一. 什么是Lambda
ahBqYAK9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:GHv3hn5 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,
[|}IS@ yIMqQSt79z *H>rvE.K? 1yy?1&88S class filler
kB\{1; {
JxAQ,oOO public :
jlEz]@
i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ZL MH~cc } ;
qUe
_B ]Bw0Qq F# KyvZ?R 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:
+6m.f,14q d[ N1zQW *{o7G a 4zug9kFK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
t^t% >9o k4TWfl^}9 W:w~ M'o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'`];=QY9pg H=r-f@EOrI t>"%exdoZ sE1cvAw9l 二. 战前分析
4ls:BO;k] 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。
*6uccx7{ 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
wBPo{ FhE{khc# 1v o)]ff for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
azcPeAe /* --------------------------------------------- */
<N<Q9}`V vector < int *> vp( 10 );
+Y\:Q<eMFg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}\pI`;*O| /* --------------------------------------------- */
P T"}2sR) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
tF2"IP. /* --------------------------------------------- */
~5 ^Jv m int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3Ob.OwA /* --------------------------------------------- */
R[WiW RfD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|"H 2'L$ /* --------------------------------------------- */
~z,o):q1} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(!j#u)O <v"o+ ngY%T5- /
)0hsQs 看了之后,我们可以思考一些问题:
So:X!ljN(e 1._1, _2是什么?
t6+m` Kq 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。
)?n'ZhsX 2._1 = 1是在做什么?
"Fz.#U 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。
%H{p&ms 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。
Bd>~F7VWs @Mk`Tl >r.]a ` 三. 动工
Bqx5N" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GQ_KYS{ MvVpp;bd AeJ ;g voWH.[n^_ template < typename T >
49$P class assignment
<@<rU:o=V {
O5\r%&$xd T value;
pwUXM?$R public :
8:cbr/F< assignment( const T & v) : value(v) {}
H=dIZ template < typename T2 >
?^|`A}q# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u\R?(G& } ;
K}*ets1s} d@%"B($nR =:W2NN' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sFU< PgV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=TB_|`5;j &H(yLd[ I[z:;4W}L^ Et>#&Nw8 class holder
qTO6I5u {
OLw]BJXYaE public :
xm'9n? template < typename T >
@sXFu[!U assignment < T > operator = ( const T & t) const
_1"
ecaA {
9hp&HL)BOa return assignment < T > (t);
UK`A:N2[ }
*MF9_V)8V } ;
gGqrFh\ "> uN={Iy Aoa8Q
E
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:
H`EhsYYK gY}In+S static holder _1;
gesbt Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:Mx MDMd$]CW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K+g[E<x\= 而不用手动写一个函数对象。
s.3"2waZ=T MqmQ52HR i,Ct AbMx O&%'j 四. 问题分析
Mk!Fy]3 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。
.?>Cav9: 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。
'K[ml ?_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}$6L]
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
a[{$4JpK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*X5)9dq obb%@S` 五. 问题1:一致性
@!ChPl 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;Iu _*U9) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MBLZ:A |
C Mw[3711v struct holder
hCxg6e<[ {
l{By]S //
1\hLwG6Jj template < typename T >
ZR>BK, T & operator ()( const T & r) const
)&Ii!tm3 {
zAgX{$/Fg return (T & )r;
Ds1h18 }
\C~X_/sg } ;
=NB[jQ :( >hunV'vu' 这样的话assignment也必须相应改动:
An2>]\L h5?^MRZS template < typename Left, typename Right >
E'iE#He class assignment
yC'
y>f`H {
r@G*Fx8Z Left l;
@]uqC~a^ Right r;
Mj0,Y#=76 public :
6St=r)_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J)nK9 template < typename T2 >
wMS%/l0p1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
eORXyh\K } ;
W"\~O"a fit{n]g 同时,holder的operator=也需要改动:
Nd8>p.iqO }'[>~&/" template < typename T >
~^wSwd[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wAh]C;+{ {
zB.cOMx return assignment < holder, T > ( * this , t);
LV}R 9f }
OGZD$j +!lDAkW0 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
;m7V]h? R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=<]`'15"V OqtGKda return l(rhs) = r;
^*.[b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
vh,(]t 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+\!.X_Ij 5c- P lm% template < typename Tp >
b.*LmSX# class constant_t
c4z&HQd {
!73y(Y%TE const Tp t;
*g5bdQ:Av~ public :
0E.N3iU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H cmW template < typename T >
1>(EvY}Y\ const Tp & operator ()( const T & r) const
PMjNc_)) {
EN m%(G$ return t;
^s~)"2 g }
"GMU~594 } ;
ZP";B^J <83Ky;ry 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~ l}f@@u 下面就可以修改holder的operator=了
!y_FbJ8KC 9xA4;)36 template < typename T >
<4rnOQ: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}`=7%b`-? {
e=;A3S return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
CR4O#f8\ }
Av x` i'fw>-0 同时也要修改assignment的operator()
M CC4' ?Q:SVxzUd template < typename T2 >
w=KfkdAJ*/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sx?IIFF 现在代码看起来就很一致了。
-
2)k!5X= pRQ7rT',v 六. 问题2:链式操作
TV{GHB!p" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TV`1&ta 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。
99yWUC, 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。
3IxC@QR 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。
t/|0"\ p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
gIo\^ktW aM5]cc% template < typename T >
?/|Xie struct result_1
E/cV59 {
^E}?YgNp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ky2]%cw } ;
?:r?K|Ku =lAjQt 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:
IfmQPs+f =g+}4P template < typename T >
LR=Ji7 struct ref
$RDlM {
etX@z'H typedef T & reference;
ixA.b#!1 } ;
kk
fWiPO^ template < typename T >
'TeH(?3G struct ref < T &>
n/KO{: {
(d4btcg typedef T & reference;
V]|X
,G } ;
y:)^*2GA-B *JK0X 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]:e_Y,@ S]3CRJU3` template < typename T >
]bds~OY5 U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l"ms:v {
B[8bkFS>] return l(t) = r(t);
s{b\\$Rb }
Jc":zR@5 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。
O9daeIF0# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GDSV:]hL }=X: F1S 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`f^ m _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q|*^{(tWs _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3(e_2v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[9sEc 最后的布局是:
G&S2U=KdV% Add
L{1sYR%s\ / \
t:2DB) Divide 5
$udhTI#, / \
44KoOY_ _1 3
N3"Jo uP 似乎一切都解决了?不。
<0d2{RQ; 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。
G*z\
^H 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。
'K4FS(q 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:
hywcj\[ ^QNc!{` template < typename Right >
=~
Uhr6Q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
I|rb"bG Right & rt) const
SIp)& {
u1meysa{0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VcKB:(:[ }
yzN[%/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1AAyzAP9` 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。
i#-v4g 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。
\Th<7WbR6# 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。
y,5qY}P+ 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。
wPg/.N9H 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?
/\%<VBx ?q 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:
rZ?:$],U! '3S~QN template < class Action >
7^><Vh"qV class picker : public Action
6]v} {
~5,^CTAM public :
MZGhN
brd picker( const Action & act) : Action(act) {}
l5-[a // all the operator overloaded
0O"W0s"T# } ;
o*Qa*<n ?=&; A Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
oPi>]#X 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
1Ms]\<^j g-qXS]y7 template < typename Right >
>NUbk9}J4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u%C oo {
Q]9$dr=Kk0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?4':~;~ }
CyIlv0fd} Cu7{>" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
529b. | 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。
uG\~Hxqw7O *I 1 H template < typename T > struct picker_maker
X%b1KG|#( {
\:;MFG' typedef picker < constant_t < T > > result;
irQ'Rm[ } ;
L('1NN2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$e+sqgU {
7I;kh`H$(f typedef picker < T > result;
8 #4K@nm5 } ;
V|u2(* LwB1~fF 下面总的结构就有了:
mGE!,!s} 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。
h]<S0/ 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。
F
CYGXtc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2u$-(JfoS 至此链式操作完美实现。
iaL@- dg %}@iz(*}> i >3`V6 七. 问题3
?W'z5'| 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
nkHl;;WJ !R8%C!=a template < typename T1, typename T2 >
R&|.Lvmc/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MtJ-pa~n {
:{a< ~n` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pyhXET
' }
|mtW) ZxvH1qx8 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
es7;eH*O9 [e><^R*u template < typename T1, typename T2 >
9d"*Z%!j struct result_2
5e7Y M@ng {
XO]^ +'U}p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
AQZ<,TE0, } ;
bqbG+g ]q"&V\b 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
hF$`=hE,F~ 这个差事就留给了holder自己。
.{ v$;g SXw r$)4_ k3bQ32() template < int Order >
=7V4{|ESfy class holder;
SrKitSG template <>
uq3pk3
)W9 class holder < 1 >
#}#m\=0 {
ndD>Oc}"3 public :
|jIH gm template < typename T >
}<WJR Y6j struct result_1
3l=q@72 {
@V:K]M 5 typedef T & result;
Wx0i_HFR } ;
]0D- g2!|A template < typename T1, typename T2 >
VgbNZ{qk@ struct result_2
^t'mW;C$4 {
;7\Fx8"s[ typedef T1 & result;
h8(#\E } ;
eKr>>4,-P template < typename T >
[+o{0o> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D|OGlP {
#R5\k-I return (T & )r;
StJb-K/_cL }
+Q+O$-a< template < typename T1, typename T2 >
N|i>|2EB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[r`KoHwdm {
[WDzaRzd return (T1 & )r1;
=%|`gZ }
2_pF#M9 } ;
#czInXTTx jzf~n~ template <>
6SCjlaGW5 class holder < 2 >
|*?N#0s5h {
W5u5!L/ public :
nWsRauY template < typename T >
jgE{JK\n4 struct result_1
[R4#bl {
yepRJ%mp typedef T & result;
NAo.79 } ;
]KuM's template < typename T1, typename T2 >
PzPNvV/o struct result_2
437Wy+Q|e {
+ nR("Il typedef T2 & result;
eP2Q2C8g } ;
k5< n:dS template < typename T >
-o+t&m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P'VHga {
)>ML7y return (T & )r;
yYOV:3!" }
Uj 3{c template < typename T1, typename T2 >
&[\zs&[@y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_6FDuCVD- {
?_pd#W=! return (T2 & )r2;
jM*wm~4>@ }
.f!'>_ } ;
^?%ThPo_ ve#[LBOC8 a[^dK- 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> >。
Zo-Au 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(`n*d3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
avS9 "e j@JY-^~K5 return l(i, j) = r(i, j);
"z.!h(Eq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Zf u" 8fX w*SF Q_6YE return ( int & )i;
bVRxGn @l return ( int & )j;
[-[|4|CnOm 最后执行i = j;
Rx<[bohio 可见,参数被正确的选择了。
AMgvk`<f gp'n'K] `0ju=FP'u5 1 _W5@) of<>M4/g4y 八. 中期总结
Iq":
U 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:
kLY9#p=X 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!as<UH"\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
gk6j5 $Y"< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z42v@?R.!W sXC]{]
P 4sK|l|W DPtyCgH s?K4::@Fv
?Ve5}N 九. 简化
cfe[6N 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
1J*wW# e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
L@R%*-a 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&(^>}&XS.< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Q+ST8 +-*/&|^等
Sdt2D 2. 返回引用。
E[Io8|QA =,各种复合赋值等
v <Ze$^e& 3. 返回固定类型。
RBgkC+2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o_*|`E 4. 原样返回。
qP<,"9!I operator,
G7/LY TT) 5. 返回解引用的类型。
hJ4.: operator*(单目)
(1}Ndo^;w 6. 返回地址。
K;xW/7? operator&(单目)
z=Vvb 7. 下表访问返回类型。
rqh,BkQ0t operator[]
OB^2NL~Q~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-MEz`7c~ operator<<和operator>>
2nieI*[ O.}gG6u5 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。
yaR; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^{K8uN7 B+DRe 8 template < typename Left >
/#se>4] struct value_return
6uXYZ.A {
dS&8R1\>1 template < typename T >
7~Ga>BK struct result_1
yl 8v&e{ {
{n{}Y. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3ElpS^2W } ;
n1/lE) MH Yf8HN template < typename T1, typename T2 >
$B?7u@>, struct result_2
-d3y!|\>a {
GDB>!ukg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
` ;=Se_ } ;
ed*AU,^@v } ;
?mAw"Rb! [;f"',)y, 8)!;[G| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Madaxx Mv=cLG?X 下面我们来剥离functor中的operator()
E}=,"i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gAY2|/, iIw
ea` return l(t) op r(t)
$bosGG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
eFI4(Y return op l(t)
]c2| m}I{: return op l(t1, t2)
y21uvp' return l(t) op
wcf_5T return l(t1, t2) op
] O>7x return l(t)[r(t)]
w0Y%}7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!S-U8KI| 1[`<JCFClc 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.A/H+.H; 单目: return f(l(t), r(t));
ItPK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`=DCX%Vw 双目: return f(l(t));
yo,!u\^x return f(l(t1, t2));
,P@-DDJ 下面就是f的实现,以operator/为例
0QqzS ]!aa#?Fc struct meta_divide
F:S>\wG, {
)"uG*}\?b template < typename T1, typename T2 >
)6
<byO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3og$'#6P {
"@w%TcA return t1 / t2;
;w(1Ydo }
>? eTbtP } ;
'a^tL[rLP1 ]GPJ(+5 这个工作可以让宏来做:
!o':\hex6 lY*]&8/= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{b0&qV template < typename T1, typename T2 > \
X6GkJ
R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6n\z53Mk 以后可以直接用
0DVZRB DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cievC,3* 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
I''R\Bp (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。。。)
)z235}P
(e3Gs+; F*JvpI[7n 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
Evq Ai/(g !FO^:V<|5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FEZ"\|I| class unary_op : public Rettype
Tb1}XvZ {
[7Lxt Left l;
795Jwv public :
j-`X_8W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-N8cjr4l ~@uY?jr template < typename T >
\btR^;_\A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lAn+gDP {
vo6[2.HS return FuncType::execute(l(t));
vV6Lp }
Xvj=*wg\Y ezr\T template < typename T1, typename T2 >
|[owNV> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ocl47)
{
{#1j" return FuncType::execute(l(t1, t2));
?7kV+{. }
gJ3OK !/ } ;
,]uX:h-EM J(EaE2 S@}B:}2 同样还可以申明一个binary_op
`o_fUOe8a Dpdn%8+Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O[(?.9 class binary_op : public Rettype
t$H':l0 {
P('t6MVlT Left l;
S?Bc~y Right r;
NDRW public :
v;fJM5PA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b$?Xn {Y 3"'# |6O9 template < typename T >
\7,MZt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>lraYMc<rZ {
Hz]4A S return FuncType::execute(l(t), r(t));
#ox9& }
cXk6e.Uz OB?S kR template < typename T1, typename T2 >
~JwpNJs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1m>^{u {
I(OAEIz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|jahpji6 }
6_R\l@a } ;
oe(9mYWKa6 x?, ~TC4 xdd:yrC 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
ZjU=~)O}H 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wv , GBZ-f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
${hyNt 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
45x,|h[F{5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
eM?rc55| 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
`OKo=e~, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
==]Z \jk 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
r0F_; 下面是修改过的unary_op
Q0V^PDF Z0e-W:&;kF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~TYbP class unary_op
9v~1We;{$ {
IWAj Mwo Left l;
9;=q=O/ ( "_Q public :
p1Q/g Il mR" uhm}q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jEUx
q%BH eh$G.-2N template < typename T >
x.I][(} struct result_1
oG!6}5 {
z{%oJ_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
43KaL( } ;
YVo ao#! X$/E>I template < typename T1, typename T2 >
MzcB3pi struct result_2
$h,d?
.u6w {
.+OB!'dDK^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P"b8!k? } ;
O47PkP8 A*hZv|$0 template < typename T1, typename T2 >
d$}&nV/A) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_0K.Fk*(! {
^[#=L4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
j(sLK
& }
mKM,kY )`^ /(YG template < typename T >
J<rlz5': typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DE%fF,Hk3 {
q]K'p,' return OpClass::execute(lt(t));
&I%IaNco }
~Po<(A}`f gSb,s [p&+ } ;
P7Xg{L&@. ^+wk JRXRi*@ 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
YGETMIT( 好啦,现在才真正完美了。
T<P0T< 现在在picker里面就可以这么添加了:
U9
bWU' i3P9sdTD template < typename Right >
W2hA-1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"kU] {
>OK#n)U` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?_%u)S*g }
W&YU^&`Yr 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。
P_&p=${ ^^U%cu Kg T cJ$[ <UT>PCNG 6Hk="$6K 十. bind
)S*1C@ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z/g]o# 先来分析一下一段例子
L=]p_2+ M?$ZJ- 1'Rmg\( int foo( int x, int y) { return x - y;}
DkdL#sV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k"0;D-lTZ> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DW>ES/B8$( 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
aClA{ 我们来写个简单的。
#K4*6LI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KP{3iUqvO 对于函数对象类的版本:
oL-2qtv Q|c|2byb template < typename Func >
mp1ttGUtM struct functor_trait
lP3h<j {
E
oe}l
typedef typename Func::result_type result_type;
sJU`u'w } ;
~*-qX$gr 对于无参数函数的版本:
I2[]A,f, j_GBH8` template < typename Ret >
[Y8S[YY struct functor_trait < Ret ( * )() >
a
<wL#Id {
G3a7`CD typedef Ret result_type;
9 <\`nm } ;
:mZYS4L~ 对于单参数函数的版本:
_ck[&Q HID([Wk template < typename Ret, typename V1 >
H
M:r0_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:NE/Ddgc' {
>cgpaj x* typedef Ret result_type;
\Y5W!.(%w } ;
?obm7< 对于双参数函数的版本:
e|lD:_1i c^9tYNn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Mu&x_&| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G;1?<3 {
goZ V.,w typedef Ret result_type;
AK@L32-S } ;
@~:8ye 等等。。。
|"Z{I3Umg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0xMj=3'] m;,xmEp template < typename Func >
a9Y5 struct func_return
,hRN\Kt)p {
tef^ShF] template < typename T >
^}$O|t struct result_1
K7(MD1tk {
f.xA_Y> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}NCL>l;q } ;
3z8C w0J|u'H template < typename T1, typename T2 >
55DE\<r struct result_2
#Dy?GB08 {
\'v(Xp6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uGVy6, } ;
u8L$]vOg } ;
KZ:hKY@q (<c7<_-H WO*9+\[v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$l[Rh1z`;+ ~)]} 91p template < typename Func, typename aPicker >
+OHGn;C class binder_1
z\!K<d"Xv {
#JW+~FU` Func fn;
ip:LcG t aPicker pk;
=;L*<I public :
qUJ
aeQ F"jt&9jg template < typename T >
XNH4vG
| struct result_1
#f,y&\Xmf {
dJk9@u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i@P}{ } ;
S?0$? w? iz[gHB template < typename T1, typename T2 >
Dm0a.J v struct result_2
r6.d s^ {
hpbf&S4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KOSM]c\H } ;
SZU
\i* g_.^O$} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
:!TIK1 L:&k(YOBA template < typename T >
_8?o'<!8?^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/F/;G*n {
ssQ BSbx return fn(pk(t));
b{7E;KyY, }
19e8 template < typename T1, typename T2 >
)6X.Nfkb^k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R
W/z1 {
S=|@L<O return fn(pk(t1, t2));
ed!>)Cb }
kAYb!h[` } ;
J5M+FwZq
#/S
{6c |AZW9 一目了然不是么?
^eq</5q D 最后实现bind
kLSrj\6I[ "y?\Dx
LJlZ^kh template < typename Func, typename aPicker >
J;Rv ~<7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
G@ \Pi#1 {
.^(/n9|o- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
v6(E3)J7 }
F'RUel_% jH;Du2w 2个以上参数的bind可以同理实现。
1`0#HSO 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
OW;tT=ql Aj>[z8!, 十一. phoenix
&?,U_)x/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6=_~0PcY Nh?|RE0t for_each(v.begin(), v.end(),
"8f?h%t (
2!1.E5.I do_
zt24qTKL [
>pyj]y^3 cout << _1 << " , "
@exey ]
.1 )RW5|c .while_( -- _1),
cV
K7 cout << var( " \n " )
4Aes#{R3v )
-[7O7' );
)>\}~s Z$KLl(( 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:
R"Liz3Vl% 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
rM}0%J' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R@Y=o].2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[onqNp or*HC&c7 CBT>"sYE1 template < typename Cond, typename Actor >
*O$CaAr\s class do_while
i%Z2wP.o {
j`*N,*ha Cond cd;
4R%*Z~ Actor act;
q0mOG^ public :
* A|-KKo\ template < typename T >
sd re#@n} struct result_1
*4Fr&^M\ {
4EP<tV typedef int result_type;
faXx4A2" } ;
X&m'.PA ~i;fDQ&! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3:/'n NmIHYN3 template < typename T >
Yd
cK&{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!/{+WHxIr| {
xG&SX#[2 do
X<OSN&d
{
neF]=uCWnT act(t);
mY!iu(R1 }
@JkK99\(>9 while (cd(t));
Z(0@1l`Z-` return 0 ;
~3h-j K? }
OK|qv [ } ;
[&S}dQ" +?D6T!) m#H3:-h, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
cTZ.}eLh 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。
%i0?UpA 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。
|dE
-^"_ 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。
yI{5m^s{ 下面就是产生这个functor的类:
SU _SU". [|`U6
8}u 8
(jUe template < typename Actor >
cF T 9Lnz class do_while_actor
O!1TthI {
ni&*E~a
Actor act;
a)-FGP^ public :
"v*8_El do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AF\T\mtvRm 1{"llD template < typename Cond >
Wk;5/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w[Gh+L30=5 } ;
Q'B6^%:<~ i@"e,7mSG 6`01EIk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jZfx Jm 最后,是那个do_
e59dVFug.U zRl~^~sY -7>)i class do_while_invoker
I~eSZ?$s# {
)QKf7 [: public :
V)o,1
template < typename Actor >
92W&x' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Tm]nEl)_ {
F-Z%6O,2 return do_while_actor < Actor > (act);
8Q`WB0E<| }
}7<5hn E } do_;
Tq<2`*Qs !,$i6gm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#PLEPB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZBD;a;wx 最后来说说怎么处理break和continue
RH)EB<PV 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。
VUU]Pu &
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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