一. 什么是Lambda
vT^Sk;E 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
XUMX* 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,
Z4TL6]^R w42OF7f zk_Eb?mhwV :Sg&0Wj+#j class filler
.>g1$rj {
,$*IzL~ public :
)EM7,xMz void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+!t} } ;
}CL"S_>1 ^?"\?M1 bp<^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:
l(W[_ D 4Aes#{R3v ,Dmc2D ]:]H:U]p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+]xFoH
%hS|68pN6 y8Xv~4qQW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5i6
hp;= >B -q@D AIl4]F5I ~!iQ6N?PY 二. 战前分析
B/f0P(7 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。
}alj[) 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
<~emx'F| }3 m0AQ;K [onqNp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BbOu/i| /* --------------------------------------------- */
or*HC&c7 vector < int *> vp( 10 );
=v~1qWX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AnsjmR:Jv /* --------------------------------------------- */
_ o6G6e, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&-l8n^ /* --------------------------------------------- */
}-p[V$:S int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0>Z ;Ni /* --------------------------------------------- */
]
f>]n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\{\MxXW /* --------------------------------------------- */
hn)a@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.9G<y 4 4R%*Z~ .\3`2 'm=*u
SJK 看了之后,我们可以思考一些问题:
8OhDjWVJ 1._1, _2是什么?
7k%T<;V 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。
5ABhj* 7 2._1 = 1是在做什么?
[dX`K`k 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。
z2c5m 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。
M(q'%XL^ 4EP<tV DC+wD
Bp; 三. 动工
SS|z*h
Z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;oOv/3 }u{gR:lZ gYAF'? \,UZX&ip template < typename T >
;;s* Ohh class assignment
,8G{]X) {
Y(VJbm` T value;
NmIHYN3 public :
B6P|Z%E;D6 assignment( const T & v) : value(v) {}
V}w;Y?]J template < typename T2 >
aT l c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M[5[N{ } ;
ks;%*d `\Ku]6J]5 .ae O}^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&O\(;mFc 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
XEM'}+d vH%gdpxX `\|ssC8u ov#7hxe class holder
qk(P>q8[ {
g+8hp@a public :
1n*W2:,z template < typename T >
~`#-d ^s: assignment < T > operator = ( const T & t) const
(WlIwKP {
.S\&L-{ return assignment < T > (t);
xFv;1Q }
JOnyrks } ;
U_yE&6 T 7EhN u@5- N)8HR9[! 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:
8G%yB}pa )x,8D ~p' static holder _1;
O{z}8&oR: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
n";02?@F ,"}Rg1\4t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
36m5bYMd) 而不用手动写一个函数对象。
yI{5m^s{ _A_ A$N~9 p\vMc\ gieJ}Bv 四. 问题分析
]1-z!B 4K 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
=TvzS%U 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ITuq/qts]A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CDy^UQb 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
nx":"LFI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
v{x{=M] 9X<OJT;3J 五. 问题1:一致性
bBxw#_3A?E 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?|;yVew 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o6kNx>tc) hmbj*8 struct holder
AF\T\mtvRm {
C"T1MTB //
7XrfuG*L$ template < typename T >
cvsz%:Vs T & operator ()( const T & r) const
z+2V4s = {
wgeNs9L return (T & )r;
pj|pcv^ }
>:sUL<p } ;
tS# `.F~y 4R+.N 这样的话assignment也必须相应改动:
|w}w.% 6`01EIk template < typename Left, typename Right >
em@EDMvI class assignment
jZfx Jm {
U$&hZ_A Left l;
iGXI6`F" Right r;
`xS{0P{uj public :
Q'apG)0I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7J$b$P0} template < typename T2 >
ri~<~oB2: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`rY2up#% } ;
De
*7OC Nw J:! 同时,holder的operator=也需要改动:
0O!cN_l| iyx>q!P template < typename T >
o(A|)c4k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
JYqSL)Ta*t {
W\*-xf|"d return assignment < holder, T > ( * this , t);
|V[9}E:
h }
%6j)=IOts Q<tu) Qo 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
1nj(hg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=#5D(0Ab <T?oKOD ] return l(rhs) = r;
Ru!He,k7 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
@pV5}N[] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
z(RL<N% ~K_Uq*dCE template < typename Tp >
<{(/E0~V/< class constant_t
^o?S M^ {
X##1!
ad const Tp t;
rk2xKm^w public :
PrF}a<:n: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
D?jk$^p~m# template < typename T >
s)A<=)w/e const Tp & operator ()( const T & r) const
%u{W7 {
JD>d\z2QC return t;
[ Mg8/Oy }
mbl]>JsQD } ;
"kMzmo=Pv5 -php6$| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Eq%@"-mo 下面就可以修改holder的operator=了
D,l,`jv* %9C@ Xl template < typename T >
B=L&bx assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j'%4{n {
iItcN;;7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q*jNH\| }
W~T}@T:EN #PvB/3 同时也要修改assignment的operator()
Q3W#`6jpF aAvsb$ template < typename T2 >
4wzlJ19E( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;E2>Ovv 现在代码看起来就很一致了。
YEu1#N [t\B6XxT 六. 问题2:链式操作
}n,Zl>T9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Myat{OF 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。
dth&?/MERL 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。
5@Bu99` 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。
]36sZ
* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qr\!*\9 t,)N('m}= template < typename T >
bZ_mYyBh struct result_1
<<A`aU^fX {
Wx'Kp+9' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+eX)48 } ;
S&C1 TC X8eJ4% 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:
A?Q a 4i q}Z3?W
template < typename T >
1iT\df struct ref
23(=Xp3;> {
73A)lU. typedef T & reference;
31+;]W=
} ;
{Ee>n^1 template < typename T >
B-.v0R`5 struct ref < T &>
X#a`K]!B {
57{oh") typedef T & reference;
b<I9 MR } ;
UnDgu4#R`A DQ.v+C, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/(I*,.d 8qi+IGRg template < typename T >
x Ha=3n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!%<^K.wG {
kU5.iK' return l(t) = r(t);
,''cNV }
jg
2qGC 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。
^ OJyN,A 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
t-u|U(n s}&bJ"!Z 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
"i.r@<)S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nm$Dd~mxW1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Thy=yz;p +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$DFv30 f 最后的布局是:
QlFZO4 P3| Add
+YOKA* / \
qJ!Z~-hS Divide 5
39U5jj7i / \
+eQe%U _1 3
$m1<i?'m 似乎一切都解决了?不。
YIt9M,5/Q 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。
M
x5`yT7 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。
%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:
FFhtj(hVgc 1
"TVRb template < typename Right >
=6FUNvP#8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z><5R|Gf Right & rt) const
o{v&.z {
+1C3`0( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wyx(FinIH }
"Y`3DxXz 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B(k=oXDF 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。
wmNHT _ 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。
Yw3oJf& 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。
|9xI_(+{kP 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。
z_;3H,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?
";[iZ 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:
v4Zb?
Yb }g+;y template < class Action >
:qhpL-ER class picker : public Action
4:3rc7_
1 {
Z.L?1V8Q1 public :
foF19_2 , picker( const Action & act) : Action(act) {}
4!62/df // all the operator overloaded
%1
KbS
[ } ;
?)Nj c&G djQv[Vc{ 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。
]e:/" 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:
E! /[gZ QR?yG+VU template < typename Right >
)CPM7> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JG`Q;K {
_Jz8{` " return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aeyNdMk- }
D'<VYl"/ l@j.hTO< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vgIpj3u 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。
%z]U LEYrZ *YTo{~ template < typename T > struct picker_maker
=d
2 r6%v {
MfF~8 typedef picker < constant_t < T > > result;
#$~ba%t9% } ;
r'LVa6e"N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'[|+aJ {
zr v] typedef picker < T > result;
x} /,yaWZ } ;
ql{(Lf$ Jo(`zuLJ 下面总的结构就有了:
0X8t>#uF 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。
Eh</? Qv\ 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。
s>_V
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A$0H
.F> 至此链式操作完美实现。
j!~l,::$"X -W{DxN1 &K_)#v`| 七. 问题3
Tl]e%A`| 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。
$yDWu"R8 vgt]:$ template < typename T1, typename T2 >
m ~#! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NvE}eA# {
UEs7''6RM return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%t=kdc0=_ }
+i ?S sKz`aqI 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:
>%p{38 !1T\cS#1% template < typename T1, typename T2 >
MfO:m[s struct result_2
7`vEe'qz {
O-]mebTvw typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qs\2Z@; } ;
9Gy _cTh#t ^ 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?
:Eh\NOc_O 这个差事就留给了holder自己。
onCKI," [AH6~-\ x ( m\$hX template < int Order >
mvW% class holder;
w&$d* E template <>
#&<)! YY5 class holder < 1 >
\]Kh[z0" {
}<@j'Ok}. public :
uJx"W template < typename T >
yNW\?Z$@q struct result_1
uY_SU-v {
m p<1yY] typedef T & result;
<99M@ cF } ;
]Y6cwZOe template < typename T1, typename T2 >
-m'j]1 struct result_2
i"zuil {
jdKOb typedef T1 & result;
%:>3n8n } ;
Sw^X2$h template < typename T >
65z" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^
&E}r{? {
kp?w2+rz return (T & )r;
1XG!$4DW }
OJT1d-5p template < typename T1, typename T2 >
YzosZ! L!< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dpQG[vXe {
{ pu85'DV return (T1 & )r1;
ERwHLA }
V^y^
;0I}[ } ;
')a(.f 5vo.[^ty template <>
j.a`N2]WE class holder < 2 >
jA".r'D% {
ZnFi<@UB) public :
}nt*
[:% template < typename T >
wIkN9
f struct result_1
}(a+aHH {
gh`m*@ typedef T & result;
`&0Wv0D0 } ;
]v[|B template < typename T1, typename T2 >
Nu8Sr]p struct result_2
ly% F."v {
aKU*j9A?;Z typedef T2 & result;
A5,t+8`aci } ;
js1!9%BV template < typename T >
%B.D^]S1: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q'pK,uNW {
/TS=7J# return (T & )r;
OY[e.N
t& }
gTRF^knrY template < typename T1, typename T2 >
'
|-JWH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e \O/H< {
|AZg*T3:W return (T2 & )r2;
yA{W }
R+gz<H.Q } ;
f3`7tA 2Q;9G6p V"cKJ;s 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.CP&bJP% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
oYWR')8g 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:akT 'q# .ROznCe} return l(i, j) = r(i, j);
v}WR+)uFQ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:Hxv6 .^J2.>. return ( int & )i;
"3FihE]k return ( int & )j;
5s(1[( 最后执行i = j;
5SCKP<rb 可见,参数被正确的选择了。
04r$>#E L(GjZAP j*xV!DqC `y#UJYXQE 3D?sL!W 八. 中期总结
%s19KGpA 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:
z;@*r}H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9Fn\FYUq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!8`3GX:B_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o\vBOp?hj \EseGgd21 ETs>`#`6o r$)w7Gk< ">?vir^ <\?wAjc, 九. 简化
h gJ[LU| > 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
|>@W
]CX[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@{Gncy| 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tHLrhH<w 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&/,|+U[ +-*/&|^等
\9-"M;R.d 2. 返回引用。
G:g69=x y =,各种复合赋值等
e%W$*f 3. 返回固定类型。
vq34/c^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=B.F;40 4. 原样返回。
j65<8svl operator,
I%urz!CNE* 5. 返回解引用的类型。
U*.0XNKp{ operator*(单目)
}-~l!
6. 返回地址。
ON+J>$[[ operator&(单目)
jt+iv*2N> 7. 下表访问返回类型。
)>BHL3@ operator[]
$.]l!cmi%Q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
86nN"!{l: operator<<和operator>>
arf8xqR-U] +^;JS3p@\ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<$JaWL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_V`DWR
* JU&+c6> template < typename Left >
vm>b m struct value_return
(h:Rh {
37}D9:#5C template < typename T >
w3$ struct result_1
b+Br=Fv"T {
`p+Zz"/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ToYAW,U[d } ;
47J5oPT2' $\9~)Rq6 template < typename T1, typename T2 >
8V~vXnkM struct result_2
%D * OO{ {
Dd`Mv$*d8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&r:7g%{n
} ;
/Z7iLq~t"G } ;
}f2r!7:x U(x]O/m O$cHZs$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~K@'+5Pc 2WG>, 4W2 下面我们来剥离functor中的operator()
.YuJJJv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"Wx]RN: ~g.$|^,.O/ return l(t) op r(t)
kBN+4Dr/$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}V\N16f return op l(t)
@V!r"Bkg. return op l(t1, t2)
bV"G~3COy return l(t) op
p)+k=b return l(t1, t2) op
n0is\ZK 0 return l(t)[r(t)]
m)oJFF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[n}T|< 4WK3.6GN 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:
{5
sO 单目: return f(l(t), r(t));
$q 2D+_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q:g2Zc'Y~W 双目: return f(l(t));
f7}*X|_Y return f(l(t1, t2));
Dl}$pN 下面就是f的实现,以operator/为例
O+ICol t%8d-+$ struct meta_divide
j1(D]Z=\ {
o6p98Dpg template < typename T1, typename T2 >
PdvqDa8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4f<$4d^md {
H*r>Y return t1 / t2;
4"Hye&O }
Q`D_|L } ;
~zw]5| 8,uB8C9 这个工作可以让宏来做:
TjG4`:*y#m Si~vDQ7" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~ar=PmYV7 template < typename T1, typename T2 > \
CJhL)0Cs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3)RsLI9 以后可以直接用
vY_-Ranj#. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZWS`\M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
W|o'& (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
N
8-oY$* 2@
Z(P.Gh "]G\9b) 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
AQ='|% \Acqr@D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pfs;0}h5 class unary_op : public Rettype
M.>l#4s,' {
Nr=d<Us9f Left l;
Ox-|JJ= public :
jQ)T6 7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Mec5h}^ [n/hkXa$\ template < typename T >
bAx?&$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`HBf&Z {
%!1Q P[}K return FuncType::execute(l(t));
QeK*j/ }
`ta7Gc/:UY ^7Fh{q4IE template < typename T1, typename T2 >
CJ++?hB]X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
28=O03q {
=J~ x return FuncType::execute(l(t1, t2));
&>Vfa }
&e8s65` } ;
ERN>don2 wT{nu[=GH* LWt&3
同样还可以申明一个binary_op
/Js7`r=Rx CH<E,Z
C1T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b?'yAXk class binary_op : public Rettype
+j4"!:N}B {
'f?$"U JF Left l;
{ .?/) Right r;
71{p+3Z& public :
k|!EDze43? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O
&-wxJ]S ]H1I,`=@ template < typename T >
=3v]gOcO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_x5 3g
A {
tq|hPd<C return FuncType::execute(l(t), r(t));
@i*|s~15 }
7!N2-6GV mtjh` template < typename T1, typename T2 >
FeTL&$O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s
S7c! {
y? co| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'Un" rts }
%p0xM } ;
]S5JUAGkE* N~xLu8, $81*^ 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
pLzk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}_68j8` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~Onoe $A[< 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。
@Rw!'T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
c7FRI0X 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。。。
0a "c2J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
TG5XSy 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)
P->y_4O 下面是修改过的unary_op
]: ~OG@( o+$7'+y1n- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ht4;5?/y class unary_op
E\4 +_L_j {
= MOj|NR [ Left l;
&HY+n)
o E2{FK)qT public :
({=gw9f ;/rXQe1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I}vmU^Y> I=NZokfS template < typename T >
[`):s= FC struct result_1
>L
0_ dvr {
;{%\9nS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$+I;oHWI } ;
n;T7= 1_" %V ;? template < typename T1, typename T2 >
;{"+g)u struct result_2
_&b4aW9< {
1cD! :[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pn5Q5xc } ;
jWE:ek* >M/V oV template < typename T1, typename T2 >
N
D2L_!g:( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/Dj=iBO {
&mtJRfnu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/Bm( `T }
9Q+'n$s0^ wGP;Vbk template < typename T >
iB& 4>+N+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9B7^lR {
)(384@'"u return OpClass::execute(lt(t));
HEM9E&rL }
X'qU*Eo jmFz51 } ;
l|k`YC x z\%Ls
_c_[C*T] 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
x}8yXE" 好啦,现在才真正完美了。
L|}lccpI 现在在picker里面就可以这么添加了:
cj'}4( ]n~ilS.rkl template < typename Right >
~"kb7Fxp picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ot6aRk {
j+,d^! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@-!}BUs? }
suzZdkMA 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。
65aK2MS@ !74S @6]sNm L$E{ycn 8Hn|cf0 十. bind
#kaY0M 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。
@dPTk"P 先来分析一下一段例子
y3o25}" io{@^1ab Qh'ATo int foo( int x, int y) { return x - y;}
1NgCw\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9vvx*rD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5E zw
~hn 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。
Pf\D-1gi 我们来写个简单的。
Nbi.\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
k@3Q|na 对于函数对象类的版本:
283F)T\Rv s pp f template < typename Func >
~2QR{; XQ struct functor_trait
O4V.11FnW {
KQg]0y
d typedef typename Func::result_type result_type;
<BMXCk } ;
)6D,d5< 对于无参数函数的版本:
:i .{ Wg<(ms dj template < typename Ret >
h _+dT struct functor_trait < Ret ( * )() >
s)6U_ {
Xy$3VU* typedef Ret result_type;
+>{Y.`a;Jo } ;
pw)||Q 对于单参数函数的版本:
rFj-kojg vPTM template < typename Ret, typename V1 >
|w<H!lGe!$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2;DuHO1 {
D)m5 typedef Ret result_type;
M$>1L } ;
3 +G$-ru 对于双参数函数的版本:
bj>v|#r^ rzm:Yx template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4O )1uF; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v{ 0= {
x"gd8j]s typedef Ret result_type;
%B5wH_p } ;
}:KEj_~. 等等。。。
zGAq-< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_0]S69lp #/Vh|UeX template < typename Func >
PE3vQH=t~ struct func_return
rMLp-aR' {
$JMXV template < typename T >
%&w3;d;c struct result_1
Wp!%-vzy& {
XH}\15X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|ZRagn30 } ;
@M_oH:GV j/_s"}m{ template < typename T1, typename T2 >
y)W@{@{kl struct result_2
2ZG5<"DQ" {
[f1
(`< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oPXkYW } ;
|yQZt/*SOZ } ;
C1m]*}U I+[>I=ewa T>2[=J8U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B"TAjB&
* P(,p'I;j template < typename Func, typename aPicker >
DVB{2~7 4 class binder_1
-ZRO@&tMD {
N343qU Func fn;
Py@wJEo aPicker pk;
OZ
|IA:,} public :
VcSVu +zaA,e?\ template < typename T >
AP7Yuv` struct result_1
Rv$[)`&T {
&U5{Hm9Ynr typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qB0E_y)a } ;
O4cr*MCb5 d4>Z8FF|1B template < typename T1, typename T2 >
Ay5i+)MD struct result_2
:y%/u%L {
*n 6s.$p)% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&eCa0s?mI } ;
Vzdh8)Mu\ #Ssx!+q? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mpuq 9)6 YaKeq5%y template < typename T >
M<.d8?p ) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y2ZT.l {
F`Q[6"<a return fn(pk(t));
uW@oyZUj }
zQ@I}K
t template < typename T1, typename T2 >
m'6&9Jak typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#\.,? A}9 {
]B%v+uaW return fn(pk(t1, t2));
Po__-xN>Q }
kb{]>3Y" } ;
%l}D. ml f]`#J%P TMlP*d# 一目了然不是么?
^S UPi 最后实现bind
b&~4t/Vq ]b7zJUz 6K-_pg] template < typename Func, typename aPicker >
'=nQ$/!q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
% NA9{<I {
fPn>v)lN{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#sPHdz'3M }
9`I _Et +*ZO&yJQ^< 2个以上参数的bind可以同理实现。
6y+Kjd/D 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。
hyCh9YOu) ]h* c,. 十一. phoenix
]>LhkA@V Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Z&1T ysxb?6 for_each(v.begin(), v.end(),
ko.(pb@+ (
R?~Yp?B^ do_
)0"wB [
,2j&ko1 cout << _1 << " , "
?Z Rs\+{vG ]
OGde00 .while_( -- _1),
\r /ya<5 cout << var( " \n " )
b J=Jg~& )
TUV&vz{ );
,SynnE68 iYORu3 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:
Tl$[4heE 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
NdtB1b operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q|o}+Vr 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DoJ\ q+ J&[@}$N ,0*&OXt template < typename Cond, typename Actor >
t2F_uCr class do_while
k2c}3 MeP {
6x h:/j3 Cond cd;
xy5lE+E_U Actor act;
,&jhlZ i public :
a`&f template < typename T >
{ /K.3 struct result_1
WN{ 9 {
cik!GA typedef int result_type;
"!Uqcay- } ;
x(hE3S#+ YQ+tDZY8` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#E?(vA1 Mr;E<Lj ^K template < typename T >
VL%UR{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~$iIVJ` {
P3cR l'] do
_LMM,!f {
LR.Hh act(t);
U=DmsnD, }
]h>_\9qO while (cd(t));
o.w\l\ return 0 ;
A?CcHw
rT }
<j&DK2u=i } ;
<,Ue
0 ?ooe'V@ 5mJ JU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T*#/^%HSG 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。
@ zs'Y8 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。
^T ?RK"p 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。
U]^HjfX\ 下面就是产生这个functor的类:
*AoR==:ya O4r0R1VQM NLUT#!Gr template < typename Actor >
P|.] DJ class do_while_actor
]w;rfn9D {
-~v|Rt Actor act;
uJFdbBDSh public :
fBRo_CU8! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4]h
=yc R v@Gl|29_ template < typename Cond >
"}q@Y= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
OK{quM5 } ;
tSVc|j qQA}Z*(m q*F{/N** 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@x"0_Qw 最后,是那个do_
::ajlRZG "OQ^U_ plb!.g class do_while_invoker
rM .|1(u {
u=/{cOJI6 public :
Y%PwktQm template < typename Actor >
~aMlr6; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
A*2
bA {
_AQb6Nb
return do_while_actor < Actor > (act);
]8Q4BW }
k 8UO9r[ } do_;
1u:
gFUb 6^]!gR#B 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E"+QJ~! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Svondc
4 最后来说说怎么处理break和continue
LXbP 2 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?}zdI(4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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