一. 什么是Lambda
TB#Nk5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
o,
LK[Q 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,
'C~9]Y]. [hHG. jVYH;B%%z w+_Wc~f class filler
@a(oB.i {
784;]wdy\ public :
RGp'b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2 ~-( A } ;
ikHOqJ-,m p(?3
V ps+:</;Z 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:
)4uq
iA6 y<M]dd$ :hP58 }Q$ !01i%W' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h8.FX-0& = eP= j.$ tcOnM w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
v}P!HczmMP &t6Tcy N-QCfDao `~nCbUUee 二. 战前分析
8 u:2,l 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。
61:9(*4~!F 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
C3.=GRg~l |Fp'/~|w2d wd+O5Lr.R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.bfST.OA /* --------------------------------------------- */
H,|YLKg-| vector < int *> vp( 10 );
4z0L ke transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2.qpt'p[ /* --------------------------------------------- */
0N5bPb sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!Uy>eji} /* --------------------------------------------- */
)!,@m>0v{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j38 6gL /* --------------------------------------------- */
yjpz_<7a= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f_'"KF[% /* --------------------------------------------- */
-tyaE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r*Z_+a8 ? s4oDi|: (8x
gn ]!aUT& 看了之后,我们可以思考一些问题:
P`
]ps?l 1._1, _2是什么?
KN, 4@4 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。
jY+Do:#/wO 2._1 = 1是在做什么?
4 J8Dh;a` 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。
Cuv|6t75' 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。
XhA4:t B5`;MQJ Yxqj - 三. 动工
u){S$</ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~U%j{8uH OG}KqG!n ?O7iK<5N @_Sp3nWdu template < typename T >
^ZVOql& class assignment
~`[8"YUL {
vJThU$s- T value;
?*+1~m> public :
7@a\* |K6 assignment( const T & v) : value(v) {}
Wr#~GFg template < typename T2 >
K?YEoz'y[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
zbg+6qs}) } ;
?i%nMlcc A]xCF{*)& zq=&4afOE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UN(3i(d 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5M.Red.L ay-9c2E JZw^W{ KBj@V6Q class holder
:`5;nl63 {
R8ZD#,; public :
D!me%; template < typename T >
`u=oeM: assignment < T > operator = ( const T & t) const
#G~wE*VR$ {
tWX7dspx/ return assignment < T > (t);
-R8/`M8GbD }
//tT8HX } ;
#/s7\2 NfqJ=9
I1i:}g/ 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:
"$P'Wv %2YN,a4 static holder _1;
fFHK:n` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Iu%^*K% f-&ATTx`J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B'#4;R!8P= 而不用手动写一个函数对象。
1q`k}KMy xyvND j@CKO cn2 G g(NGT 四. 问题分析
yZ|+VXO 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
R`
44'y| 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
?(>k,[n 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1wlVz#f. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?61L|vr 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ka8$dfC ajGcKyj8i 五. 问题1:一致性
FvAbh]/4 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?|
0W_mCV 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
gY%OhYtF2 eX@v7i,} struct holder
(HPz {
/Bh> //
%fBP:5%K template < typename T >
V&g)m.d:n T & operator ()( const T & r) const
]~'9 {
2+o! o return (T & )r;
^glX1 ) }
{N"*olx } ;
7MoR9,( z>7=k`x`: 这样的话assignment也必须相应改动:
}'v{dK %uj[ ` template < typename Left, typename Right >
.(JE-upJ" class assignment
hRa\1Jt>a {
*^uGvJXF Left l;
CX]RtV! Right r;
x\6];SXX public :
o>.AdZby assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2G
ZF/9} template < typename T2 >
K[e`t%2_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xUIvLH= } ;
gt~9"I lQh~Q<[ge 同时,holder的operator=也需要改动:
40R"^* VZHr-z$6n template < typename T >
28ja-1dB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gU~
L@R_D {
n%n'1AUP: return assignment < holder, T > ( * this , t);
R9Ldl97' }
#t){ 4J (VfwLo># 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
6={IMkmA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
RXUA!=e 7,f:Qi@g return l(rhs) = r;
PBCb0[\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YXgWH'i~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F|6
nwvgq ";75 6'> template < typename Tp >
JR])xPI` class constant_t
=[ s8q2V {
ES^NBI j5P const Tp t;
Rq"VB.ef&{ public :
0,:iE\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yq1Gqbh
l template < typename T >
L^6"'# const Tp & operator ()( const T & r) const
O5ucI$s {
@ <|6{N< return t;
/g13X,.H }
n'q
aR<bY } ;
$I\))*a d:A\<F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+d.u##$ 下面就可以修改holder的operator=了
_L8Mpx*E C(f$!~M4b template < typename T >
_c[|@D assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3xRM
1GgO {
3gC\{y!8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
dv}8YH[" }
Ti hnSb |Uc<;> l 同时也要修改assignment的operator()
X";TZk _2wAaJvA template < typename T2 >
Vp|2w lFE- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y,3z-Pa=@ 现在代码看起来就很一致了。
u9esdOv `Q:de~+AM{ 六. 问题2:链式操作
H~~7~1"x 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>/(i3) 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
AqKHjCI 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
u
wH)$Pl 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。
z`c%?_EK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0PYvey }[ G%xb0%oi]% template < typename T >
2O?Vr"
A struct result_1
g7.7E6%H {
=n> iQS typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
3X,]=f@_ } ;
vEu
Ka<5 xylpiSJ 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:
[Bl
$IfU _`TepX R template < typename T >
Rbx97(wK struct ref
QIR4<]/ {
KDux$V4 typedef T & reference;
,h3269$J } ;
J@oEV=L template < typename T >
?R dmKA struct ref < T &>
Mi;}.K0J {
=6.8bZT\ typedef T & reference;
qlz( W } ;
<FCj)CP% suA+8}o] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:({-0&&_ }rO?5 template < typename T >
yTzY? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*rS9eej {
6Hc H'nmeN return l(t) = r(t);
H+S~ bzz }
Ly#h|) 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。
Dm7Y#)%8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5LDQ^n 6H(fk1E 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
A~qW. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qFvg}}^y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~5lKL5w +5 调用divide的对象返回一个add对象。
a Q.Iq 最后的布局是:
+P>Gy`D9 Add
uPa/,"p / \
v[0DE*p Divide 5
E"Ya-8d= / \
kWzuz# _1 3
jlYD~) 似乎一切都解决了?不。
FZ[@])B 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。
X=rc3~}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。
;X?Ah 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:
TYs+XJ'Xj ]jHh7> D template < typename Right >
BNAguAxWo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#E-
VW Right & rt) const
k98< s {
1Z^`l6|2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<'PR;g^# }
u Y?/B~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jxRF" GD 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。
b&\3ps 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。
jF%)Bhn( 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。
r
Iya\z1W 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。
/e-ka{WS 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?
zjluX\ 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:
Z!C`f/h9 r1[E{Tpz template < class Action >
+-Z"H) class picker : public Action
OaD
Alrm {
#6Efev public :
_n-VgPRn picker( const Action & act) : Action(act) {}
{0NsDi>(2 // all the operator overloaded
{-xi0D/Y; } ;
5~ _eN an*]62 l 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。
fe&
t- 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:
%8}WX@SB ua]\xBWx template < typename Right >
(SgEt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%JP&ox|^& {
(cOND/S return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oso1uAOfp }
wx]+*Lzz 8ktjDs$=.: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A}>|tm7| 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。
)64LKb$ HGP%a1RF# template < typename T > struct picker_maker
R9b/?*%=9 {
!$:0E
y(S typedef picker < constant_t < T > > result;
M iP[UCh } ;
d1srV` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"_ PH "W {
y1,?ZWTayr typedef picker < T > result;
]y1$F
Ir+ } ;
wQo6!H"K ..P=D <'f 下面总的结构就有了:
Zd[y+$> functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
2.fyP"P
L picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
T[Z <bW~0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<3SFP3^: 至此链式操作完美实现。
,XWay%8{E HMEs8. ?G~/{m. 七. 问题3
WrE-Zti 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
o1 hdO {#dp-5V template < typename T1, typename T2 >
8k+q7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vh1
Ma<cx {
[OFTP#}c return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Nt`F0
9S }
W,9k0t &.cGj@1!J 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
L:t)$iF5+ %KJ"rvi4K template < typename T1, typename T2 >
(c|$+B^* struct result_2
Jf%!I {
,mO(!D typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"v\ bMuS } ;
x[GFX8h(k6 `@fhge 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
hQg,#r(JE4 这个差事就留给了holder自己。
C&gOA8nf eeI9[lTw /I`cS%U template < int Order >
O Ey:#9<' class holder;
sx)$=~o template <>
KRnB[$3F1 class holder < 1 >
m+72C]9 {
z)
]BV= public :
|!4BWt template < typename T >
s]nGpA[! struct result_1
C;58z5*, {
<eud#v typedef T & result;
Y5h)l<P>B } ;
]HNT(w@ template < typename T1, typename T2 >
)M&Azbu struct result_2
}2iKi(io* {
WL)_8! typedef T1 & result;
UZ4tq } ;
4 BE:&A template < typename T >
]zhq.O
>2{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}6uV]V{ {
E5Snl#Gl\0 return (T & )r;
n3HCd-z }
*hk{q/*Qw template < typename T1, typename T2 >
k2_6<v
Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MQ9M%> {
y]E)2:B[d return (T1 & )r1;
UijuJ(Tle }
!~|"LA!jn } ;
9AVK_ $.r}g\43P template <>
~$y#(YbH class holder < 2 >
-tK;RQYax {
$ sA~p_] public :
Kd`l[56# template < typename T >
+e\:C~2f28 struct result_1
}OX>( {
G(7\<x: typedef T & result;
o3TBRn, } ;
FM;;x(sg template < typename T1, typename T2 >
Tg<>B struct result_2
QRg"/62WCD {
/\3XARt typedef T2 & result;
`F-Dd4B } ;
*FLTz(T template < typename T >
8CnvvMf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2t]! {L {
mTXNHvv return (T & )r;
v:J.d5 }
?4wehcZz template < typename T1, typename T2 >
nI|Lx`*v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HkfSx rTgQ {
}'w^<:RSy return (T2 & )r2;
G8<It5CU }
]mD=Br*r~ } ;
jKb=Zkd 8&2gM _,K>u6N& 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> >。
yN WbI0a 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
W"}*Q-8W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<4!&iU+; R^u^y{ohr return l(i, j) = r(i, j);
sxC{\iLY% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4Ow
Vt& o{-USUGj7 return ( int & )i;
[r/Seg" return ( int & )j;
`aX}.{.! 最后执行i = j;
kGBl)0pr`x 可见,参数被正确的选择了。
m|Q&Lphb8 M*T# 5 P`IMvOs& ++p&
x{ j9L+.UVI, 八. 中期总结
C(%5,|6 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:
!Pi?
! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Bu>yRL=* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vS*0CR\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~RR_[t2Z q2j}64o_S n
nnA, uy*x~v*I] 82@;.% 1Sc~Vb|> 九. 简化
{;z
L[AgCg 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。
h> 5~
(n8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f@.Q%+!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:
-I$txa/"| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
W*/s4 N +-*/&|^等
Bdk{.oh6 2. 返回引用。
E6^S2J2 =,各种复合赋值等
tgF(=a]o 3. 返回固定类型。
_6ax{:/Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
iDkWW 4. 原样返回。
`bi_)i6Low operator,
fPk9(X;G!p 5. 返回解引用的类型。
b8b PK< operator*(单目)
koWb@V] 6. 返回地址。
Y,pS/ operator&(单目)
Mb/6> 7. 下表访问返回类型。
PJ11LE operator[]
2DBFXhP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
? Ge*~d operator<<和operator>>
m+gG &`&u %Pvb>U(Xs OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
r`E1<aCr| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4oaP"T@6 T[! q&kFB template < typename Left >
HOQ
_T4 struct value_return
my\oC^/9 {
Z FrXw+ template < typename T >
+uGP(ONY struct result_1
v=Bh
A9[ {
Sdu@!<?B typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Ex s _LN } ;
+MoxvW6 +fQ$~vr{' template < typename T1, typename T2 >
O>):^$-K% struct result_2
#pn AK {
90if:mYA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
K'rs9v"K| } ;
Nm:<rI,^ } ;
N, +g/o\f #1!BD!u ,c %gwzU 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
I;m@cSJ|j EV,NJ3V 下面我们来剥离functor中的operator()
yURh4@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d=OO(sf IEsD= return l(t) op r(t)
e=Tc(Mwn return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9M~$W-5 return op l(t)
\,#4+&4b return op l(t1, t2)
7Hlh
(k return l(t) op
3\l9Sf=M| return l(t1, t2) op
<.B> LU return l(t)[r(t)]
Q+js2?7^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"N:]d*A\ "=TTsxyM6P 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:
$mg h.3z0 单目: return f(l(t), r(t));
m3!MHe~t return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TV>R(D3T/ 双目: return f(l(t));
<^c0bY1 return f(l(t1, t2));
nk,Mo5iqV 下面就是f的实现,以operator/为例
pC.P `e;Sjf< struct meta_divide
ZTz(NS
EK {
x3F L/^S template < typename T1, typename T2 >
#K*q(ei,7h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
r|BKp,u9 {
{[y"]_B4 return t1 / t2;
w3|.4hS }
hfa_M[#Q- } ;
' g!_Flk NP`ll0s 这个工作可以让宏来做:
?B:wV?-` <;Z~ vZ] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-ns a3P template < typename T1, typename T2 > \
X_S]8Aa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:H:}t>X6Vo 以后可以直接用
/*2W?ZM~H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q$*_C kT 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
8$tpPOhzb (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
]1$AAmQH Vk=<,<BB Vx8.FNJh 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
KEB>}_[ /FZ )ej\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j|8{Vyqd class unary_op : public Rettype
r<H^%##,w {
@!HMd{r Left l;
w|*G`~l09 public :
T<,tC" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z9c=e46O c`=hK* template < typename T >
BrmFwXLP" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qiJ;v1 {
5.UgJ/ return FuncType::execute(l(t));
%cjav }
e%7P$. WoR**J?}w template < typename T1, typename T2 >
jl29~^@}1i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:#KURYO< {
SvrV5X return FuncType::execute(l(t1, t2));
+/8?+1E ^ }
".Z+bi2l } ;
,fLe%RP *M5C*}dl U^S:2 同样还可以申明一个binary_op
@}RyW&1Z ^?`,f>`M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#Jb$AA!z class binary_op : public Rettype
k( ^ b {
1S@k=EKM Left l;
h"m7r4f Right r;
ee\zU~ public :
3Or3@e5r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~<R~Q:T 1 SZa\ ][@ template < typename T >
t":>O0>cz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n-WvIy {
^el:)$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Pk2"\y@q/ }
^jC0S[csw2 ovVU%2o1b template < typename T1, typename T2 >
-v&srd^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c3mlO[( {
{$.{VE+v5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sNTfRPC }
3".W } ;
>?xVr OQyOv%g5C sIM`Q% 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
XRin~wz|S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
EaL+}/q& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P0<uF`87 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
\hX^Cn=6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
evP`&23tP 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
CjCnh7tm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}=)"uv 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
93,ExgFt 下面是修改过的unary_op
%M:"Ai5: JJO"\^,;~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3M`J.> class unary_op
ea/6$f9^ {
N~YeAe~+ Left l;
**[p{R]8o KcE=m\ h public :
J0o[WD$Ax U[u6UG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tL|Q{+i
yE W[DB!ue template < typename T >
Ja2.1v|r. struct result_1
nwYeOa/t {
,kI1"@Tu typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m-]"I8[ } ;
xCD+qP^ `^x^=
og' template < typename T1, typename T2 >
Kxn=iv^Ir struct result_2
!Ai;S {
y uq E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AmFHn } ;
+ZO*~.zZ t@v8>J%K template < typename T1, typename T2 >
c=CXj3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z )I4U {
#B[>\D"* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a1&^P1. }
hCrgN?Mz *G38N]|u6 template < typename T >
JJr<cZ4] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"~6BC {
k5/}S@F8 return OpClass::execute(lt(t));
t!$/r]XM h }
:yeTzIz] ?T&D@Ohsx } ;
shRvwE[ oc3/
IWII ]0O$2 j_ 7 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ZBWe,Xvq 好啦,现在才真正完美了。
yO)Qg*r 现在在picker里面就可以这么添加了:
-_dgd:or |m%&Qb template < typename Right >
g}7B0 yo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0%GWc}o {
uB?YJf .T@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TnrMR1Zx }
/WMLr5 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}HzZj;O^2> 0ni5 :tYy R_&>iu'[ [S% t +VPX2 十. bind
_e
W* 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<f%9w] 先来分析一下一段例子
d:aQlW;} h=aHZ6v :d;5Q\C` int foo( int x, int y) { return x - y;}
2t'&7>Ys{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:>;#/<3{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J&?kezs 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
{>qCZ#E5WO 我们来写个简单的。
i.]}ooI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&N#)(rQ1 对于函数对象类的版本:
!
^W|;bq r]yq
#T`z template < typename Func >
,^(T^ - struct functor_trait
3y!CkJKv {
YY9q'x,w typedef typename Func::result_type result_type;
(.cT<(TB } ;
[g{}0[ew 对于无参数函数的版本:
*w;f\zW f55Ev<oOa template < typename Ret >
)xeVoAg struct functor_trait < Ret ( * )() >
7hc(]8eP {
BBDOjhik typedef Ret result_type;
hf'3yEm } ;
X$a Mf&x 对于单参数函数的版本:
)c*~Y=f z t1Q_; template < typename Ret, typename V1 >
W$&Q.Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6 B
) {
]PFc8qv{ typedef Ret result_type;
W*)>Tr)o } ;
]loO 5 对于双参数函数的版本:
er_aol e W{`;][ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;pNfdII( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F-nt7l {
{"<Q?yA2y typedef Ret result_type;
CNwhH)* } ;
LZeR.8XM> 等等。。。
;rFa I^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
srCjq 1yo@CaW[\ template < typename Func >
* PZ=$>r struct func_return
t :_7O7 {
w NPZ[V: template < typename T >
|(/"IS] struct result_1
F"q3p4-<> {
1)%o:Xy o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%l,Xt"nS# } ;
a8N!jQc_m 1ayxE(vMcX template < typename T1, typename T2 >
mHP1.Z` struct result_2
UY==1\ {
@U&|38 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GV9"8MZ6 } ;
.sLx6J% } ;
qAU]}Et/ f7`y*9^ sU8D;ML7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\nLO., \3KCZ template < typename Func, typename aPicker >
.RT5sj\d class binder_1
5Hr"}|J<8 {
UkdQ#b1 Func fn;
f; 22viE aPicker pk;
:( `Q4D~l public :
wiutUb
Y @a~K#Bvlm template < typename T >
'HC4Q{b` struct result_1
E$G8- {
,+JAwII>O typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]t,ppFC# } ;
V'9 k;SF "e(Nh%t template < typename T1, typename T2 >
0$UE|yDs> struct result_2
Z6Mh`:7 {
al5?w{us typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R4o_zwWgPw } ;
/ og'W j 0uZH H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Di&tm1R1 2sXWeiJy; template < typename T >
K
<0ItNv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^@N@gB {
fQv^=DI# return fn(pk(t));
4WNWn#M }
$,R|$0B7 template < typename T1, typename T2 >
mtHw! * typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l<gg5 Zea {
Q4UaqiL return fn(pk(t1, t2));
O*30|[ }
N~a?0x } ;
d9E:LZy YS;Ql\4 nY6^DE2f 一目了然不是么?
x1TB
(^aX 最后实现bind
2cww7z/B nzU@}/A/ ATwPfo8jx@ template < typename Func, typename aPicker >
:#+VH_%N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E$RH+):| {
xY@V. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,3x3&c }
oJ5V^. "_9Dau$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
&u.t5m7( 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。
]A'E61t<n GUMO;rZs 十一. phoenix
?-6oh~W< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
mio\}SA Ru2kC} Dx! for_each(v.begin(), v.end(),
=n9|r.\&uJ (
/S]<MS do_
:] :q=1;c [
nqr[HFWs cout << _1 << " , "
hH%@8'1v ]
2jA-y!(e .while_( -- _1),
JEj.D=@[ cout << var( " \n " )
D;m>9{= )
|o6B:NH,rg );
58WL8xu ?&"-y)FG 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:
Td?a=yu:J 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
Yf<6[(6 O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lLl^2[4k5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8M!If iFpJ/L U#-89.x template < typename Cond, typename Actor >
E7ixl~ class do_while
cR_85 {
?9.SwIxU& Cond cd;
fmFh.m.+N Actor act;
}fdo
Aid~ public :
'f]\@&Np template < typename T >
:Fu.S1j$ struct result_1
~:v" TuuK {
n YWS'i@ typedef int result_type;
]|'Mf; } ;
r+ k5Bk' oF8#gn_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(@[c;+x $3w a%" template < typename T >
+O2T% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@LqLtr@A {
L^!E4[ ^4 do
a}EO7tcg, {
1UT&kD!si act(t);
zq _*)V }
iW9G0Ay while (cd(t));
'+JU(x{CCl return 0 ;
M |6l }
B^Fe.t y } ;
1>|2B&_^ Kj.4Z+^ ET.c8K1f 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?%(: 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。
j&(aoGl@ 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。
$GB/}$fd& 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。
AT+7!UGL 下面就是产生这个functor的类:
3]$qY_|7 vu Vcv
/-4rcC template < typename Actor >
W!MO}0s class do_while_actor
%L, mj {
L/t'|<m Actor act;
iK%%
public :
lpi^<LQ@l do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jv_z%` Rf9;jwU template < typename Cond >
m:_'r"o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{)=h } ;
^M_0M A0~uv4MC g]%sX6T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.EpcMXT% 最后,是那个do_
C3>&O?7J*7 9=YX9nP lXso@TNrZ0 class do_while_invoker
V $Y=JK@ {
XA PqRJ*Z public :
mhpaPin*JS template < typename Actor >
EVYICR 5g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@ A?Ss8p' {
tX)l_?jVH return do_while_actor < Actor > (act);
X2\1OWR0 }
vM5yiHI(jb } do_;
}JPLhr|d^ dPvRbwH< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JiH^N! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{^(h*zxn 最后来说说怎么处理break和continue
t`%Xxxu 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。
3}hJ`xQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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