一. 什么是Lambda
A]*}HZ, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)w em|:H 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,
rDtY[ K&u_R
1pVS&0W .C%<P"=J4h class filler
b\f
O8{k {
#x@$lc=k3 public :
Nd4f^Y void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]dVGUG8 } ;
4>YR{ ]U?^hZ_ <(#(hDwy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
0J*??g-n *YI98 yHYsZ,GE #Bze,?@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
I]|Pq oE@a'*.\ ;T\%|O=Ke 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hXw]K" AhN4mc@ _1X!EH" BX/8O<s0 二. 战前分析
?JbilK}a 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
+D6YR$_< 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
P.se'z)E W<{h,j8 |o"?gB}Dh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LG0;#3YwH /* --------------------------------------------- */
h#I>M`| vector < int *> vp( 10 );
_{ue8kGt transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E*&vy /* --------------------------------------------- */
Ng&%o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-
nm"of\o /* --------------------------------------------- */
2YL?,uLS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+bxYGD /* --------------------------------------------- */
&$BjV{,/zc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1y&\5kB /* --------------------------------------------- */
>dXGee>'M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bG"~"ipn% +.8
\p5 rw[ph[\X d7^}tM 看了之后,我们可以思考一些问题:
b#c:u2 1._1, _2是什么?
&N9
a<w8+ 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。
'ycJMYP8 2._1 = 1是在做什么?
,u=`uD 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。
p>,|50| 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。
YpHg&|Fr @)+AaC#- gk4;>} 三. 动工
Z3e| UAif 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
uh_RGM& *tFHM &a "s-"<&>a( a~`eQ_ND template < typename T >
k8yEdi` class assignment
Eh`7X=Z7E {
Ufj`euY T value;
m,28u3@r public :
)iX~}7 assignment( const T & v) : value(v) {}
_RYxD"my template < typename T2 >
;LfXi 8) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T.F!+ } ;
hW')Sp P;y45b RU{twL.B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
? V1*cVD6i 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
yu {d! {6 t,Lrfv]) >{]%F*p4 G5_=H,Vmd class holder
umfD>" ^I {
M.D1XX1/ public :
1nM
#kJ" template < typename T >
ldcqe$7, assignment < T > operator = ( const T & t) const
68|E9^`l {
mUC)gA/ return assignment < T > (t);
PQt")[ }
Mt|zyXyzX } ;
SGRp3,1\4% f)rq%N & KkyVSoD\ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}Bh8=F3O
Q n8 0?N}
static holder _1;
M^Yh|%M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ja'T+!k CkC^'V) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Po;W'7"Po` 而不用手动写一个函数对象。
"Y.tht H !TH)
+zi Kn{4;Xk\ 3NqB
<J 四. 问题分析
\\ij(>CI 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
c]-<vkpV 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ny7 S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
y7 cl_ rK 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/<k/7TF` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c]<5zyl"j1 0o4XUW 五. 问题1:一致性
]m q|w 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
e]aDP1n3t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wm@@$ j_[tu!~ struct holder
h*a(_11 {
",t?8465y //
**0~K" ;\ template < typename T >
sdrfsrNvB- T & operator ()( const T & r) const
%0?KMRr {
xu%k~4cB, return (T & )r;
qZh/IW }
aK~8B_5k8 } ;
8`{:MkXP -ad{tJV| 这样的话assignment也必须相应改动:
:kV#y I{&[[7H template < typename Left, typename Right >
jd"@t*ZV class assignment
c#]4awHU {
3`?7<YJ Left l;
T<>,lQs(a Right r;
.43'HV public :
Q\vpqE!9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zI uJ-8T" template < typename T2 >
=%O6:YM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
fbvL7*
( } ;
(L:>\m&NO hE/cd1iJ$ 同时,holder的operator=也需要改动:
MchA{p&Ol h"W,WxL8 template < typename T >
`(;m?<% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/}Axf"OE {
|-ALklXr return assignment < holder, T > ( * this , t);
Rv>-4@fMJ }
t}4,]ms Yh7t"=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。
KF}hV9IU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Dy&i&5E.-l = svN#q5s return l(rhs) = r;
q<<v,ihh 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。
@
q3k%$4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o/)h"i0P JR|ck=tq template < typename Tp >
1&OW4_ class constant_t
q
i;1L
Kc {
RB\uK
1+ const Tp t;
:OZrH<SW public :
_f,C[C[e& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
({_{\9O,3 template < typename T >
c6]U E@A const Tp & operator ()( const T & r) const
^76]0`gS {
re<{
> return t;
t@;p }
|Ez>J+uye( } ;
B[Scr5| P+sW[: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3?yg\ 下面就可以修改holder的operator=了
@mBQ?;qlK >U>(`r* template < typename T >
gD?l-RT> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vr l-$ii {
X?',n
1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}.(B}/$u }
+sA2WK] |df Pki{ 同时也要修改assignment的operator()
5qm`J,~k :Yl-w-oe template < typename T2 >
b%`1cV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;'K5J9k 现在代码看起来就很一致了。
TdMruSY *fxG?}YT 六. 问题2:链式操作
@. l@\4m 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{P./==^0 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aXYY:; 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
6gE7e|+ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Vb_4f" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,4$>,@WW~ P@B] template < typename T >
x9g#<2w8 struct result_1
p6@)-2^ {
n\DV3rXI9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t:Q*gWRh } ;
Lq^)R {\5 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:
f}e`XA? ZBthU")? template < typename T >
<'*LRd$1 struct ref
]ieeP4* {
;^*W+,4WB typedef T & reference;
2ilQXy } ;
vE?G7%, template < typename T >
aFYIM`?( struct ref < T &>
oc`H}Wvn {
F41=b4/ typedef T & reference;
n>YKa)|W` } ;
,"ZMRq ?a5! H*, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T5h
H cwg"c4V template < typename T >
C'x&Py/# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
e"<OELA {
i_%_ x* return l(t) = r(t);
rILYI;'o }
"to;\9lP 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。
=^?/+p8k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
WsB ?C&>x 7[)E>XRE 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
4WB0Pt{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fJg+ Ryo _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xJe%f\UDu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
n[rCQdM&U" 最后的布局是:
$UwCMPs X Add
]f_p8?j" / \
bt?5*ETA Divide 5
~xFkU# / \
QXK{bxwC _1 3
W=?<<dVYD 似乎一切都解决了?不。
?J0y| 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。
Bzf^ivT3L 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
I?CZQ+}Hq 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:
i
ct]) H5|;{q:j template < typename Right >
6=C<>c%+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tw@X>
G1z Right & rt) const
PJ#,2=n~ {
~n_HP_Kf? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
He@KV= }
UN#S;x* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
TWTb?HP 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。
?@x/E& 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
0y\Z9+G: 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。
i%?* @uj 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。
YmG("z 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?
}GM'.yutX 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:
(ZlU^Gw#UB ~xTt204S template < class Action >
-9?]IIVb class picker : public Action
;_=&-mz {
6 u6x public :
A#,ZUOPGH picker( const Action & act) : Action(act) {}
;'1d1\wiDQ // all the operator overloaded
%]i15;{X } ;
xE}>,O|'q 8ao _i=&x 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。
UiNP3TJ'L 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;=cwy)I 6y<EgYzdE template < typename Right >
uxz^/Gk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E qiY\/S {
yhJ@(tu.Gd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:4|4 =mkr }
!)$Zp\Sg XWw804ir Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Zd+bx*rD 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。
(@YG~0 %TqC/c template < typename T > struct picker_maker
6eCCmIdaM {
<UCl@5g& typedef picker < constant_t < T > > result;
dh\P4 } ;
=(^3}x
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l^}c! {
b,@/!ia typedef picker < T > result;
I-)4YQI } ;
HaYo!.(Fv ;*J 下面总的结构就有了:
xSu > 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。
,r}6iFu 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。
,,r>,Xq6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5zJq9\)d+ 至此链式操作完美实现。
Ys7]B9/1O Y);=TM6s < %Y}R\s? 七. 问题3
,x $,l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
^zr`;cJ+c i30!}}N8 template < typename T1, typename T2 >
pCG}ZKa ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fqd^9wl>P6 {
i/.6>4tE: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lquLT6] }
A}!J$V:w] .\mj4*?/ 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:
HOi`$vX}N P<-@h1p, template < typename T1, typename T2 >
TA\vZGJ(' struct result_2
A@'OJRc {
$~kA
B8z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W*G<X.Hf } ;
{`_i` g)B]FH1 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|y*c9 这个差事就留给了holder自己。
Rb;'O89Hj@ F"kAkX>3} rM SZ" template < int Order >
SX#&5Ka/ class holder;
^rz_f{c]- template <>
C#pjmT_ class holder < 1 >
:'ptuY {
CN?gq^ public :
p4QU9DF template < typename T >
s#MPX3itK struct result_1
FTldR;}( {
YYS0` typedef T & result;
O0:q;<>z } ;
|BYRe1l6l template < typename T1, typename T2 >
iRBfx struct result_2
C,zohlpC {
)B*t
:tN typedef T1 & result;
kf9X$d6 } ;
; @X<lCk template < typename T >
ig"L\ C"T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&3&HY:yF {
tBSW|0 return (T & )r;
V~#tuv }
&j6erwaT template < typename T1, typename T2 >
{G-kNU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
afk>+4q {
4!$"ayGv;D return (T1 & )r1;
zeRyL3fnmb }
m+9#5a- } ;
0`H#
'/ qSQ~D(tO template <>
hGrdtsH? class holder < 2 >
Zd&S@Z {
('~LMu_ public :
&Qm@9I s template < typename T >
V6Dbd"
i9 struct result_1
tp|d*7^i {
$Q0n typedef T & result;
31)&vf[[ } ;
P2Y^d#jO template < typename T1, typename T2 >
d5d@k struct result_2
`h;[TtIX4 {
h];I{crh typedef T2 & result;
2SLU:=<3 } ;
=c7;r]Ol template < typename T >
n !(F, b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/RF7j; {
IA(5?7x`< return (T & )r;
7z-[f'EIUI }
^Dx&|UwiZa template < typename T1, typename T2 >
_cwpA#x`} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I:.s_8mH} {
%znc##j)q return (T2 & )r2;
v,t:+
!8 }
]R *A } ;
@PU [:; PW4q~rc=: 0$njMnB2l 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> >。
#;<Y[hR{P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@|r{;' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9FX-1,Jx ~s{$WL& return l(i, j) = r(i, j);
r
:dTz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1&2>LE/P > P)w?:k return ( int & )i;
r=4eP(w= return ( int & )j;
Wjc'*QCPl 最后执行i = j;
nP$9CA 可见,参数被正确的选择了。
ElXFeJ%[G c%&>p|| IK]d3owA H>C=zo,oiC \Cj B1]I 八. 中期总结
7d vnupLh 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Uz7<PLxd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)X!,3Ca{43 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O@P"MXEG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t^L]/$q 5X+A"X
;C #1[u(<AS Z{R> U6VKMxSJ BuwY3F\-O 九. 简化
Xeajxcop# 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。
[gB+C84%% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F\!
`/4 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:
{8aTV}Ha2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B1STG L`nK +-*/&|^等
ix$bRdl 2. 返回引用。
_j3f Ar(V =,各种复合赋值等
M`>E|"< 3. 返回固定类型。
1"g<0
W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>V~E]P%@ 4. 原样返回。
Lv%x81]K operator,
26nx`w?j( 5. 返回解引用的类型。
$C\BcKlmv operator*(单目)
:%.D78& 6. 返回地址。
?8$Q-1= operator&(单目)
z @Y;r=v 7. 下表访问返回类型。
oQ# 8nu{k operator[]
m2o0y++TjW 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]tD]Wx% operator<<和operator>>
v1[29t<I! =fbWz 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。
l\mPHA23 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
OYd !v`< `]X>V, template < typename Left >
+0~YP*I`/ struct value_return
d5.4l&\u {
pFXEu=$3 template < typename T >
PdCEUh\>y struct result_1
9my^Y9B {
yw!{MO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]3gSQ7 } ;
xUvs: 99S^f:t template < typename T1, typename T2 >
dscgj5b1~ struct result_2
P%6~&woF {
[~^0gAlQC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<!+Az,- } ;
T|p"0b A } ;
yZRzIb_ N$DkX)Z VnzZTGs 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d@^ZSy>L2 /mMV{[ 下面我们来剥离functor中的operator()
Q@niNDaW2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zTp"AuNHN w@pPcZ>z/ return l(t) op r(t)
=WLY 6)]A return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SIllU return op l(t)
yr6V3],Tp return op l(t1, t2)
"zc l|@ return l(t) op
nEfK53i_ return l(t1, t2) op
O=lzT~G|4 return l(t)[r(t)]
[ }:$yg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nu^436MSOa ]yu:i-SfP 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
\lY_~*J 单目: return f(l(t), r(t));
>0gW4!7Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
pJ=#zsE0 双目: return f(l(t));
;*N5Y}?j' return f(l(t1, t2));
),)lzN%! 下面就是f的实现,以operator/为例
!W\+#ez 7
&\yj9 struct meta_divide
cR{#V1Z {
/{[o~:'p template < typename T1, typename T2 >
mR~&)QBP. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
: +u]S2u{ {
Fs{*XKv&lH return t1 / t2;
G)YcJv7 }
7P
T{lT } ;
E@\e$?*X LscGTs, 这个工作可以让宏来做:
GB^B r6 9$Y=orpWxr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fOHxtHM template < typename T1, typename T2 > \
5N]"~w* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9^x> 3Bo 以后可以直接用
[?gP; , DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
i@q&5;%% 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
)_:NLo: (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。。。)
1cDF!X] ~rm_vo /xQTxh1;K 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
NRuNKl.v Fu~j8K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o4;(Zi#Z class unary_op : public Rettype
g7|@ {
uNyVf7u Left l;
ni<(K
0~ public :
%xW"!WbJ| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YR70BOxK >_TZ'FT template < typename T >
Om<a<q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rA1._
{
"7
yD0T)2 return FuncType::execute(l(t));
yu|>t4#GT }
TvM~y\s 2eogY# template < typename T1, typename T2 >
cl1T8vFM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:3PH8TL {
+t.b` U`- return FuncType::execute(l(t1, t2));
xo)P?- }
[UR-I0 s!/ } ;
:m;p:l|W 54,er$$V pCDmXB 同样还可以申明一个binary_op
W)/#0*7 5G#n"}T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^q&x7Kv% class binary_op : public Rettype
F@t3!bj9 {
<b.D& Left l;
sA~]$A;DM! Right r;
}ZI7J public :
V9vTsmo( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Iv *<La nTas~~Q template < typename T >
# _1`)VS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)BE1Q*=
n {
aXVFc5C\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
(:_$5&i7 }
hp2t"t 965jtn template < typename T1, typename T2 >
ks tIgcI
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b>|6t~}M {
W^Yxny return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D9df=lv
mD }
~[ jQ!tz } ;
|pK!S I]575\bA ' QG?nu 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
7pd$\$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
txpgO1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K'bP@y_cq 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Z;i:]( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Dv"9qk 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
sK{e*[I>W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9x8fhAy}4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
5R-6ji 下面是修改过的unary_op
b
6p|q_e XSDpRo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y73C5.dNcE class unary_op
:h$$J
lP {
0f/<7R Left l;
s1rCpzK0 pRqx`5 } public :
ixFi{_ .8R@2c`}Cs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m*pJBZxd w(/S?d
template < typename T >
AdEMa}u6 struct result_1
2iOV/=+ {
Z r8*et typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\G[$:nS } ;
-@s#uA
h 7r!x1 template < typename T1, typename T2 >
M7T5
~/4 struct result_2
XUYtEf {
pkzaNY/q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x4 yR8n( } ;
pb}*\/s \bcLiKE{ template < typename T1, typename T2 >
KwS@D9bok typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tc! #wd+u {
uYN`:b8 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WLT"ji0w2 }
*VcJ= b
2Y *p U x8yB template < typename T >
| (93gJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vQCy\Gi {
}j%5t ~Qa return OpClass::execute(lt(t));
XZ7Lk)IR }
" x-j~u? TDh5lI
} ;
N['.BN tA;}h7/Lc~ ;`&kZi60Hz 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
YWLj?+ 好啦,现在才真正完美了。
wp_0+$?s 现在在picker里面就可以这么添加了:
Upe%rC( u_enqC3 template < typename Right >
b;n[mk
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J zl6eo[; {
,F|f. 7; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p2eGm-Erq }
}tz7b# 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。
[WmM6UEVS ueudRb G[=c
Ss, pP_LR
ks} O-^Ma-} 十. bind
_XBd3JN@ 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。
C]6O!Pb0 先来分析一下一段例子
)e{aN+ d6O[ @CyP 5O%{{J int foo( int x, int y) { return x - y;}
(>Em^(& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I,tud!p` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{FkF 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。
^W^OfY 我们来写个简单的。
@dKTx#gZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`3pW]&
对于函数对象类的版本:
'DR!9De eFgA 8kY) template < typename Func >
7dWS struct functor_trait
,bi^P>X {
P0@,fd< typedef typename Func::result_type result_type;
TbU#96"~. } ;
j%kncGS 对于无参数函数的版本:
(=0.in Z ~$'awY template < typename Ret >
;l+Leex
struct functor_trait < Ret ( * )() >
.Mbz3;i0 {
l#o
~W` typedef Ret result_type;
.A|udZ, } ;
)5,v!X) 对于单参数函数的版本:
=bOW~0Z1 )`:UP~)H template < typename Ret, typename V1 >
]Ze1s02( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)7F/O3Tq {
4RO}<$Nx} typedef Ret result_type;
4s-!7 } ;
e
,(mR+a8 对于双参数函数的版本:
vsPu*[% =cI(d , template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P
pb\6|* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.#gzP2 [q {
^q5#ihM typedef Ret result_type;
N8jIMb'< } ;
`yyG/l 等等。。。
6x`t{g]f, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@ Y+oiB~Y -w2/w@& template < typename Func >
J1k>07}| struct func_return
Et$2Y-L. {
^8WRqQdx template < typename T >
t.<i:#rj>l struct result_1
|Cv!,]9:r {
(.:e,l{U% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y[;>#j$ } ;
l?e.9o2- I7onX,U+ template < typename T1, typename T2 >
="+#W6bZT struct result_2
z/-=%g >HA {
m
O_af typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ch]IzdD } ;
C%u28| } ;
KlEpzJ98 2y4bwi *dQSw)R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ES[G f*Hr^b}`8 template < typename Func, typename aPicker >
itz,mrP class binder_1
("KF'fp&M2 {
|!ELV7?( Func fn;
"oyo#-5z aPicker pk;
&ZO0r ^ public :
_a, s
) \bXa&Lq template < typename T >
=;L|gtH" struct result_1
UQsN'r\tS {
\z$= K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j 7B!h| } ;
)%TmAaj9d R2NZ{"h
template < typename T1, typename T2 >
WH\d| 1) struct result_2
A/(a`"mK|' {
_c07}aQ ], typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(FV >m } ;
(7Qo hH.G#-JO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
BtZ yn7a l (o~-i\M template < typename T >
/Oono6j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*8q.YuZ {
+ZYn? #IQ return fn(pk(t));
!D6]JPX }
qs6aB0ln template < typename T1, typename T2 >
iZ%yd- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9WHddDA {
HW|IILFB return fn(pk(t1, t2));
[
~,AfY }
kAx4fE[c } ;
\e_O4
M|-)GvR$J ICCc./l| 一目了然不是么?
M5B# TAybC 最后实现bind
zs;JJk^ a*;b^Ze`v (H]AR8%W template < typename Func, typename aPicker >
yZ:qU({KhD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iso4]>LF {
BUFv|z+H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=a!=2VN9y }
& kIFcd@ :&Nbw 2个以上参数的bind可以同理实现。
p_ =z# 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。
AW .F3hN) 0:+E-^X 十一. phoenix
eyaNs{TV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oU|c.mYe |qLh5Ty for_each(v.begin(), v.end(),
0x7'^Z>-oe (
$kgVa^ do_
e!`i3KYn" [
!k%#R4*> cout << _1 << " , "
<{pz<io) ]
t)
+310w .while_( -- _1),
@x1-!
~z# cout << var( " \n " )
PH"%kCI: )
$(
)>g>% );
?"FbsMk.d neh(<> 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[5]Y{
U 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
@o^Ww operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;jPXs 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<VcQ{F MDN--p08 DlT{` template < typename Cond, typename Actor >
B *vM0 class do_while
$(9U @N9E {
!W0v >p Cond cd;
\jA~9 Actor act;
+"(jjxJm public :
!BI;C(,RL template < typename T >
#g=XUZ/" struct result_1
V]N?6\Op {
Qd6F H2Pl typedef int result_type;
*VeRVaBl } ;
5;S.H#YOpO bcR_E5x$ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
% nIf)/2g AS,%RN^. template < typename T >
;=@0'xPEa- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&zs$x?/ {
iLz@5Zj8 do
23?rEhKe {
:]c3|J act(t);
h~26WLf. }
:EH=_" while (cd(t));
S$3JMFA return 0 ;
:KN-F86i }
7.T?#;'3 } ;
C?Ucu]cW X.V~SeS __@BUK{ q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
YP9^Bp{0 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9cgUT@a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
zJXplvaL;
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
z=FZiH 下面就是产生这个functor的类:
.-=vx r uMv1O{ *kVV+H<X|b template < typename Actor >
b\ PgVBf9 class do_while_actor
@KA4N` {
[V!tVDs&'o Actor act;
.l|$dE/E public :
]d`VT)~vje do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*dF>_F OH"XrCX7n template < typename Cond >
e%6QTg5# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sr}E+qf } ;
H1T.(M/" 6Iw\c TKjFp% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@H<q"-J 最后,是那个do_
m3ff;, 7rPF$ \# 8] ikygt" class do_while_invoker
'!$%> ||S {
H:G1BZjq public :
;wVwX6:ZKr template < typename Actor >
T Ge_G_'o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gJhiGYx {
? q&T$8zc4 return do_while_actor < Actor > (act);
Gy)@Is9 }
'2O\_Uz } do_;
p8Q1-T3v Gc!x|V;T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hEk$d.!} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZN6Z~SL_i~ 最后来说说怎么处理break和continue
"mNq&$ 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。
^t"'rD-I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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