一. 什么是Lambda
_ 94
W@dW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
bqED5;d'# 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,
yIL=jzm`7 O=3/qs6m \I!mzo JVuju$k class filler
m}'_Poc {
XX/gS=NE#. public :
\Sd8PGl*' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;Xt<\^e } ;
%[$HX'Y 7,SQz6] Kd-1EU 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:
) bFl- o^/
#i`) | @AXW ~Y x_ 3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_4N.]jr5 .j:,WF<"l5 FPY k`D 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tkctwjD P{9:XSa% R->x_9y-R <(KCiM=E$ 二. 战前分析
-iiX!@ 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。
_uO$=4Sd 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vntJe^IaFd AU\=n,K7 S=k!8]/d| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y$L`
G /* --------------------------------------------- */
x1eC r_ vector < int *> vp( 10 );
(%fQhQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ts~VO` /* --------------------------------------------- */
{\(G^B*\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_BP%@o /* --------------------------------------------- */
^f,4=- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#tR:W?! /* --------------------------------------------- */
8QTry% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~3 :VM_ /* --------------------------------------------- */
;NA5G:eQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WRD
z*Zf w80X~ v8-My1toV Q("m*eMRt 看了之后,我们可以思考一些问题:
uU 7 <8G 1._1, _2是什么?
WPRk>j 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 q7f"` 2._1 = 1是在做什么?
G0 EXgq8 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。
Rmw=~NP5 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。
]Uwp\2Bc "IU}>y>J lBfthLBa 三. 动工
\na$Sb+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
tKt}]KHV ]00 so` ?V2P]| Ln#o:" E template < typename T >
L"'=[O~ class assignment
-4x! #|] {
Dd1k? T value;
<~dfp public :
QG*hQh
assignment( const T & v) : value(v) {}
Bb=r?;zjO template < typename T2 >
lf`ULY4{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E.*hY+kGZ } ;
vt5w(}v( wG)e8,# K F'fg
R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
c$ /.Xp 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/
<(|4e ~3bV~H#~m 0G8@UJv6 J6CSu7Voa class holder
'KjH|u {
XdJD"|,h public :
US)i"l7:H* template < typename T >
us.[wp'Sh assignment < T > operator = ( const T & t) const
%O9 Wm_% {
~S('\h)1 return assignment < T > (t);
^Z)7Z%
O }
_9=87u0 } ;
`e ZDG <ci(5M 7;p/S#P: 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
J~KO#` c$1u static holder _1;
a>vxox) % Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ou1kSG|kM $?F_Qsy{d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d9JAt-6z2 而不用手动写一个函数对象。
RP2$(% MX]#|hEeQ "=Z=SJ1D
|WaWmp(pQ 四. 问题分析
<*J"6x 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。
@rT$}O1?` 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
"S#$:92 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[,Ul 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\Yj_U'2"i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<p<6!tdO
#om Gj& 五. 问题1:一致性
3_@IE2dA 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?|
>q;|
dn9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y"H5> .*N,x(V struct holder
N$>Ml!J {
j?C[ids< //
RK@K>)"f template < typename T >
P6%qNR/ x T & operator ()( const T & r) const
$|7"9W}m* {
VJ#ys_W return (T & )r;
$E[O}+L$# }
O_ r-(wE4 } ;
d1#lC*.Sg cWnEp';. 这样的话assignment也必须相应改动:
;L:UYhDbUx o Tvg%bX template < typename Left, typename Right >
5dv|NLl class assignment
1;m?:|6K{ {
M5*Ln-qt(a Left l;
"
:e
<a? Right r;
w)<.v+u.Y public :
d0T 8Cwcb assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
. ?#Q(eLj template < typename T2 >
jA^yUd- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
N#-%b"( } ;
-5e8m4* ~Q"qz<WO 同时,holder的operator=也需要改动:
!]R>D{"" V?t*c [ template < typename T >
L"0dB. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;ZJ. 7t' {
_H U>T return assignment < holder, T > ( * this , t);
{6LS$3}VM }
!}|'1HIC N\ <riS9 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。
}qGd*k0F0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wy|b Hkr_ i*l=xW;bM return l(rhs) = r;
xX%{i0E 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。
IRLAsb3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"$5cKbJ QX?moW6UW template < typename Tp >
y z3=# class constant_t
^VzhjKSu {
7lYf+&JZ const Tp t;
, MqoX-+ public :
rLeQBp' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;|\j][A template < typename T >
nIOSP:'> const Tp & operator ()( const T & r) const
~W"@[*6w {
[#aJ- Uu return t;
i%i s<' }
v\(6uej^ } ;
8fQfu'LyjY fM&
fqI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
- ]/=WAOK 下面就可以修改holder的operator=了
Wt5pK[JV Z1$S(p=)L template < typename T >
2ETv H~23 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
MYJMZ3qBi {
?W dY{;& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KWYjN
h#* }
3it*l-i\ \u6.*w5TI 同时也要修改assignment的operator()
q(46v`u
^0{t template < typename T2 >
Kl ?C[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
w$]wd`N} 现在代码看起来就很一致了。
A]%*ye"NT 4QC_zyTE 六. 问题2:链式操作
Y ajAz5N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
( ?e
Et& 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。
[g@Uc 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。
N.|zz)y 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。
ifWQwS/,a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"J&WH~8+N TrgKl2xfx template < typename T >
_b)Ie`a.H struct result_1
hBz>E 4mEv {
!gsrPM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^!O!HMX0 } ;
O|Y`:xvc J}-e9vK-# 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:
4F -<j! 7^!iGhI]r template < typename T >
xqDz*V/mD struct ref
CG35\b;Q {
;xFB
/, typedef T & reference;
/A>nsN?:] } ;
6c>:h)? template < typename T >
<RbsQ^U struct ref < T &>
4"nYxL"<4 {
Gf!c typedef T & reference;
I~HA
ad,k } ;
1JOoICjB >`yRL[c; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
j:8Pcx k8+U0J_{' template < typename T >
SEWdhthP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+~==qLsU {
b'4}=Xpn return l(t) = r(t);
=pj3G?F# }
zII^Ny8D 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。
rNm_w>bq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
L6jwJwD 2H] 7 =j 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
FUL'=Xo _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
M`9|8f,!a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iTT7<x
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
ym` 4v5w 最后的布局是:
M4
})) Add
4UPxV"H / \
8F$]@0v`% Divide 5
}QCn>LXE / \
Jh4pY#aF _1 3
Gy6x.GX 似乎一切都解决了?不。
wZ`*C
mr 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。
{EVy.F 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。
!F Zg'
9 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:
C0^r]^$Z F[B=sI template < typename Right >
p9MJa[}V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+T,0,^* Right & rt) const
LOwd mj {
3<1x>e2nT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L|'B* }
05jjLM'e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zG%'Cw)8 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。
QM~~b=P,\ 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。
ssH[\i 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。
IO2@^jup 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。
F{
C2%
s# 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?
G~4G$YL* 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:
M D&7k,! EAC I> template < class Action >
F0kAQgUv class picker : public Action
W]>%*n {
iJKGzHvS public :
^ME'D picker( const Action & act) : Action(act) {}
"F
Etl( // all the operator overloaded
.rX,*|1x } ;
,sg\K>H= [4yw? U 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*ZMbAf. 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:
=L?2[a$2; ^oE#;aS template < typename Right >
u2[L^]| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
d+
[2Sm(7 {
X]W( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uA t{WDHm }
_ib
@<% AW!A+?F6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iG=Di)O 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。
}{&;\^i CHCT
e template < typename T > struct picker_maker
[;~"ctf{ {
nuA
0%K typedef picker < constant_t < T > > result;
*q[;-E(fZ# } ;
eq<!
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.Ep&O# {
E},zB*5TH typedef picker < T > result;
]9W7]$ } ;
5-&"nn2*}1 b0x%#trA{ 下面总的结构就有了:
R.
vVl+ 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。
/wP2Wnq$ 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。
Qf'g2
\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)NqRu+j 至此链式操作完美实现。
8NJT:6Q7l $(*>]PC+) qN
Ut 七. 问题3
8L6b:$Y3@C 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。
kN#3HI]8 5;HCNwX template < typename T1, typename T2 >
{&6i$4T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pEW~zl {
NQvI=R-g return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DhsvN&yNM }
!?|xeQ} LPca+o|f 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:
|TR
+Wn @:>gRD template < typename T1, typename T2 >
~zWLqnS} struct result_2
N\rL ~4/ {
MGre_=Dm_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G68@(<<Z } ;
;=6EBP% v?%vB#A^ 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?
*O_^C 这个差事就留给了holder自己。
3Y&4yIx =([4pG *D9H3M[o# template < int Order >
_,d<9 Y) class holder;
&rl;+QS template <>
roBb8M|q class holder < 1 >
~_g{P3 {
hMV>5Y[s public :
OkCAvRg template < typename T >
| :id/ struct result_1
)%lPKp4] {
{2i8]Sp1d/ typedef T & result;
33&\E- Q> } ;
V\l@_%D[(v template < typename T1, typename T2 >
`82Dm!V struct result_2
H/={RuU {
sNP
; typedef T1 & result;
( 5uSqw&U } ;
(Fq:G) $ template < typename T >
9b@yDq3hQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tE-g]y3 {
1xh7KBr, return (T & )r;
Z/|=@gpw }
:3b02}b7 template < typename T1, typename T2 >
Q(e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8.+
yZTg {
:fq4oHA# return (T1 & )r1;
xH}bX- m }
25@@-2h @ } ;
-~X[j2 6E9/z template <>
aUA)p}/: class holder < 2 >
tCar:p4$ {
#3'M>SaoH public :
}d;6.~Gw template < typename T >
hhFO, struct result_1
.0~uM!3y {
)}t't" typedef T & result;
L'
bY,D(J> } ;
;Me*#/ template < typename T1, typename T2 >
;K%/sIIke struct result_2
Q;A\M {
{t!7r_hj typedef T2 & result;
%/5Wj_|p } ;
_mwt{D2r} template < typename T >
Vo6g /h?` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n\f]?B( {
9\/oL{ return (T & )r;
qPN9Put }
)feZ&G] template < typename T1, typename T2 >
n=AcN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2i1xSKRYrD {
&ODo7@v`1 return (T2 & )r2;
bSz7?NAp }
9 %i\) } ;
~1 31|e`C p8?v
o?^ >}W[>WReI 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> >。
HXztEEK6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bS954d/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%\n|2*r 2gMG7%d return l(i, j) = r(i, j);
GNq
f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bovAFdHW L[,19;( return ( int & )i;
u]9\_{c]Q return ( int & )j;
sowwXrECg@ 最后执行i = j;
qMA-# 可见,参数被正确的选择了。
Au}l^&,zN j0V/\Ep)T< %'Q2c'r ela^L_N hF SY%y *6[6 八. 中期总结
-B&(&R 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:
Q~VM.G 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~1[n@{*: ( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w>=N~0@t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c;fLM`{* 7v)p\#- d!YP{y P \IImxkE oOU_
Nay Hq 3V+$ 九. 简化
OE9,D:tv 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。
}2Euz.0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\=bKuP(it 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:
a !%,2|U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}(|gC, +-*/&|^等
LdN[N^n[H 2. 返回引用。
k0K$OX*:e =,各种复合赋值等
p'1/J:EnV 3. 返回固定类型。
M*kE |q/K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0doJF@H 4. 原样返回。
x3+{Y operator,
^87 9sI 5. 返回解引用的类型。
>X'-J{4R operator*(单目)
$D#h, ` 6. 返回地址。
Ve&_NVPrd operator&(单目)
k%i.B 7. 下表访问返回类型。
}$'_%, operator[]
"wTCO1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/#H P;>!n operator<<和operator>>
=\5WYC G[yzi 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。
hr 6j+p: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}&e HU C49\'1\6 template < typename Left >
X.k8w\~ struct value_return
V<jj'dZfW {
?X@[ibH6 template < typename T >
H?J:_1 struct result_1
_#6Qf {
h\w;SDwOk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,)#rD9ZnC } ;
MK)}zjw 1BU97!
template < typename T1, typename T2 >
5)lcgvp struct result_2
1p$(\ {
"8ellKh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i\ X3t5 } ;
+KIz#uqF8Z } ;
X~0-W Bz _#:7S
sJ OB$Jv<C@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pTwzVz~ Pd"c*n&9 下面我们来剥离functor中的operator()
a'?;;ZC- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
a(]&H
" pka^7OWyN return l(t) op r(t)
~1wt=Ln> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tjb$MW$(' return op l(t)
TZt;-t` return op l(t1, t2)
A%Ka)UU+n return l(t) op
O8A1200 return l(t1, t2) op
f(D'qV T{ return l(t)[r(t)]
uH%b rbrU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
PR:B6 F8 A+* lV*@0 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:
Mh-"B([Z 单目: return f(l(t), r(t));
Sl,DZ! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ocZ}RI#Q 双目: return f(l(t));
?%hd3zc+f return f(l(t1, t2));
^]R_t@ 下面就是f的实现,以operator/为例
VPYLDg.' *m+FMyr struct meta_divide
9U6$-]J {
bHnKtaK4c template < typename T1, typename T2 >
<m`CLVx8m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Jj>Rzj!m {
~^Cx->l return t1 / t2;
r*vh3.Agl }
PKrG6%
W+ } ;
9u{[e" &'W7-Z\j- 这个工作可以让宏来做:
?j.a>{ Q!@M/@-Ky #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E2>{se Z template < typename T1, typename T2 > \
K9%rr_ja! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
04Zdg:[3-! 以后可以直接用
rCDt9o> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]?@ [Ny=0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
DPxx9lN_rx (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
;7:} iKU ~
O#\$u SQ4^sk_! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
z:f&k}( g]?pY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zl:by? class unary_op : public Rettype
6LCtWX {
p7Wt(A Left l;
}vZf&ib-
public :
-J+1V{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HZRFE[ 9nb qr%N/7 template < typename T >
MSS[-} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M^:JhX{ {
!\R5/-_UU return FuncType::execute(l(t));
F,~BhKkbV }
JHa1lj L.'61ZU template < typename T1, typename T2 >
~O\A 0e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VtLRl0/ {
@rbd`7$% return FuncType::execute(l(t1, t2));
azv173XZ }
)v_Wn[Y.H } ;
T"vf 7wx=# :KO&j"[ 同样还可以申明一个binary_op
OXrm!' iRsB|7v[ , template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-z`FKej class binary_op : public Rettype
jSE)&K4nI {
h6D4CT Left l;
-fA =&$V Right r;
MQwxQ{ public :
}[JB% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D8L5t<^1R D2&d",%&f template < typename T >
JyE-c}I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xcW\U^1d {
1}wDc$O return FuncType::execute(l(t), r(t));
9lYfII}4( }
0"OEOYs} Qpmq@iL template < typename T1, typename T2 >
0o>C,
` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{FvFah {
'/8/M{`s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<WIIurp }
b:F;6X0~Hl } ;
PEvY3F}_rh [oU\l+t f5 bq)Pm& 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
vmAnBY 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
n5d8^c! 2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I+kAy;2 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。
S~aWun 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K-k!':K: 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。。。
<Tgy$Hm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ulsU~WW7r 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)
8<Iq)A]'Z 下面是修改过的unary_op
; H ;h[ /lC# !$9vz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+I3Vfv class unary_op
Q ")Xg: {
>IaGa!4 Left l;
oIick BQPmo1B public :
$XQgat@&] \09A"fs{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fVn4=d6X 06Wqfzceb template < typename T >
$4g{4-) struct result_1
o^2MfFS {
ZXb|3|D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TbD } ;
=8 @DYz' N[W#wYbH template < typename T1, typename T2 >
0C :8X
struct result_2
=|i_T%a {
%htI!b+"@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3*</vo#` } ;
C+**!uYIB ]F+|C template < typename T1, typename T2 >
i,;JI>U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qa^cJ1@ {
o+.L@3RT4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LnE/62){N }
bSw^a{~) ;EJ!I+ template < typename T >
L/ibnGhq] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[>v1JN {
`r SOt*< return OpClass::execute(lt(t));
yq;[1O_9C }
1=J& ^O{W i5TGK#3o } ;
\|S%zX Kb+SssF vgy.fP"@ 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
MuD
? KK 好啦,现在才真正完美了。
phH@{mI 现在在picker里面就可以这么添加了:
m)L50ot:/ ."ZG0Zg template < typename Right >
k'O.1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
QtnNc!,n {
[voZ=+/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~Fh+y+g? }
Zm0VaOT $I 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
23r(4 qj_0
td$ 'zm5wqrkAd }MOXJb @ op`9(=DJ] 十. bind
%}TJr]'F 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。
E&cC2(w 先来分析一下一段例子
/o4e
n lkT :e)w {*+J`H_G2a int foo( int x, int y) { return x - y;}
zn-=mk;W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=%~- M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ftRFG 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。
+TqrvI. 我们来写个简单的。
nV8'QDQ:Al 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
GU>j8. 对于函数对象类的版本:
gamB]FPZ s\mA3t template < typename Func >
8:& !F`o struct functor_trait
:dW\Q&iW {
LA;f,CQ typedef typename Func::result_type result_type;
2!-Q!c`y } ;
`W1uU=c 对于无参数函数的版本:
KMi$0+ GwF8ze+cH template < typename Ret >
H8w[{'Mei
struct functor_trait < Ret ( * )() >
@H`jDaB9 {
ZX&e,X~V typedef Ret result_type;
S~:uOm2t\ } ;
c"tlNf? 对于单参数函数的版本:
yQ/O[( dUa>XkPa\2 template < typename Ret, typename V1 >
[4#HuO@h struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>;9g`d {
q`p0ul,n typedef Ret result_type;
)]q Qgc& } ;
@@*x/"GJG 对于双参数函数的版本:
`WH$rx! n`Z}tQ%)o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(!fx5&F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>g !Z|ju {
b/[X8w'VP typedef Ret result_type;
'sZGLgT;m } ;
-KC@M 等等。。。
By6O@ .\V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1P"7.{ W)ug%@ ) template < typename Func >
2
)o2d^^ struct func_return
Ut2T:%m{ {
qZ!kVrmg& template < typename T >
@>(JC]HtR struct result_1
T&[6 {
Y}BP]#1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xKE=$SV( } ;
!B Pm{_C H^kOwmSzh template < typename T1, typename T2 >
O$, struct result_2
X[h{g` {
})]
iN" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g5+m]3#t } ;
g8E5"jpXx3 } ;
a^LckHPI> ZB1%Kn#zo4 (5]
[L<L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Vf:.C|Z pmBN?< template < typename Func, typename aPicker >
nmn/4> class binder_1
GpTZp#~; {
Q0"?TSY Func fn;
>dK0&+A aPicker pk;
G.O;[(3ab public :
\2+ngq) CRCy)AS,t template < typename T >
uq[5 om" struct result_1
.Bkfe{^ {
l4$ sku- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L
*\[;.mk } ;
9j^rFG!n CC^]Y.9 template < typename T1, typename T2 >
9LPXhxNwB struct result_2
>y8>OJ?A7- {
@nwVl8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4 ;_g9] } ;
}=f\WWJf0 L44|/~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~6t<`&f 7l-MVn_8 template < typename T >
fr`#s\JKw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0.+Eo.AX4M {
i?d545. u return fn(pk(t));
<v9IK$J }
wM[Z 0*K template < typename T1, typename T2 >
xKBi".wA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JtSwbdN {
IR3SP[K" return fn(pk(t1, t2));
bn|HvLQ"1 }
ncadVheKt } ;
6?5dGYAX< 6H2Bf*i vG6*[c8 一目了然不是么?
lFf>z}eLy 最后实现bind
}U=}5`_]D Ln6emXqw "
]k}V2l template < typename Func, typename aPicker >
';\norx; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
shdzkET8N {
%h0BA.r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
QsKnaRT }
{~]5QKg. l#C<bDw 2个以上参数的bind可以同理实现。
3d;J"e+? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wKdWE`|y 6K7lQ!#}Q 十一. phoenix
h3E}Sa(MQ: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lGK7XAx, 7Oe$Ou for_each(v.begin(), v.end(),
z7BFkZ6+ (
C8v do_
^& *;]S` [
*GYLj[ cout << _1 << " , "
oH4zW5 ]
/+B6oE>8 .while_( -- _1),
WF~x`w&\ cout << var( " \n " )
5{+>3J )
)$1j"mV );
#ZP F&u" 78:x{1nUM[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
qYVeFSS 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
euV!U}Xr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A`~?2LH,~F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(qR;6l vq9O|E3 IDpLf*vSG template < typename Cond, typename Actor >
@g`|ob]9 class do_while
lxZ9y {
{4SaSv^/ Cond cd;
z^*g2J, Actor act;
q},,[t public :
T1RY1hb|g> template < typename T >
9MJ:]F5+ struct result_1
.K-d {
7Q'u>o typedef int result_type;
p;7wH\c } ;
%AqI'ObC O%bltNEx1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NMg(tmh nfZe"|d template < typename T >
^h=gaNL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{=Ji2k0U' {
0H%zkJ>Q do
ro?.w {
S{F\_'% act(t);
[V8^}s}tF }
FeZW S>N while (cd(t));
)#4(4
@R h return 0 ;
v5 p`=Z@% }
(p'/a.bn } ;
HC/a ~#so4<A`3 #~m^RoE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Exv!!0Cd^ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
iu{;|E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
VR_/Vh]@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
/_expSPHl 下面就是产生这个functor的类:
v`'Iew } h(~of( bM_fuy55Op template < typename Actor >
@@R&OR class do_while_actor
&\5bo=5V {
fTX|vy<EMI Actor act;
U4Y)Jk public :
%< ;u
JP K do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vKPLh %RwWyzm#\ template < typename Cond >
ow`F 7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9T$%^H9 } ;
&.yX41R dpge:Qhr Zn*W2s^^{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(}T},ygQ 最后,是那个do_
|V}tTx1 ?qHQ#0 @y] =<#++;!I
class do_while_invoker
S}Z@g {
f2KH&j>~r public :
l.;^w template < typename Actor >
pFu!$.Fr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
JAMV@ {
wr:-n return do_while_actor < Actor > (act);
R;U4a2~ }
2Z"\%ZD } do_;
F!?f|z,/ N48X[Q* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ox.kL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MR@Qn[RdM 最后来说说怎么处理break和continue
0[uOKFgE 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。
9&kPcFX B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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