一. 什么是Lambda
{rQSB;3 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6#sd"JvtQ 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,
L&[uE;ro Fa}3UVm M2UF3xD jf_xm=n class filler
d5/x2!mH8 {
dQD YN_ public :
hn: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-O.q$D=as } ;
|7$Fr[2d &xKln1z' rJ2yi6TB\ 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:
Eiqx1ZM OhC%5=a7 Z`L-UQJ. huj 6Ysr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9ihB;m'C) H_*;7/& JI TQ3UL:W 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vrr&Ve {Kn:>l$*7 xign!= aS
]bTYJ' 二. 战前分析
z8HOig? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2g>4fZ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
a[Pyxx_K :#CQQ*@ wc&%icF*cr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MHh>~Y(h /* --------------------------------------------- */
]njObU)[zr vector < int *> vp( 10 );
F` /mcyf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=o g5Mh, /* --------------------------------------------- */
U ?vG?{A sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
T#ktC0W]h /* --------------------------------------------- */
`zQ2i}Uju int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`a$-"tW~j /* --------------------------------------------- */
drr
W?U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
JQ-O=8] /* --------------------------------------------- */
s&T"/4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
/oA=6N#j Q-scL>IkCb ={HYwP; &NvvaqJ 看了之后,我们可以思考一些问题:
iUNlNl ? 1._1, _2是什么?
CC?L~/gPN 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。
${(c`X 2._1 = 1是在做什么?
k!9LJ%Xh 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
AoL2Wrk]\B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
P0R8
f H0!W:cIS;l ;,d^=:S6@ 三. 动工
F+%6?2J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s8i@HO (jR7D"I "])yV
--t"X<.z template < typename T >
ccUI\!TD{/ class assignment
Y9YE:s {
kU*Fif T value;
??X3teO{ public :
<4l;I*:2& assignment( const T & v) : value(v) {}
[SnnOq Ww template < typename T2 >
wrORyj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z/Vb _ } ;
Me*woCos' ~"eQPTd XsOz
{?G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@-^jbmu^
P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L?aaR%6# ]@Gw$ #0;H'GO?c ;|C[.0;kgv class holder
Sbf+;:D {
UEm~5,>$0 public :
-w>2!@8 template < typename T >
;M)l7f assignment < T > operator = ( const T & t) const
Qyh_o {
VLLE0W _] return assignment < T > (t);
d&N[\5q }
{*#}"/:8K } ;
%jS#DVxBR S,I|8
YE #YABbwH 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
u~JCMM$ hxt,%al static holder _1;
g}uVuK;< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
WTlR>|Zdn **RW
9FU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bcVzl]9 而不用手动写一个函数对象。
71g\fGG\
-#TF&- -XbO[_Wf
{pzu1* 四. 问题分析
5V"Fy&}: 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。
$|0?$U7! 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。
L%hVts' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1Tb'f^M$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3U.?Jbm-8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
tTX@Bb8 ( E8(np 五. 问题1:一致性
ZUkrJ' 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?|
e*nT+Rp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.u<i<S F9N/_H*+ struct holder
Cp`>dtCd {
=1:dKo8 //
I;=HXL template < typename T >
.aA8'/ T & operator ()( const T & r) const
4>JDo,AWy {
D&)w =qIu return (T & )r;
|i/Iv }
|I0O|Zdv } ;
Q&JnF`* U]8 @ 这样的话assignment也必须相应改动:
Ao2m"ym 49e~/YY template < typename Left, typename Right >
equ|v~@y class assignment
r[u@[ {
Nt>wzPd) Left l;
sKIpL(_I$ Right r;
2r0u[ public :
bD: yu assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1@i 8ASL template < typename T2 >
ptA-rX. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ts~MkO } ;
s#nd:$p3 +"~~;J$ 同时,holder的operator=也需要改动:
}3}{} w0Y \!]Zq#*kH template < typename T >
4R;6u[a]u assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|afzW=8' {
[~%\:of70n return assignment < holder, T > ( * this , t);
Za5bx,^ }
~_;x o?@ba yjq~O~ 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。
.lcI"%> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ox}LC,! kS\A_"bc return l(rhs) = r;
KRL9dD,& 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。
SK>*tKY
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y[\ZN qi ;X_\v template < typename Tp >
vvsQf% class constant_t
a4B#?p {
L,KK{o|Eq const Tp t;
=9LeFrz public :
Ah|,`0dw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8/tvS8I#y template < typename T >
_NkVi_UX const Tp & operator ()( const T & r) const
9=-d/y? {
2X=
pu.;F return t;
Zn-F !Lsv }
s}O9[_v } ;
ya*KA.EGg '`+GC9VG 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
xUKn
下面就可以修改holder的operator=了
nc0!ag C2Pw;iK_t template < typename T >
1TuN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_xHEA2e! {
:X66[V&eH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u4W2{ }
"1#piJ ~boTh 同时也要修改assignment的operator()
[q<Vm- pyf/%9R:d template < typename T2 >
}uCC~ <^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&idPO{G 现在代码看起来就很一致了。
%GY U$aA U|NVDuo{{x 六. 问题2:链式操作
K<_bG<tm_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@N?u{|R:d 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7Zf
*T 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
8
<~E;: 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
;QiSz=DyA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d/m.VnW 6dzY9 template < typename T >
C
`>1x`n struct result_1
S(c&XJR {
GJ3@".+6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pKxq\U } ;
)PU_'n=> ~0^d-,ZD5 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
h"/y$ 0fpxr` template < typename T >
{e1akg. struct ref
:M |<c9I
{
qZcRK9l]F1 typedef T & reference;
mfI>1W( } ;
[ITtg?]F template < typename T >
ZbZCW:8>k struct ref < T &>
Pf 4b/w/ {
wB~5&:]jr typedef T & reference;
{]F};_ } ;
?JinX'z qi&;2Yv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
C.& R,$ @gn}J' template < typename T >
fBi6%
#
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Rl%?c5U/$ {
: }q~< return l(t) = r(t);
_UqE
-+& }
nKO4o8js{{ 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。
D=0^"7K 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
m"r=p "6<L)
8 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
:O~*}7G _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3O'6 Ae _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)Gu:eYp+` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$&C~Qti|G 最后的布局是:
L2L=~/LG
Add
T08SGB] / \
gZ^'hW-{ Divide 5
p;Lp-9H\33 / \
4|]0%H~n6 _1 3
[|&V$ 似乎一切都解决了?不。
9c}mAg4 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。
a9"1a' 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。
KcK,%!>B 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:
k|SywATr ~kJ}Z<e template < typename Right >
Q ,`:RF3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0?{Y6:d+ Right & rt) const
qSg=[7XOO {
4dgo*9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aYBc)LCd }
s9p~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BKfkB[*F 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。
w|AHE 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。
p /x] 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。
WkF60'Hf 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。
y;r{0lTB 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?
`>
:^c 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:
\D<w:\P a
St template < class Action >
]c=nkS class picker : public Action
H E'1Wa0r {
?uBZ"^' public :
_?YP0GpU picker( const Action & act) : Action(act) {}
dYn<L/# // all the operator overloaded
*wd@YMOP } ;
xaSg'8- .Z0$KQ'iy Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
a*g7uaoP 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
{j!jm5 ?e. Ge0& template < typename Right >
AB1.l
hR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*\M$pUS{ {
Ul`~d
!3zH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P#ro;3S3y }
K4[XP]\jr ;GjZvo Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
: =J^ "c 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。
D J:N !SxZN d v template < typename T > struct picker_maker
K*]^0 {
0?0$6F typedef picker < constant_t < T > > result;
.GM}3(1fX` } ;
_x&fK$Y)B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:1Y *&s {
nz}}m^-j typedef picker < T > result;
bFv,.(h' } ;
U^@8ebv E;>BcPt5 下面总的结构就有了:
O9_S"\8]@ 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。
7F;dLd' 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。
~*-%tFSv picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
' thEZ 至此链式操作完美实现。
"8%z,lHw @8;0p Ug1[pONk 七. 问题3
\(.])I>)eh 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。
@8jc|X<A IcDAl~uG template < typename T1, typename T2 >
="<S1}. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$X;wj5oj {
waYH_)Zx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dPtQ
Sa }
1;Q>B>6 B/n/bi8T 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:
RhPEda2 :9=J=G* template < typename T1, typename T2 >
CB1AL]|3 struct result_2
L(
B(x>w {
33*NgQ;&~' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$h()%C7s } ;
p ^(gXzW { yvKUTq` 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?
#dKHU@+U" 这个差事就留给了holder自己。
KkF3E*q\H /;K?Y#mf~j M.loG4r! template < int Order >
>JWW2< class holder;
UojHlTg#bT template <>
f5droys9 class holder < 1 >
Og8'K=O# {
|K jy4.2 public :
2^TJ_xG~ template < typename T >
=64%eF struct result_1
[|NgrU_. {
+=qazE<:0 typedef T & result;
fK'qc L } ;
2 ~zo)G0 template < typename T1, typename T2 >
gEBwn2 struct result_2
I {o\d'/ {
w2mL L?P typedef T1 & result;
7H=^~J } ;
7ql&UIeQ template < typename T >
Q~L"Mr8>V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vA(')"DDT {
kV mJG# return (T & )r;
S(b5Gj/Kd }
OGC|elSM template < typename T1, typename T2 >
(ru9Ke%Dx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?Ww\D8yV& {
qU/,&C return (T1 & )r1;
sY#iGEf }
G|"`kAa } ;
GkutS.2G# 2Y+8!4^L
a template <>
N)0I+>, ^ class holder < 2 >
yU"'h[^ {
;?A?1q8* public :
T&5dF9a template < typename T >
@rh1W$ struct result_1
%~ ROV>& {
ST^@7f_ typedef T & result;
%NI'PXpI } ;
N;.cZp2 template < typename T1, typename T2 >
NUclF|G struct result_2
Ju~8C\Dd {
BwN>;g_ typedef T2 & result;
gkN|3^ } ;
];|;") #= template < typename T >
BU|bo") typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#CM^f^* {
j+p=ik return (T & )r;
=}G `i** }
j(8I+|| template < typename T1, typename T2 >
g[W`4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&;)6G1X1 {
_*.Wo"[%[X return (T2 & )r2;
e?&4; }
l*l(QvN_ } ;
LAoX'^6 Q>FuNdUk L'>t:^QTh 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> >。
(:p&[HNuN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
P9wx`x""k 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+bj[. `_+j+ return l(i, j) = r(i, j);
lIN`1vX( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zqq$PaH* xV
h-Mx+M return ( int & )i;
[}/\W`C return ( int & )j;
S"Q$ Ol" 最后执行i = j;
oXR%A7 可见,参数被正确的选择了。
o,fBOPIN ^c9~~m16+ *d,u)l :S 9tnW:Nw~ D;VFMP 八. 中期总结
=a_B' ^`L 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:
w:}RS.AK 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tXocGM{6C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=;1MpD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^[d|^fRH Q e/?>6'6 5 YdI|xu>0A^ 4Qr16,Us GlDl0P,*r vM}oxhQ$n 九. 简化
!5~{?sr> 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。
6m$,t-f0b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nl 7=Nhh 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:
o
<lS90J 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
k++Os'hSEY +-*/&|^等
(wNL,<%~ 2. 返回引用。
N[~"X**x =,各种复合赋值等
/^E2BRI 3. 返回固定类型。
OG_2k3v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O; qerE?i` 4. 原样返回。
X9f!F2x operator,
Q<y&*o3YF| 5. 返回解引用的类型。
eeuTf operator*(单目)
%#rH~E 6. 返回地址。
3N) bJ operator&(单目)
+3
2"vq)_ 7. 下表访问返回类型。
Og`6>?>97 operator[]
zL@ZNH 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pZ/aZg1Ld operator<<和operator>>
t`
R#pQ /{. 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。
bP`.teO\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<Gy)|qpK[ "%aJ'l2 template < typename Left >
yIwAJl7Xf struct value_return
3|Q:tt'|# {
"8Ud&o template < typename T >
b7It8 struct result_1
Y5~_y?BX {
nlsQf3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'3f"#fF6 } ;
21$YZlhJ ,X&lVv# template < typename T1, typename T2 >
?qviJDD|f struct result_2
`e
t0i. {
a;Q6S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-<gGNj.x- } ;
|0?h6 } ;
Y~T;{&wi ;Cdrjx slV+2b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
DiyviH +$:bzo_u 下面我们来剥离functor中的operator()
CT@JNG$<" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.kSx>3 @N`) Z3P+ return l(t) op r(t)
Y!LcS48X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
d v@B-l; return op l(t)
V:rq}F} return op l(t1, t2)
**V^8'W< return l(t) op
">}l8MA return l(t1, t2) op
y K~;LV return l(t)[r(t)]
a %"My;8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
dnVl;L8L3 @,D 3$P8} 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!8,e+% 单目: return f(l(t), r(t));
)8ejT6r return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
48CLnyYiF 双目: return f(l(t));
7hq*+e return f(l(t1, t2));
q/Dc*Qn
m 下面就是f的实现,以operator/为例
hPhNDmL#3 `MAluu+b struct meta_divide
>-YPCW {
CwQgA%)!i template < typename T1, typename T2 >
d]0.6T1[K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k=2]@K$% {
*hVW>{a return t1 / t2;
lBS!=/7 }
D!kv+<+ } ;
8BC F.y JPQ[JD^] 这个工作可以让宏来做:
W is_N3M 'v.i' 6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$9dm2#0d template < typename T1, typename T2 > \
)cnB>Qul static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$\l7aA5~ 以后可以直接用
TTaSg\K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#(C2KRRiA 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
HDUtLUd (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。。。)
Ml` f+$ EOu\7;kE9 6CBk,2DswI 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
L;=:OX0 [pOQpfo\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m5lMh14E class unary_op : public Rettype
RwMK%^b {
hM")DmvB4 Left l;
6'UtB !gr public :
:B?XNo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oR>o/$z$)g ;/#E!Ja/u template < typename T >
nj99!"_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J&w%lYiu5 {
K^bzZa+a return FuncType::execute(l(t));
E]` ) }
jy`jxOoG~Z F|q-ZlpW- template < typename T1, typename T2 >
r-
0BLq]~{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i|PQNhUe {
AK\X{>$a! return FuncType::execute(l(t1, t2));
jZu">Eh, }
YHN@?}T() } ;
a<l(zJptG qt5CoxeJ O7|0t\) 同样还可以申明一个binary_op
Kl<qp7o0 :9N~wd template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A6Ttx{] class binary_op : public Rettype
w*[i!i {
"/Fp_g6#: Left l;
_V6jn~N Right r;
lj$\2B public :
[OBj2= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1TbY,3W VyH'7_aU template < typename T >
y6ntGrZ}$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^OKCvdS {
Szrr`.'] return FuncType::execute(l(t), r(t));
8MgoAX,p }
)tGeQXVhbJ cUssF%ud] template < typename T1, typename T2 >
\D(6t!Ox typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GGk.-Ew@ {
U.<';fKnT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!_rAAY }
[=079UN-X } ;
a9PSg/p _?&$@c 4jefU}e9# 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Reca5r1O 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zK893) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R'f|1mt 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`9rwu:3i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@Ong+^m|PC 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5qtZ`1Hq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q{6Bhx *> 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ss'#sPX 下面是修改过的unary_op
:U!kn b"/> p%~#~5t, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8#NtZ class unary_op
YKq, `7"% {
r=6-kC!T9 Left l;
62K7afH T{v(B["!$ public :
cmF&1o3_ o
%sBU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
q
y73 @G< J+pm template < typename T >
8B;wn<O struct result_1
@ qWgokf {
w1B!z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[YG\a5QK } ;
@ SaU2 n[ip'*2L template < typename T1, typename T2 >
E>f+ E8? struct result_2
B9pro%R1Bo {
j+AAhn typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d;O16xcM/ } ;
GlYNC&,VL -C]RFlV template < typename T1, typename T2 >
y?j#;n 0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ogQY"c8 {
ei)ljvvmHP return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R=P=?U. }
Y`jvza% $j*%}x~[ template < typename T >
%Cbqi.iuQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|k$^RU<OF {
FWI<_KZO return OpClass::execute(lt(t));
!Kr|04Qp#x }
<6g{vNA NNSHA'F,.\ } ;
C o v,#j j @qk$
6X <?'d\B 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
O?e38(
好啦,现在才真正完美了。
V(Ll]g/T_; 现在在picker里面就可以这么添加了:
PjZsMHW% A g=>F5 template < typename Right >
ZaJg$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
mne4u W {
h`n,:Y^++P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>+y[HTf- }
rZ`ob x\S 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。
9r.Os N"SFVc_2 |}N -5U ZGgKCCt Rd~-.&
十. bind
9/3gF)I} 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。
xtWQ. 先来分析一下一段例子
6L[ Yn?; u;p.:{' o))z8n?b int foo( int x, int y) { return x - y;}
734)s bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X!Ag7^E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P{j2'gg3 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。
g&eIfm 我们来写个简单的。
CY~]lQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)90 Q 对于函数对象类的版本:
>d-By 9IJBK template < typename Func >
^R- -&{I struct functor_trait
6'CZfs\ {
2F9Gx;}t5= typedef typename Func::result_type result_type;
{3n|= } ;
JDPn
对于无参数函数的版本:
V45A>#?U 87WIDr template < typename Ret >
;NNYJqWd^] struct functor_trait < Ret ( * )() >
uYVlF@] {
CT5\8C typedef Ret result_type;
l~P%mVC3m } ;
Iz Vb 对于单参数函数的版本:
7\x7ySM ZlQ@k{Es~ template < typename Ret, typename V1 >
;f,`T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Tbf't^Ot$ {
3!E*h0$} typedef Ret result_type;
}ie O } ;
`{w.OK 对于双参数函数的版本:
j}9][Fm1* {l$DNnS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/)RyRS8c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ILi{5L {
,z<J`n typedef Ret result_type;
ipzv]c& } ;
N{oi }i6 等等。。。
~[n]la 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kaM=Fk=t zq]I"0Bi. template < typename Func >
2I'gT$h struct func_return
S -$ L2N {
E D0\k $ template < typename T >
7A:k struct result_1
Do1 Ip&X {
.\Gl)W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g7\MFertR^ } ;
|v,%!ps 9N1Uv,OtB template < typename T1, typename T2 >
{A!1s; struct result_2
-u)f@e {
=' %r"_`} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\j
C[|LM& } ;
-Q3jK)1 } ;
>s0A.7,5 +xoh=m a)L\+$@* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E"i<fr
T %L;z ~C template < typename Func, typename aPicker >
',Y`XP"Q class binder_1
l Tpn/ {
O3ij/8f Func fn;
,Dh+-} aPicker pk;
O7<- - public :
vG E;PwR pXn(#n< template < typename T >
e!V3 /*F struct result_1
#63)I9> {
117`=9F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*xHj* } ;
=AaTn::e/ }ACWSk WK template < typename T1, typename T2 >
(!'=?B " struct result_2
/hrVnki* {
*[XVkt`H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_#f+@)vR } ;
`)i'1E[9 2=R}u-@6p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W=QT-4 r.-U=ql template < typename T >
UXs=7H". typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6?B'3~r {
R0yPmh,{ return fn(pk(t));
cXcrb4IKD }
pTzwyj!SD template < typename T1, typename T2 >
+=_^4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W^(:\IvV {
SynL%Y9)|, return fn(pk(t1, t2));
w_gFN%8 }
+-%&,>R } ;
VIIBw 4?eO1=a u/s,# 一目了然不是么?
"6^~-`O 最后实现bind
(w1M\yodV <[*%d~92z <n#phU Q template < typename Func, typename aPicker >
; JpsRf! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>JSk/]" {
NY(z3G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5Q/&,NP }
HACY p*'%<3ml 2个以上参数的bind可以同理实现。
Wi;wu* 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。
)Bz2-|\ /5**2Kgv1 十一. phoenix
DJWm7 t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yW=I*f M53{e;.kN for_each(v.begin(), v.end(),
w(,K (
SRP.Mqg9 do_
CIt%7
\c [
1\t# *N cout << _1 << " , "
<bvbfS ]
4z;@1nN_8a .while_( -- _1),
\zx &5a
# cout << var( " \n " )
~]w|ULNa3| )
_ ^2\/@ );
m2{DLw". ,ORwMZtw{H 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:
J2_~iC&;s 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
sY-
]
Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T"bH{|:%*= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:m&cm%W]ts w4AA4u Bd++G'FZ template < typename Cond, typename Actor >
/r8'stRzv class do_while
s^&Oh*SP* {
$ [t7&e Cond cd;
{s{bnU Actor act;
:cE6-Fv public :
)qID<j# template < typename T >
D4G*Wz8 struct result_1
hx.ln6=4 {
`GpOS_; typedef int result_type;
On`T
pz/ } ;
:-[y`/R |_h$}~; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qN=l$_UD Nn/f*GDvK template < typename T >
^ UDNp.6k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u4KP;_,m {
#$dEg do
!T|q/ri {
f{HjM?
Mb3 act(t);
S-
N
[ }
Y[R;UJE`5 while (cd(t));
F
]x2;N return 0 ;
xHpB/P ~ }
m)q e } ;
zbL8
pp `w(~[`F t H6oU Ne 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0K<|>I 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。
Cu $mb}@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
f(*ygI 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2?}5U)Hg 下面就是产生这个functor的类:
T?4I\SG LkwjEJQf sX
c|++ template < typename Actor >
h>:eu# class do_while_actor
3UNmUDl[~ {
}o:sU^Pwa Actor act;
}\?]uNH public :
f\vy5'' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/\wm/Yx?S #,5v#|u|7 template < typename Cond >
{/2
_"H3: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|=rb#z& } ;
*dpKo&y xm*6I <tn6=IV 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6>d0i
S@R 最后,是那个do_
Hs#q 7 W1\F-:4L@ 1"fbQ^4` class do_while_invoker
T!YfCw.HZ {
ls ,;ozU public :
V"u .u template < typename Actor >
,3,(/%=k do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7i##g, {
[B1h0IR return do_while_actor < Actor > (act);
Oh'C[ }
6V&HlJH
} do_;
c?t,,\o(} x!`~+f.6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
mM;5UPbZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T$pBgS> 最后来说说怎么处理break和continue
{x\lK; 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。
}1BpIqee 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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