一. 什么是Lambda
v&r=-}z2! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
; :T9IL 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,
a*s\Em7f L1{T
?aII pqH4w(; 5uttv:@= class filler
YmgCl!r@ {
ami09JHy public :
J.W Ho
c void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MJ\r 4n } ;
y?Onb3% ~~q}cywBk hbfsHT 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:
lLMPw}r< <sc\EK Ka.Nr@Rq*~ q#'VJA:A5& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'?8Tx&}U8 h0lu!m#\_ Um\0i;7 ~4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-dG,*0 > r)8z#W>s ^K;hn,R= tr=@+WHp 二. 战前分析
($SLb6 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4.'JLArw 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
jA<T p}$! CKd3w8; Dft%ip2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H;y}-=J+ /* --------------------------------------------- */
.`J:xL%Z vector < int *> vp( 10 );
gt@SuX!@{^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}dKLMNqPA /* --------------------------------------------- */
O,irpQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
IT&i,`cJ~F /* --------------------------------------------- */
6p m~sD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
q% EC /* --------------------------------------------- */
aS/`A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ve-8*Xa /* --------------------------------------------- */
K'Spbn!nC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
._,trb>o SH=:p^J JJ-i_5\q ,]q%/yxi 看了之后,我们可以思考一些问题:
9|3o< 1._1, _2是什么?
=:/>6H1x 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。
A{(T'/~" 2._1 = 1是在做什么?
Mpm#GdT 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。
;"@ :}_t 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。
+nQ!4 @|=UrKA N yoU2AMH2D^ 三. 动工
[pR)@$"k' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RH~sbnZ)F }p*?1N jb3.W >[Rz
<yv template < typename T >
-[$&s FD class assignment
t'aSF{% {
H"D5e T value;
L#ZLawG public :
BSDk9Oc assignment( const T & v) : value(v) {}
^IgS template < typename T2 >
~S;! T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f`J|>Vk } ;
PkJcd-> HlRAD|]\ @H+~2;B, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
.[,6JU% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#TATqzA n^Vxi;F !qw4mN 6RP+4c class holder
b^Z$hnh]S {
|*E"G5WZM public :
pyF5S,c template < typename T >
G4m4k assignment < T > operator = ( const T & t) const
PI63RH8e {
:d({dF_k;p return assignment < T > (t);
MHl^/e@ }
6ZOAmH fs } ;
HtUG#sc&`{ y;:]F|%< E*^9|Y[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
R'Eq:Rv~;^ F"=Hp4-C static holder _1;
B.6`cM^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H!. ZH(asY jN {Zw* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Qg> 0G%cXU 而不用手动写一个函数对象。
gD1+]am "Y(^F
bs Gh=<0WaF= RJ*F>2 四. 问题分析
Z8fJ{uOIL 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
8 ?" Ze( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
_25d%Ne0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V Y_f = 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ArL-rJ{} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
obYn&\6 tIp{},bQ^ 五. 问题1:一致性
e2bLkb3c 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
[9HYO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.<dOED{v }1F6?do3& struct holder
u{P~zyx {
P{Lg{I_w.B //
U$%|0@`~ template < typename T >
p_9g|B0D T & operator ()( const T & r) const
hbH#Co~o4# {
"8?TSm8 return (T & )r;
:Dj#VN }
-~}
tq] } ;
wsI5F&R, UFIjW[h 这样的话assignment也必须相应改动:
L&'l3| b@!:=_Mr template < typename Left, typename Right >
DU`v J2 class assignment
)6 k1 P {
Y!it!9 Left l;
*k4+ioFnKE Right r;
jNIUsM8e public :
_{mJ.1)V; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8
#Fh> template < typename T2 >
8UYJye8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a-:pJE.'p } ;
M_; w%FV e lay
=%) 同时,holder的operator=也需要改动:
CZ2iJy pW7kj&a_. template < typename T >
~Zu}M>-^c, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l<Lz{)OR {
Qj:{p5H' return assignment < holder, T > ( * this , t);
rXuAixu!t }
_\!0t @~hz_Nm@8 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。
%^T!@uZr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sjcQaF`= l)H9J]
return l(rhs) = r;
h)P]gT0f/ 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。
cT I,1U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tbY SK E::<;9 template < typename Tp >
m qpd class constant_t
dhs#D:/{9 {
y6\ [1nZ const Tp t;
UFos
E|r: public :
BjN{@aEO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ThbP;CzI# template < typename T >
rrYp'L const Tp & operator ()( const T & r) const
F-$Kv-f {
A=W5W5l(> return t;
z}D#WWSxf }
a~6ztEhGm } ;
FRc |D u^!&{ q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
aam1tm#Q 下面就可以修改holder的operator=了
#.~.UHt g:;Ya?5N template < typename T >
b5[f 5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s!NisF
{
.\)--+( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,b.kw}k }
$+iu\MuX Q.*'H_Y 同时也要修改assignment的operator()
G[vUOEU~O AUu5g template < typename T2 >
W6)dUi
:" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/E;;j9 现在代码看起来就很一致了。
anpJAB:1 5f/@:~ 六. 问题2:链式操作
gD,A9a(3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A>H*`{} 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
3zk:59 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
wVlSjk 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
nl.~^CP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{K< ~
vj; ](]*]a4ss template < typename T >
3we.*\2$ struct result_1
|2WxcW]U.% {
/QV [N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cw*(L5bu } ;
rE!G,^_{ V]+o)A$ 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:
ru#T^AI*^ tn(f rccy template < typename T >
aOaF&6'j struct ref
v=dKcruR: {
p_D
on3 typedef T & reference;
m$j
n5: } ;
1\M"`L/ template < typename T >
2&zn^\%" struct ref < T &>
NN31?wt {
MYur3lj%_ typedef T & reference;
_|Y.!ZRYP } ;
b'1/cY/! Dx p> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+&&MUT{
3 /1[}G! template < typename T >
^bZ<9} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;m2"cL>{l {
<k!mdj) return l(t) = r(t);
hfl%r9o }
*K0j5dx 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
S,d ngb{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[Gh%nsH <lg"M;&Ht 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
eG[umv.9b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i'eYmm96Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%XDip]+rb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*SMoodFBS 最后的布局是:
sWojQ-8} Add
1@1+4P0NF[ / \
Z
L6~Eut Divide 5
GlV-}5W / \
!ch[I#&J- _1 3
A{{q'zb! 似乎一切都解决了?不。
2V=FWuXC" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
j?Jd@(*y$ 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。
s)`1Rf 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:
+Y.uZJ6+ s%S_K template < typename Right >
+ !E{L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
47(1V/r Right & rt) const
Le#E! sU {
mZ& \3m= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cx1WGbZ }
%BKR} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
J1u@A$4l? XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
[][:/~q! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
H(DVVHx 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
k:+)$[t7 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。
5@r_<J<> 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?
hVt+%tmNy 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:
`Q(]AGI2 R;Gl{ template < class Action >
0.{oA`5N class picker : public Action
@88z{ {
E=tx.h4xG~ public :
0x9F*i_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
8n. "5,P // all the operator overloaded
0[$Mo3c+' } ;
x":Bw;~ nV,{w4t+ 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。
P/1UCITq} 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:
v[3hnLN% < 4EB|@E template < typename Right >
0u&?Zy9& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#QyK?i* {
j
O5:{% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r* /XB0 }
Gad2EEZ%0 %\zCOfN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ow .)h(y/ 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。
+<9q]V ]Buk9LTe template < typename T > struct picker_maker
,h(f\h(9 {
MIXrLh3 typedef picker < constant_t < T > > result;
v BeU } ;
YV _I-l0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*a0I Z {
z1@sEfk> typedef picker < T > result;
.X=M! } ;
VOF:+o@. )]>Y*<s } 下面总的结构就有了:
4U y>#IL 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。
&+w!'LSaD 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。
'/qe#S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q$2taG} 至此链式操作完美实现。
WSB|-Qj}W fz?Wr: I u1|Y;* 七. 问题3
eiSO7cGy 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ud(d Wj-/ [j+0EVwB template < typename T1, typename T2 >
K|J#/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<x;[ H% {
c$SxDYG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2Lu{@* }
n,'AFb4AF )Jjw}}$}Y 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:
Yw1q2jT z^GGJu%vjr template < typename T1, typename T2 >
(i~%4w= struct result_2
n\)f.}YD8d {
7X3l&J2C4l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$MEbePxe } ;
c94PWPU UY& W] 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?
$gtT5{"PN( 这个差事就留给了holder自己。
; 8x^9Q gR6T]v 0QSi\: 1f template < int Order >
LZbHK.G= class holder;
R =c template <>
[0
f6uIF class holder < 1 >
Xwq2;Bq {
<6@NgSFz' public :
u=i^F| template < typename T >
%;B'>$O struct result_1
2/gj@>dt {
/PuWJPy; typedef T & result;
;+Kewi;< } ;
cmLu T/oV template < typename T1, typename T2 >
T:n^$RiT struct result_2
L}pFb@ {
s-DL=MD typedef T1 & result;
*iN]#)3> } ;
v2z/|sG template < typename T >
TZ]Gl4@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_NN{Wk/3w {
Re ur#K return (T & )r;
W8rn8Rh }
! \Kh\ template < typename T1, typename T2 >
!|QeYGnq6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
At|tk {
5Rp2O4Z return (T1 & )r1;
cO+`8`kv }
WU@,1.F: } ;
~ZC=!|Q# by[(9+/z$ template <>
?wY.B class holder < 2 >
];]EK6dzG {
|0 %UM} public :
8TvPCZ$x template < typename T >
73`UTXvWU struct result_1
uV:;y}T^Z {
aE$p;I typedef T & result;
6&T1
ZY` } ;
oOz6Er[KO template < typename T1, typename T2 >
<K'gvMG[ struct result_2
R>q'Y mu~ {
I@+<[n2 typedef T2 & result;
ylJlICK } ;
tB7aHZ| template < typename T >
xFnMXht typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ITiw) M {
Ymvd=F return (T & )r;
5+Ut]AL5 }
V [>5 template < typename T1, typename T2 >
vX%gcs/@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M
XQ7%G {
&YMj\KmlSg return (T2 & )r2;
O}V2>W$ }
w{IqzmPiH } ;
t|lv6-Hy9 Bnv%W4 q<7n5kJ~ 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> >。
}OFk.6{{&v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
NKrk*I"G 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Lf9h;z># 1[ Pbsb return l(i, j) = r(i, j);
+`FY 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@pz2}Hd| ,sK-gw return ( int & )i;
b"b!&u return ( int & )j;
3u<2~!sR 最后执行i = j;
jF8ld5|_| 可见,参数被正确的选择了。
?1sY S k6\c^%x WYL.J5O fkM4u<R^ J/Li{xp)Lg 八. 中期总结
VM`."un] 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:
T5)?6i-N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J2rH<Fd[up 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+zvK/Fj2q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4M}/PoJ UpbzH(?# QB3AL;7 YeVhWPn@ "2-TtQV! R.@GLx_zpQ 九. 简化
l_WY];a 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。
Qi M>59[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:>=,sLfJ 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:
"q8wEu,z[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n~Ix8|S h +-*/&|^等
_"n4SXhq 2. 返回引用。
EifYK =,各种复合赋值等
@Hzsud 3. 返回固定类型。
Oqyh{q%] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G>b1No3%k 4. 原样返回。
@)}U\= operator,
{|cA[#j# 5. 返回解引用的类型。
p\ASf operator*(单目)
!**q20-aP 6. 返回地址。
\hz)oC operator&(单目)
eUl[gHP 7. 下表访问返回类型。
S}<(9@]z operator[]
.s+e
hZ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|Z<adOg operator<<和operator>>
E?-K_p 5g=" # 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。
,xiRP$hGhh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
uBM1;9h oq|K:<l template < typename Left >
,i}"e(f struct value_return
0
[s1!Cm!i {
eK`tFs,u template < typename T >
?FLjvmE9 struct result_1
$]_=B Jyu {
~DSle 3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*]rV,\z: } ;
E^rN) Ruf*aF( template < typename T1, typename T2 >
It4F;Ah struct result_2
:r\<DVj {
giPyo"SD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zd}"8 } ;
v;OA hF r| } ;
!({[^[! n4ISHxM L
U7. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]UNmhF!W>u B%,0zb+-L 下面我们来剥离functor中的operator()
Z$q}y
79^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ft07>E$/Q^ F:n7yey return l(t) op r(t)
D;Z\GnD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v"^G9u return op l(t)
U+\\#5$ return op l(t1, t2)
v
+7<} return l(t) op
P:Bg() return l(t1, t2) op
\E n ^Vf return l(t)[r(t)]
bkV_ ^8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ygg+*z
XXO
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:
/W fpA\4S 单目: return f(l(t), r(t));
q>,i `* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;0 ,-ywK 双目: return f(l(t));
Ug/b;( dJ' return f(l(t1, t2));
6L8wsz CW 下面就是f的实现,以operator/为例
hivWQ$6% U1I2+;"#A struct meta_divide
"I
u3&mc {
%?K'egkp template < typename T1, typename T2 >
f`T#=6C4| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K1jE_]@Z {
xM[m(m return t1 / t2;
dtJ?J<m} }
?8pR RzV$ } ;
m#ID%[hg$ t}+P|$[ 这个工作可以让宏来做:
{ZB7,\ 2Lm.;l4YO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ww:,O48% template < typename T1, typename T2 > \
\Gg6&:Ua static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[8[g_ 以后可以直接用
uvi+#4~G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8do-z"- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
F8KSB"!NR (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
`5:b=^'D/ oUoDj'JN{ JZB7?@h% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
CKCot M]
7# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'b~,/lZd class unary_op : public Rettype
Q3T@=z2j% {
f<?v.5($ Left l;
q-}qrg public :
R ` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]2Zl\}GwY "2# #Fcu= template < typename T >
Dn~c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*>
LA30R*v {
m7!Mstu return FuncType::execute(l(t));
p?PK8GL }
OO#_0qK gM>geWB< template < typename T1, typename T2 >
,v ,#f
. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vY)5<z& {
lub_2Cb|j return FuncType::execute(l(t1, t2));
_Oc5g5_{ }
9X/]O<i,Es } ;
e*)*__$O $raq,SP O3 NI 同样还可以申明一个binary_op
4 ))Z Bq? {#y~ Qk;T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%[B^b)2 class binary_op : public Rettype
ur\<NApT; {
z>lIZ} Left l;
h>k[ Right r;
_3%eIyk4T public :
V$0mcwH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Uhs/F:E[A tzJ7wXRr template < typename T >
aGBUFCCa typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u43W.4H13 {
[|A;{F# return FuncType::execute(l(t), r(t));
H Q :Y: }
4g+Dp&U =aB c.PJ^ template < typename T1, typename T2 >
"o)jB~:L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i+90##4<? {
qf
T71o( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
WF] |-)vw }
ghGpi U$ } ;
pF/s5z q{Ao
j 2:oAS 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=!7PB_\| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%\^VxM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
L;h|Sk]{ 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。
CFXr=.yz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B@k2lHks( 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。。。
56o(gCj?y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q2qT[aD, 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)
*Za'^ Z2 下面是修改过的unary_op
AcP d(Pc P](/5KrK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.no<#l class unary_op
O!se-h5mW8 {
MFeY}_d< Left l;
fU<_bg = IJ}b=: public :
r17"i.n gz#2} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AZ>F+@ d S-5O$EnD template < typename T >
i0nu5kD+d struct result_1
?t)Mt](" {
a(IUAh*mO typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~^bf1W[ } ;
BdrYc^?JL] (<2!^v0.M template < typename T1, typename T2 >
y!8m7a struct result_2
E(F?o.b {
jP#I](\eG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pz= /A } ;
K;7ea47m N {X5G template < typename T1, typename T2 >
ra;: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4s9qQ8? {
jr(|-!RVMN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
v,|jmv+: }
>-,$ {4 {X`$ template < typename T >
vM?,#:5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<ivq}(%72 {
v]\T&w%9 return OpClass::execute(lt(t));
ioBYxbY` }
^+w1:C 5 v:"Y } ;
l}@C'Np %/2OP &1< l?A~^4(5a/ 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
[]doLt;J 好啦,现在才真正完美了。
D@ %!|: 现在在picker里面就可以这么添加了:
%$_Y"82 O{p7I& template < typename Right >
e(I;[G +%, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/ hg)=p {
r{{5@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@6M>x=n5 }
xFcW%m>9C 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。
):\+%v^ 5?A<('2 `(r0+Qx yU>ucuF T|p%4hH 十. bind
LJA
uTg 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。
:Wihb#TO) 先来分析一下一段例子
_yp<#q] M?5v oV* Ej $.x6: int foo( int x, int y) { return x - y;}
U8{^-#(Uz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_hgGF9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~x[(1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
GL _hRu 我们来写个简单的。
J|
1!4R~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`YY07(% 对于函数对象类的版本:
FE1'MUT_ Y.q$"lm7k template < typename Func >
cqaq~ struct functor_trait
OepQ Z|2 {
Gzp*Vr typedef typename Func::result_type result_type;
[b3$em<^JV } ;
7Y)i>[u3 对于无参数函数的版本:
Wngc(+6O& _q4Yq'dI template < typename Ret >
y Ni3@f struct functor_trait < Ret ( * )() >
hY/qMK5 {
Kpkpr`:)] typedef Ret result_type;
9VMk? } ;
pd|l&xvka 对于单参数函数的版本:
- _~\d+>w TEla?N template < typename Ret, typename V1 >
^x Z=";eq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Uu|2!}^T {
4b+_|kYb typedef Ret result_type;
VR'zm\< D } ;
i*8j| 对于双参数函数的版本:
l3+G ]C&< ]z]=?;ty% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\TLfLqA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t>Yl=79, {
ix38|G9U typedef Ret result_type;
qeC^e}h } ;
oN)I3wO$ 等等。。。
3[@:I^q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2Sk hBb=d |"[;0)dw^ template < typename Func >
VtMnLFMw struct func_return
$
nMx#~>a {
7q:;3;"9 template < typename T >
>}/T&S struct result_1
?BbEQr {
);?tGX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q[FDk63;w } ;
wc#k@"2AZb r*ziO#[ template < typename T1, typename T2 >
[ {HTGz@( struct result_2
;Aheeq746 {
\mZB*k)+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lk`|u$KPz } ;
)` S5>[6 } ;
L8oqlq(
9 UG vUU<N|N ,Xg^rV~] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V bNN1'a- F&C< = l\X template < typename Func, typename aPicker >
Ur ol)_3X class binder_1
`)kxFD_bH {
:2+z_+k}< Func fn;
3#aLCpVla aPicker pk;
^5)=)xVF public :
{E}D6`{ xTqP`ljX template < typename T >
7jr+jNsowj struct result_1
hu7oJ H {
2@Q5Ta#h typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nfv`
)n@ } ;
OB++5Wd i>C%[dk9 template < typename T1, typename T2 >
_n4_;0 struct result_2
i2-]Xl {
=4L%A=]` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`-Tb=o}. } ;
@:@5BCs< CYsLyk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%s ;5 s2F[v:|Wq template < typename T >
B,` `2\B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o=PW)37> {
AG#Mj(az! return fn(pk(t));
/g8nT1k }
muDOY~. template < typename T1, typename T2 >
o)Px d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R?dMM {
^)'D
eP/ return fn(pk(t1, t2));
4F<was/ }
ScQ9p379 } ;
.bRtK+}F# E 0OHl jw/@]f;N 一目了然不是么?
m63>P4h? 最后实现bind
hpq\ G @]n(\7Y 'R#MH template < typename Func, typename aPicker >
]ki) (Bb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<e wcWr {
2Ky|+s[`[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{bC(>k|CQ }
fP- =wd .Q{VY]B^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
;y)3/46S 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。
<-gGm=R_ $ V0*MY{x#S 十一. phoenix
KI].T+I Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@PK
1 iQgr8[
SFf for_each(v.begin(), v.end(),
+(`.pa z@ (
%WqUZ+yy do_
"|N0oEG& [
#WE
lL2& cout << _1 << " , "
i3)7Qa[ ]
|Qpd<L .while_( -- _1),
HIvSh6|0p cout << var( " \n " )
=AF;3 )
qWXw*d1] );
^`RMf5i1m '#yIcV$ 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:
aU#r`D@0 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
!,sQB_09C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'oM=ZU8wo 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NFG~PZ`6R YpG6p0
nd 67||wh.BU template < typename Cond, typename Actor >
umpa!q}; class do_while
B"`86qc {
d6zq,x!cI Cond cd;
m6@;!*Y Actor act;
\ >#y*W< public :
Z4{N|h? template < typename T >
T:!H^ struct result_1
sdKm@p|/| {
[vnxp/v/< typedef int result_type;
>
lI2r} } ;
/8,cF7XL* II\}84U2
. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?9T,sX: R[#B|$ template < typename T >
Ss1&fZoj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&O5&pet {
fAR6 do
}{[p<pU$C {
++!0r['+> act(t);
Smd83W& }
R0nUS<b0 while (cd(t));
,0?3k return 0 ;
qg*xdefQ% }
xj5MKX{CJT } ;
DtZ7UX\P bOr6"nn hy3?. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
I@1VX5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
:Yi 4Ia 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
"msPH<D 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
j,1cb,}=^ 下面就是产生这个functor的类:
T+:GYab/ Lp+?5DjLT oP:OurX8V template < typename Actor >
J$(79gH{ class do_while_actor
n ,@ge {
l HZ4N{n Actor act;
-(E-yCu public :
Q.fD3g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|KSoS#Y WaiM\h?=# template < typename Cond >
=[)2DJC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<}%gZ:Z6g } ;
|jKFk.M 2p*L~! iM B^j(Fq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WmblY2 最后,是那个do_
:x!'Eer
n )r
XUJ29. <fDbz1Q;l class do_while_invoker
Fn;Gq-^7@ {
rWp+kV[Ec> public :
:ZXaJ! template < typename Actor >
|+1k7S, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I.1(qbPkF+ {
@[;$R@M_3 return do_while_actor < Actor > (act);
OuB[[L }
9hhYyqGsO } do_;
py\/m] wNl "y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8]J lYe 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
GJBMaT 最后来说说怎么处理break和continue
K3`48,`?wA 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。
%:Zp7O2UB' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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