以修改holder的operator=了
*BF1Sso 2^juLXc|R template < typename T >
3U}z?gP[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CfVz' {
lUp 7#q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:gR`rc! }
`=.{i}V `aC#s3[ 同时也要修改assignment的operator()
4iKT co;2s-X template < typename T2 >
\=QG6&_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
SY)o<MD 现在代码看起来就很一致了。
;mMn-+ 3< C|>#|5XaF 六. 问题2:链式操作
%xY'v$
% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F:\y#U6"J 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。
tvg7mU]l 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Yu8WmX,[ 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。
;A|6&~E0G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<|.M]]}j kQj8;LU template < typename T >
H6~QSe0l struct result_1
alq>|,\x {
I5-/KVWb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C[[z3tn } ;
q-uYfXZ{j y(q1~73s 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:
7qs[t7-h? ,,i;6q_f template < typename T >
WjA)0HL( struct ref
b]J_R"} {
&"d4J?io` typedef T & reference;
LDbo } ;
]ao]?=q C template < typename T >
\ii^F?+b struct ref < T &>
x*_c'\F| {
)EO$JwQ typedef T & reference;
4YdmG.CU } ;
/423!g0Q :CV&WP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
u|Db%)[ 2Qn%p[#n template < typename T >
`B^?Za,xN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
VD1*br^, {
KC return l(t) = r(t);
^*Ca+22xO }
af> i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
YHE7`\l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qs~;?BH& AN^;~m ^ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
K}Aaflq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(=7e~'DC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ZZ4W?);; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
m+1MoeR 最后的布局是:
^d!-IL_ Add
fa$ Fo(. / \
{At1]> Divide 5
]2v31' / \
W~gFY#w _1 3
=_TCtH 似乎一切都解决了?不。
f^ nogw<z! 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。
iS02uVmBZ 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。
Mq6"7L 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:
~uV.jh G`w7dn;& template < typename Right >
Tl 9_Wi assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{Rbc Right & rt) const
Ll&Y_Ry {
}"_S;[{d return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%vMi
kibI }
YsLEbue 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#K
]k 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。
/EWF0XV! 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。
#OG_OI 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。
1!,lI?j, 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。
HSyohP8 7 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?
}>SHTHVye 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:
WtdWD_\%Y\ ;c~6^s`2 template < class Action >
%1xo|6hm- class picker : public Action
tTC[^Dji {
b[H& vp public :
8r+R~{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
, Lhgv1 // all the operator overloaded
wS8qua } ;
nIXq2TzJ RaG-9gujI 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。
YW}1Mf=_ 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:
z[V|W .LdLm991,Y template < typename Right >
kE/>Ys@w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C S+6!F] {
*h$Dh5%P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.~C*7_ }
|VTm5.23 f |aO9w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/ [:@j+n\ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
7@MVInV9 oO!@s` template < typename T > struct picker_maker
YP+0uZ[g {
vlx
wt~ typedef picker < constant_t < T > > result;
O Y /QA } ;
ss
|<\DE+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
omY%sQ{) {
<(;"L<?D<C typedef picker < T > result;
;,4 Z5+ } ;
Rm"lRkY4I[ Q:lSKf 下面总的结构就有了:
wvsTP32] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
iiKFV>;t/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(lT
H EiX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:,6dW?mun6 至此链式操作完美实现。
bvs0y7M=' ,??xW{*| r(0I>|u 七. 问题3
Pa%XLn'5 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,)u}8ty3j NZmmO )p4 template < typename T1, typename T2 >
-Z)$].~|t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d8/lEmv[ {
\snbU'lfP return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5fSDdaO }
ok2$ p {b8!YbG 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:
!G Z2|~f9 tihb38gE template < typename T1, typename T2 >
+.mIC:9 struct result_2
,H[-.}OO {
l&^9<th typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
e*:[#LJ]C } ;
:$j!e#?= 0q>f x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
.9S 这个差事就留给了holder自己。
&X9#{:l= n +`( R]Q [p_R?2uT template < int Order >
G]=U=9ZI class holder;
=
r_&R#~GT template <>
#$e~o}(r class holder < 1 >
&B/cy<;y, {
Zj[Bm\8 public :
v$owG-_>< template < typename T >
rX{QgyY&
struct result_1
2u~0B +)K/ {
*B#<5<T typedef T & result;
Hvnak{5 } ;
Yono8M;9* template < typename T1, typename T2 >
2sk^A
ly struct result_2
Cx}
Yp- {
oy;N3 typedef T1 & result;
WIQt5=- } ;
69`9!heu template < typename T >
H7H'0C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Gg{@]9 {
4;7<)&#h return (T & )r;
>8#(GXnSt }
o.Mb~8Yu template < typename T1, typename T2 >
ec)G~?FH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I,l%6oPa {
\4bma<~a return (T1 & )r1;
0 jVuFl }
?k<wI)JR } ;
GmcxN<
N_=7 template <>
Wu2#r\
class holder < 2 >
T=A7f6` {
LrsP4G public :
`Z{;
c template < typename T >
:2
n5;fp struct result_1
r%&hiobMYs {
sYYg5vL9 typedef T & result;
BT2[@qH|qF } ;
+wY3E*hU template < typename T1, typename T2 >
}^pnwo9vV struct result_2
.[+8D= {
OV;Ho typedef T2 & result;
X6N^<Z$ } ;
4O[5, template < typename T >
k(3s^B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uY5f mM9 {
aL-V 9y return (T & )r;
D@"q2 ! }
a`~$6
"v template < typename T1, typename T2 >
'lHtz~[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OE}L})" {
49
fs$wr@ return (T2 & )r2;
<Lyz7R6 }
|*Z'WUv } ;
|/]bpG 'z qV@xEgW#r F'C]OMBE 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> >。
Yu9Ccj` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g5M-Vu 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|2
g }i\ Z@t).$ return l(i, j) = r(i, j);
}u5 Mexs 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z ,P:i$ `Rm2G return ( int & )i;
[A
yq%MA return ( int & )j;
P=KOw;bs 最后执行i = j;
L_<&oq 可见,参数被正确的选择了。
}zlvs
a+ 3 ^{U:"N0 VrQw;-rQ Wa2V Z $kZ,uvKN 八. 中期总结
:c!7rh7O 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:
kD >|e<}\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SdnqM`uFo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
aS'G&(_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rw
^^12) :uu\q7@' 1k-^LdDj nm*1JA.: {S~2m2up0L [77]0V7 九. 简化
=uKK{\+|Y 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。
RRV@nDf 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
rfXM*h 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:
HqcXP2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
KynQ<I/ +-*/&|^等
8W[QV 2. 返回引用。
B5=L</Aj =,各种复合赋值等
O)\xElu 3. 返回固定类型。
[LjYLm%< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(|(Y;%>-v 4. 原样返回。
`5O<U~'d operator,
[B+o4+K3 5. 返回解引用的类型。
u17Da9@; operator*(单目)
_@F4s 6. 返回地址。
/ (W{` operator&(单目)
!CPv{c`|qg 7. 下表访问返回类型。
l.;y`cs operator[]
Nr:%oD_G* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i._d^lR\t operator<<和operator>>
K{x<zv&, MGN*i9CE 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。
[<1i[\^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'+f!(teLz 'gI58#v template < typename Left >
t=xO12Z struct value_return
!`=r('l {
G?<L{J2"Q template < typename T >
3|/ ;`KfQ struct result_1
jdXkU {
;s9!ra:3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
X'7 T" 5! } ;
cK@O)Ko} bsP:tFw> template < typename T1, typename T2 >
0=t_a]+ struct result_2
AH`tkPd {
I"Ju3o?u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uLe+1`Y5Ux } ;
dbB2/RI } ;
hy
W4= 4JU#3 A>R ^iu 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
43,-
t_jV K*7*`6iU 下面我们来剥离functor中的operator()
5\:#-IYJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rouD"cy e%wbUr]c2 return l(t) op r(t)
[EB2o.EsO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B?#@<2*=L return op l(t)
v@Otp return op l(t1, t2)
)K8JDP return l(t) op
ir \ d8. return l(t1, t2) op
ln3x1^! return l(t)[r(t)]
(0Hhn2JA
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_L%/NXu, ~
Z%>N 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:
A`#5pGR 单目: return f(l(t), r(t));
*Ty>-aS1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CSt6}_c! 双目: return f(l(t));
1V FAfv%} return f(l(t1, t2));
m4>v S 下面就是f的实现,以operator/为例
+&(sZFW5o b[e+(X struct meta_divide
I/XVo2Ee {
G1$DVGo template < typename T1, typename T2 >
ZZ[5Z=te? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<%qbU- {
9#O"^.Z ! return t1 / t2;
"%,zB_ng\< }
J\m7U } ;
m[ifcDZ(e ;,Lq*x2s 这个工作可以让宏来做:
h8pc<t\6 hCW8(Zt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@ mtv2P` template < typename T1, typename T2 > \
B quyPG" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KhXW5hS1 以后可以直接用
X+P3a/T DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;2#7"a^ 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
:S~XE (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。。。)
@HIC i] N@tzYD|hA /vsQ <t;~ 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
J*a`qU
`=q)-y_C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+SUQRDF@i class unary_op : public Rettype
Yw?%>L {
JfKl=vg Left l;
0sV;TQt+f public :
rb`C:#j{J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e-UPu%' qI8{JcFx: template < typename T >
xCoQ>.4p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]%>;R^HY {
o] )qv~o) return FuncType::execute(l(t));
VNXB7#ry }
@105 @9F CIO&VK template < typename T1, typename T2 >
`lcpUWn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZuBVq {
@B+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
D$#=;H
, }
~l{CUQU } ;
1xT^ ,e6 Rqvm%sAi J]fjg%C2m 同样还可以申明一个binary_op
?%oPWmj} W?XvVPB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QVzLf+R~ class binary_op : public Rettype
7Py8! {
)ae/+Q8 Left l;
]9;WM. Right r;
N9,n/t public :
Y,>])R[4 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l#]Z?zW. ;v8,r#4 template < typename T >
/+02BP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'T+3tGCy+ {
P(A%z2Ql return FuncType::execute(l(t), r(t));
O3Ks|%1 }
(MJu3t
@ =_.Zv template < typename T1, typename T2 >
E$smr\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jr~76 {
!C#q return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8h;1(S)*Z }
S`"IM? } ;
0~an\4nh
gt}/C4| )Bd+jli|s 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
QJOP *<O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
G}}oeS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?$=N!>P# 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。
)M'#l<9B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}{]{`\ 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。。。
$zxCv7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
U/0NN>V 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"QGP]F 下面是修改过的unary_op
fv<($[0 f8'&(- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9Z7o?S"; class unary_op
KWN0$*4 {
ke)3*.Y%C Left l;
"o=h /q5& %"+FN2nbm public :
jf .ikxm D@O'8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8l;0)`PU ;'2y6"\Y template < typename T >
s^3t18m&1 struct result_1
gt{ei)2b {
TZ-n)rC)v typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B\Rq0N]' M } ;
]'2p"A0U IxgnZX4N template < typename T1, typename T2 >
K6!`b(
v# struct result_2
BC!l)2 {
f85j?Jm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
stoBjDS } ;
z\fD}`^8 |MTgKEsn template < typename T1, typename T2 >
uR@\/6!@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tty6 {
M(? |$$
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.t7D/_ }
HTkce,dQ /EKfL\3 template < typename T >
Dzc 4J66 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~''qd\.f$ {
X-~Q return OpClass::execute(lt(t));
^'v6
,*:4 }
o"QpV
>x j!m~ :D } ;
wF3mQ_hv:@ NjsP" ^vsOlA(4 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
P,D >gxl 好啦,现在才真正完美了。
*w>
/vu 现在在picker里面就可以这么添加了:
BjOrQAO 83;1L:}` template < typename Right >
e`#Gq0}8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nV"[WngN {
5
BcuLRId: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
fIWQ+E }
p*NC nD* 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。
*.voN[$~ q`9~F4\ -+Quw2465^ `C_#EU- 98o;_tU' 十. bind
G?>~w[#mQR 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
}wj*^>* 先来分析一下一段例子
)k29mqa` kD MS7y<s ( 9dV%#G\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
v`x~O+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^/Gjk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Mk,8v],-Tj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
kDO6:sjR7 我们来写个简单的。
fbo64$!hZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`acorfpi 对于函数对象类的版本:
:qgdn,Me 6TPcG d Z template < typename Func >
,FS iE\ struct functor_trait
SuGlNp>#qm {
A(;J typedef typename Func::result_type result_type;
bs%]xf
~D; } ;
69yTGUG3 对于无参数函数的版本:
'{6`n5:e Wu.od|t0 template < typename Ret >
If!0w
;h struct functor_trait < Ret ( * )() >
=p&6A^ {
Er{[83
typedef Ret result_type;
CdTmL{Y1 } ;
`2r21rVntf 对于单参数函数的版本:
B;W=61d e/@udau template < typename Ret, typename V1 >
Yn1 U@! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!j YV,:' {
<uv{/L
b typedef Ret result_type;
)-9|3` } ;
uVOpg]8d 对于双参数函数的版本:
ZpI _/ _%i|* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
] ^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
D8[&}D4 {
?ADk`ts~,} typedef Ret result_type;
1T}|c;fc } ;
B;1wnKdj 等等。。。
uz'beE 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1`2lTkg hn!$?Vo. template < typename Func >
r\=p.cw< struct func_return
y7,~7f!N2 {
>]C;sP template < typename T >
-!;vX
@ struct result_1
@@ZcW<Y" {
:MJBbrV
, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/ HaS. } ;
:p8JO:g9 ?7a<V+V: template < typename T1, typename T2 >
C .YtjLQP$ struct result_2
]
mP-HFl {
Q&M(wnl5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/0SPRf}p } ;
|U7{!yy%MF } ;
3P-#NL ' P-K}Y 9iS3.LCfX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pLyX9C $8_*LR$ template < typename Func, typename aPicker >
hc0VS3 k) class binder_1
fCEd
:Kr {
_}JygOew Func fn;
TTy1a:V aPicker pk;
z$;%SYI public :
lD C74g w2$HP/90j template < typename T >
?kS5=&< struct result_1
hb?
|fi {
`5GJ,*{z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uLL#(bhDr } ;
Tb{,WUJg2 UbQeN template < typename T1, typename T2 >
WWE?U-o struct result_2
vO4
&ZQ>6 {
kO2im+y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Oa@X! \ } ;
dWm[#,Q? !4oYQB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#axRg=d?K |'KNR]:
N template < typename T >
`L9o!OsQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[$H8?J {
SB
\ptF return fn(pk(t));
]]`+aF0 }
dm,b ZHo template < typename T1, typename T2 >
qRB%G<H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aG=Y 6j
G {
VQo7se1P return fn(pk(t1, t2));
7c;59$2( }
;\#u19 } ;
%o{vD&7\ \
2".Kb@= 2]4R`[# 一目了然不是么?
Po^2+s(fY 最后实现bind
n\cP17dr 88G[XkL$2 OWq~BZ{ template < typename Func, typename aPicker >
`yC
R.3+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eJy@N {
IOmIkx&`GP return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4>5%SzZT\3 }
-,5g cD K5w22L^=+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
%LVk%kz 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。
v3]q2*`G# Ir}&|"~H 十一. phoenix
j83p[qR7o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G_AAE#r` possM'vC for_each(v.begin(), v.end(),
5'z&kl0"S (
N8nyTPw do_
#Q$4EQB [
{[Yv@CpN cout << _1 << " , "
yY&(?6\{<< ]
3q1O:b^eo .while_( -- _1),
93'%aSDI% cout << var( " \n " )
h+* )
Q&F@[k );
$6'xRUx X W
tzV|e, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
b]Z@zS<8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~$Mp >ZB2W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y*7ht{B 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:fj}J)9'xW ;
9'*w=V UT^t7MY#O template < typename Cond, typename Actor >
3'.OghI class do_while
hw1ZTD:Y {
jN*A"m Cond cd;
(U7%Z< Actor act;
jR/X}XQtY public :
G&Cl:CtC template < typename T >
N?pD"re)6 struct result_1
oW/&X5 {
xH'H!
8 typedef int result_type;
s lPFDBx } ;
Pq_Il9 4Y)3<=kDG do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k|
jCc D#k>.)g template < typename T >
Ws1<Jt3/." typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jk1Up2#B {
2nEj
X\BY do
FlkAo] {
J'7){C"G$ act(t);
dmF<J>[ }
c/x(v=LW while (cd(t));
$[|8bE return 0 ;
"0/OpT7h7 }
[tBIABr } ;
tDi=T]-bt %9zcc)cP H}}t)H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#Xn#e 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
x?j&Jn_@w 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
eg,S(;VEt 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
lYZHM," 下面就是产生这个functor的类:
>ZNL
pJQ f0^s*V+ c}{e,t template < typename Actor >
tHu8|JrH+ class do_while_actor
&[s^`e {
>?tcL * Actor act;
6%yr>BFtVV public :
]XP[tLYY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vG =)bZSb"<" template < typename Cond >
z_Qw's picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|H@M- } ;
]#*@<T*[ rg P$\xn- h]zx7zt-
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?]7ITF 最后,是那个do_
6f{ c eFeeloH?e* `i.f4]r class do_while_invoker
=a {Z7W
{
}`h}h<B( public :
gB0)ec 0 template < typename Actor >
:#gz)r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O Ov"h\, {
*v8 ]99N return do_while_actor < Actor > (act);
-J[D:P.Z }
a.Mp1W } do_;
G;^iwxzhO Cu`ZgKLQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xz5=fj& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
VyI%^S
]sS 最后来说说怎么处理break和continue
%WO;WxG8^ 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。
YqDw*S{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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