一. 什么是Lambda
_E8Cvaob 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Gj%q:[r 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,
^7i7yM}6( h{zb)'R $;$vcV9* jAcKSx$}y" class filler
Q`.q,T8I {
r|]YS6 public :
liy/uZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.v}|Tp&k } ;
{jwLVKT$ Zv@
Fr9m N5`z S79W 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:
?F!c"+C Qv'x+GVW] 4M]l~9;A Z'uiU e`& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0s{7=Ef 2 A";oE G; W2Z, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K0B<9Wi| f[R~oc5P0 O^6anUV0 _!vy|,w@e 二. 战前分析
=-r); d 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。
|N)),/R_ 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
|*b-m k L AA(2 XpkOC o 02 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
UU[z\^w| E /* --------------------------------------------- */
zG/? wP" vector < int *> vp( 10 );
k?L2LIB< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mvTp,^1 /* --------------------------------------------- */
Jd v;+HN[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_emW#*V /* --------------------------------------------- */
h<>yzr3fN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9;\mq'v% /* --------------------------------------------- */
6rD]6#D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E8R;S}PA /* --------------------------------------------- */
xs Pt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)[M:#;,L olL? 6)gC 1ZRkVHiz0 Q (q&(/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
cPAR.h,b? 1._1, _2是什么?
TXyiCS3 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。
Y6)o7t 2._1 = 1是在做什么?
bi",DKU{l 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。
|Ox='.oIb 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。
gJ9"$fIPc Y.tT#J^= zA.0Sm 三. 动工
Q[q`)~| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T*=*$% nSBhz &dK!+ 6@8z3JW.A template < typename T >
U~"Y8g#qgy class assignment
XpE847!soL {
Suo$wZ7J T value;
}P{Wk7#Jq public :
gGM QRRq assignment( const T & v) : value(v) {}
s0D4K template < typename T2 >
k 9z9{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XQfmD;U } ;
`=,emP&(H& M;OMsRCVO s/C'f4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LGW_7&0<< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<m1v+cnqo 0%}*Zo(e+ GPL%8 YY f^u-Myk class holder
%+Z*-iX {
#RU8yT public :
Vr( Z;YO template < typename T >
/T(9:1/G assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ov?J"B'F {
%-.;sO=g return assignment < T > (t);
Hk h'h"_r }
{N/%%O.b } ;
4G&dBH c>^(=52Q xY!ud) 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
k>.8 lc\ ]Zc|<f; static holder _1;
|}UkVLc_^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g; ]' {$yju _[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*0eU_*A^zO 而不用手动写一个函数对象。
dpNERc5 Fr fbOqxF"?we 3+h3? 四. 问题分析
^rP]B-) 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。
(?zD!%
k 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。
Q!U} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H;=Fq+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8j3Y&m4^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9CeR^/i _(kaa WJ 五. 问题1:一致性
Cgh84
2% 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?|
NE8W--Cg| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tB,(12@W sTlel& struct holder
q=BljSX {
bG@2f" //
tZKw(<am template < typename T >
$Emu*' T & operator ()( const T & r) const
N~mr@rXC {
uij^tN% return (T & )r;
RLnL9)`W }
Im/tU6ybV } ;
uu,F5<y[ %60 OS3 这样的话assignment也必须相应改动:
W_Y8)KxG:L H%>4z3n
template < typename Left, typename Right >
u%)gnj_ class assignment
3+>n!8x ;A {
G,|!&=Pe|E Left l;
o1$u;}^ | Right r;
4<F
z![> public :
%(lO>4>| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CYW@Km{e template < typename T2 >
$%cc[[/U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
9 =;mY } ;
4#0 3x:/<\ '!Hs"{~{ 同时,holder的operator=也需要改动:
6,3o_"J! crP2jF! template < typename T >
d"#Zp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j"69uj` R {
`<X-3)>;G return assignment < holder, T > ( * this , t);
!sm/BsmL7T }
!V37ePFje 1Qf}nWy 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
:Tg+)c Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
67&
hXIp &S*~EM.l8 return l(rhs) = r;
K?!qNK 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
IL %]4, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=xI'|% V >' template < typename Tp >
+hmFFQQ} class constant_t
@9gZH_ur>E {
g8%O^)d=> const Tp t;
&P|[YP37_ public :
U+)p'%f; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
RQx8Du< template < typename T >
%7)=k}4 const Tp & operator ()( const T & r) const
p?rlx#M {
YS9RfK/ return t;
NFs 5XpZ~ }
:-k|jt } ;
`R[ZY!=+ x.?5-3|d$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,JV0ib, 下面就可以修改holder的operator=了
5XZ!yYB? @%R<3!3v template < typename T >
'+cI W(F? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}6c>BU}DF {
ijF_
KP' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ssi7)0 }
KT(Z
#$ @yaFN>w 同时也要修改assignment的operator()
kW g.-$pp (8JU!lin template < typename T2 >
@0?!bua_| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>0IZ%Wiz 现在代码看起来就很一致了。
u#E'k
KGO pSw/QO9 六. 问题2:链式操作
v~P,OP("c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
o|(5Sr&H 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。
%X{EupiFA 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。
@Iv;y*y 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
fe?Z33V 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}~XWtWbd- 'jtC#:ePK template < typename T >
HgF;[rq3Q struct result_1
>M,oyM"s {
$RaN@& Wm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)|F|\6:ne } ;
+T+@g8S []>'Dw_r 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:
kz"uTJK 9Yx(u2PQ template < typename T >
_>;Wz7 struct ref
!Lf<hS^ {
fGo4&( U typedef T & reference;
g>@JGzMLP } ;
1sQIfX#2f template < typename T >
$<^t][{ struct ref < T &>
Dm>"c;2 {
zH8E,) typedef T & reference;
fd\RS1[ } ;
):D"LC iQwQ5m!d & 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
yGZsNd {a& OU[<\d template < typename T >
*U?O4E9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wHc
my {
HGDrH return l(t) = r(t);
l90mM'[ }
200yN+ ec 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。
~U9K<_U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'ZfgCu)St qLN^9PdEE 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
2@&r!Q|1vR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|\5^ub,m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g`7XE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"F<CGSo 最后的布局是:
eU?hin@X Add
!'7fOP-J] / \
*T|B'80 Divide 5
gE-y`2SU / \
l4Xz r:] _1 3
{meX2Z4 似乎一切都解决了?不。
nM
)C^$3<t 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。
j2Zp#E! 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。
$B+| &]a 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:
*eVq(R9?T tli.g template < typename Right >
)ZJvx%@i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<j'V}|3 Right & rt) const
p\6cpf {
kI\m0];KnQ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-Mt
5< s }
3^ Yc% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
IV QH
p 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。
{f!/:bM 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。
?9b9{c'an 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。
5,RUPaE 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。
R?2sbK4Cz 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?
y7R#PkQ~ 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:
mo0\t#jA o\AnM5 template < class Action >
$`=p] class picker : public Action
f-=\qSo {
:$ 5A3i public :
Lpchla$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
jcH@*c=%e // all the operator overloaded
nR!e( } ;
^rkKE
dd PxHFH pL 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。
!Brtao"m 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:
fCl}eXg6w ]Z JoC!u template < typename Right >
XC4Z ,,ah" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,g`%+s7 u {
mCtS_"W return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YdY-Jg Xm }
)&DAbB!O h`fVQN.3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
CUA @CZ6{ 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。
mYBEjZB /'O8RUjN template < typename T > struct picker_maker
g;IlS*Ld {
T)C@6/ typedef picker < constant_t < T > > result;
da{]B5p\ } ;
$EMOz=)I# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s:`i~hjq {
g(DD8;]w< typedef picker < T > result;
<_tmkLeZf } ;
G4&s_M$ A]1Nm3@ 下面总的结构就有了:
prBLNZp 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。
0ju1>.p 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。
q!c(~UVw picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<t%gl5}| 至此链式操作完美实现。
]-PzN'5\' I0=_=aZO( ]`E+HLEQ' 七. 问题3
,!ZuH?Z 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。
D-3[#~MV |Td+,>, template < typename T1, typename T2 >
4DXbeQs: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ajbe7#} {
i jI/z5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
L\yVE
J9x }
y>{:[L9* :fRXLe1= 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:
z*Sm5i&)_q _MBa&XEM template < typename T1, typename T2 >
`h}eP[jA struct result_2
~m%[d.
}e {
>&L|oq7$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
V la,avON } ;
IS C.~q2 C2LPLquD+
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?
~PQ.l\C 这个差事就留给了holder自己。
K
+7 H/8^Fvd N&8TG template < int Order >
?M2(80 class holder;
WxdQ^#AE template <>
)cfi@-J+# class holder < 1 >
g14*6O: {
#kg`rrFr public :
Pms@!yce template < typename T >
^<]'?4m] struct result_1
[^>XRBSm {
`i{d"H0E typedef T & result;
B`tq*T% } ;
r4.6W[|d template < typename T1, typename T2 >
[ X*p
[ struct result_2
Re%[t9F& {
Gk;YAI typedef T1 & result;
ia6 jiW x } ;
, ,3lH-C template < typename T >
<+8'H:wz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0V%c%]PH {
^5 >e return (T & )r;
U}v`~'K }
:I"CQ
C[Z template < typename T1, typename T2 >
2 a<\4w' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3WV(Ok {
ycGY5t@K@ return (T1 & )r1;
|9@,ri\'Rg }
Tw~R-SiS`s } ;
:\TMm>%q
>T$0*7wF template <>
W?7l-k=S class holder < 2 >
G1:}{a5i_ {
s"(RdJ-, public :
*k$[/{S1- template < typename T >
~cz}C("Z struct result_1
!}*N'; {
/i+z#q5' typedef T & result;
$Dg-;I } ;
l![M,8 template < typename T1, typename T2 >
~NGM6+9 struct result_2
rOIb9: {
Q
G)s typedef T2 & result;
j:9M${~ } ;
HKN|pO3v template < typename T >
*4O=4F)x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wzq
W1<*` {
5C w(
4. return (T & )r;
p^l#Wq5 }
uH_KOiF template < typename T1, typename T2 >
'.}}k!# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w7)pBsI {
~Ps *i]n( return (T2 & )r2;
GT>'|~e }
<J%qzt} } ;
w0QtGQ| rcnH ^P _K5<)( ) 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> >。
bC&A@.g{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ET*A0rt 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.[={Yx0!I Po>6I0y return l(i, j) = r(i, j);
iIfiv<(ChM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IPot][ N> +Z#=z,.^ return ( int & )i;
K5>3 return ( int & )j;
eAHY/Y! 最后执行i = j;
o.s'0xP] 可见,参数被正确的选择了。
(6,:X AvL /gt: %$BRQ-O 7uBx x;ik
八. 中期总结
K'OG-fn;
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
'CBwE&AL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wGHft`Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q\oa<R
D5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~z^l~Vyg? |N,^*xP(6 *oO%+6nL t Cuvb r#- \F
_1C= 九. 简化
g$(Y\`zw 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。
y"?`MzcJ0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(>`_N%_ 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:
4^(x)r
&(? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e9acI>^w +-*/&|^等
32GI+NN 2. 返回引用。
s>9I#_4] =,各种复合赋值等
-]%EX:bm 3. 返回固定类型。
_JH.&8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,>|tQ' 4. 原样返回。
2%/F`_XbP operator,
O:]']' / 5. 返回解引用的类型。
1N/4W6 operator*(单目)
Owp]>e 6. 返回地址。
f,YORJ operator&(单目)
?Ld),A/c 7. 下表访问返回类型。
A-x^JC= operator[]
81RuNs] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aru2H6 operator<<和operator>>
dJ"44Wu+J r*HSi.'21 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。
cT(nKHL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Gm+D1l i
ff9m_P template < typename Left >
-J]?M struct value_return
GtRpgM {
\mF-L,yu template < typename T >
`(W"wC struct result_1
F"Dr(V {
8%4;'[UV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y58H.P } ;
Zf M]A) e.\>GwM template < typename T1, typename T2 >
2d[tcn$;h] struct result_2
_ $PeFE2 {
5N9Cd[4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`JIp$ } ;
9G6)ja?W } ;
33`bKKO} e`Yj}i*bx] Q-) ( s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,|f=2t+5X hyxv+m[ 下面我们来剥离functor中的operator()
\ZnA%hC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`=Mk6$%Cs 5|0}bv O return l(t) op r(t)
n3e,vP? R return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/G5KNSi return op l(t)
8] LF{Obz[ return op l(t1, t2)
~'*23]j return l(t) op
CXUF=IE return l(t1, t2) op
R/u0, return l(t)[r(t)]
>$kFYb>~q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
erI&XI |@d(2f8 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:
%<~Ewno T 单目: return f(l(t), r(t));
$y;w@^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
II^Rp],> 双目: return f(l(t));
~U+<JC Z return f(l(t1, t2));
h`Jc%6o 下面就是f的实现,以operator/为例
<mX5VGY9^ UAjN struct meta_divide
Wv>`x?W {
hGFi|9/-u template < typename T1, typename T2 >
hMupQDv/I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{F_>cyR {
*b;)7lj0h return t1 / t2;
2?(/$F9X, }
$d1ow#ROgy } ;
xpZ@DK; l>jrY1u 这个工作可以让宏来做:
UXZ3~/L5 O )g=mv*9> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Qfe u3AT template < typename T1, typename T2 > \
[,&g46x22 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aT/2rMKPF 以后可以直接用
BTsvL>Wy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,T;sWl 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
bLTX_
R (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
W'Gh:73'} \*PE#RB#6 l="(Hp%b 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
qY&(O`?m& Cpzd k~+H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tzl,r"k3 class unary_op : public Rettype
i K@RQi {
+;H=_~b Left l;
`-nSH)GBM public :
DKo6lP` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qV=O; )~P<ruk>,C template < typename T >
,!SbH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
; 8VZsh {
`?:{aOI return FuncType::execute(l(t));
/&?ei*z }
va~:Ivl-) 7|Vpk&.> template < typename T1, typename T2 >
@"cnPLh& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r<]^.]3zj {
Y&VypZ"G> return FuncType::execute(l(t1, t2));
~+6#4<M.~ }
C&q}&=3r } ;
R||$Wi[$ &WCVdZK: Ev#,}l+ 同样还可以申明一个binary_op
2!f'l'} bil>;&h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7ey|~u2 class binary_op : public Rettype
( 3,7 {
57 Vn- Left l;
9U9ghWH8 Right r;
h1)+QLI public :
aorL ,l binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AB!({EIi T5@t_D>8 template < typename T >
+=`w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aSm</@tO& {
yokZ>+jb return FuncType::execute(l(t), r(t));
\#h=pz+jb }
Jx3a7CpX hAi'|;g template < typename T1, typename T2 >
fk#Ggp< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4P2p|Gc3 {
aF=;v* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nP=/XiCj }
a$"Z\F:x } ;
Pi&\GMzd /|Gz<nSc &=8ZGjR< } 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Z,3CMWHg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4!glgEE* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<^Q`
y 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ht:L
L#b*( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ieyqp~+|4$ 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。。。
)sEAPIka 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'u[cT$ 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)
7")&njQ/x 下面是修改过的unary_op
a
8jG')zg bF@iO316H template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Dx3Sf}G
` class unary_op
~fA H6FdZ\ {
6Hpj&Qm Left l;
Z}O0DfT; =2wy;@f public :
<>1*1%m (i'wa6[E8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J0Y-e39 ` d#- <=6 template < typename T >
%ye4FwkRy struct result_1
H~qY7t {
:n?}G0y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!P)7t`X } ;
k|^nrjStC y/?;s]>b template < typename T1, typename T2 >
xeHqC9Ou struct result_2
PI")^` {
4gm(gY>[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#KSB% } ;
In4T`c?kQ "_&HM4%! template < typename T1, typename T2 >
i
`8Y/$aT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A7:W0Gg {
hmd, g>J:< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T\HP5& }
_nnl+S>K y+[wlo&WC template < typename T >
Yc'7F7.<6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@*LESN>T@t {
b+}*@xhl return OpClass::execute(lt(t));
Y6@A@VJ }
5h(]S[Zf3 }oTac } ;
~&IL>2-B E~!FEl; K>$od^f%c 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
`Tf<w+H 好啦,现在才真正完美了。
_^ @}LVv+E 现在在picker里面就可以这么添加了:
0:Lm=9o cE=v566 template < typename Right >
fx4X!(w!B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:@X@8j": {
8eoDE. } return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
C>7k|;BvF }
`qsn; 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。
v4<x 4 /SD2e@x{U :XZ .~
W^P>t p>p=nL K 十. bind
FCmS3KIa, 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。
5k}UXRB? 先来分析一下一段例子
o' DXd[y W,>;`> ',*
6vbII int foo( int x, int y) { return x - y;}
hpym!G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MhB kr{8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
p.1|bXY` 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。
M+^+u 1QQ0 我们来写个简单的。
akQtre`5sd 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
uEuK1f` 对于函数对象类的版本:
'm"H*f !-4pr[C template < typename Func >
sOW-GWSE< struct functor_trait
FyQ^@@ {
)P.|Xk:r typedef typename Func::result_type result_type;
B|~\m~ } ;
@ B3@M 对于无参数函数的版本:
.Isg1qrC : C;=<$ template < typename Ret >
L+QEFQ:r5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
#,qikKjt2 {
HWGlC < typedef Ret result_type;
?z60b=f8 } ;
^IM;D)X&: 对于单参数函数的版本:
I#f<YbzD \Jv6Igu template < typename Ret, typename V1 >
PHD$E s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4oOe {
I)O-i_}L&K typedef Ret result_type;
c Ew/F0 } ;
Ph.$]yQCc] 对于双参数函数的版本:
? P`]^# {{=7 mbc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
QkzPzbF" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`&>!a {
YrgwR typedef Ret result_type;
G0//P
.# } ;
z0Gh |N@) 等等。。。
diqG8KaK 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Qo{^jDe,c* AC(}cMM+ template < typename Func >
s6). ?oE struct func_return
\"PlM!0du {
;mo}$^49* template < typename T >
L1"X`Pz[} struct result_1
P5vM y'1X {
F{f "xM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E(
*$wD } ;
)WEyB~'o BbiBtU template < typename T1, typename T2 >
3QS"n.d struct result_2
Z)7
{e"5d {
9^s
sT>&/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZwF_hm=/[ } ;
1rE hL } ;
@eT!v{o %r~TMU2" /5r[M=_ihr 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.f&,~$e4 0/(YH template < typename Func, typename aPicker >
o *I-~k class binder_1
{q8V {
R`>E_SY Func fn;
l=EIbh aPicker pk;
kRE^G*? public :
UXa3>q> (g~&$&pa template < typename T >
FJ>| l#nO struct result_1
-_pI:K[ {
m2<sVTN`^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)X| uOg&| } ;
{u46m 3r^i>r8B template < typename T1, typename T2 >
D@d/O struct result_2
eB!0:nHN {
WZ~rsSZSV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~`mOs1 d } ;
R4QXX7h! &&(sZGw binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S|!U=& UO<%|{W+ template < typename T >
"vjz $. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<(@m913| {
)BS./zD*[< return fn(pk(t));
"2 qp-'^[c }
-jFt4Q7}8 template < typename T1, typename T2 >
7=mU["raz` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|3\
mH~Bw {
{b+!0[ return fn(pk(t1, t2));
HK5\i@G+< }
P*R`3Y, } ;
\\x``* +~02j1Jx v*l1"0$ 一目了然不是么?
o& $Fc8bH 最后实现bind
{Sd{|R_ ?OvtR:h C X )g<F template < typename Func, typename aPicker >
M_UhFY=' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
OES+BXGX {
hMeE@Q0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0P\)L`cG }
{o5E#<) Ck(D:
% ~s 2个以上参数的bind可以同理实现。
%,-vmqr 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。
#th^\pV $0sUh]7y 十一. phoenix
JyYg)f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j$A~3O<e" =R?NOWrDY for_each(v.begin(), v.end(),
)iluu1,o (
*)U=ZO6S do_
SG;]Vr [
Nm:nSqc cout << _1 << " , "
US0)^TKrj ]
S#_i<u$$ .while_( -- _1),
}O5c.3 cout << var( " \n " )
z9YC9m)jK )
^ ,U9N );
[L]
ca* qnv9?Xh 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:
C-m
OtI 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
lySeq^y?Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2|kx:^D p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xv9SQ,n< XNf%vC> #:w/vk template < typename Cond, typename Actor >
6}n>Nb;L" class do_while
Qp!r_a&
{
a@lvn/b2 Cond cd;
*" >ek k Actor act;
kdITh9nx<r public :
S;MS,R template < typename T >
d9sl(;r struct result_1
TJp( {
QrHI}r typedef int result_type;
[F*t2 -ta } ;
X'IW&^kI 2r,K/' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'h.{fKG]ME 5L"{J5R} template < typename T >
g(>;Z@Y
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/H^=`[Mr {
j{0_K+B do
8 POrD8B {
\NDSpT<Z act(t);
k6QQoLb$V }
T`Sp! while (cd(t));
BPIp3i return 0 ;
tb/bEy^
}
8AOJ'~$ } ;
8sx\b $e_A( | (SfP3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
12~zS 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。
2N9
BI-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。
\3hhM}6)DM 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。
[58xT>5`m 下面就是产生这个functor的类:
%XMrSlSOp <}pqj3 a 9(1 6k template < typename Actor >
Aj*0nV9_ class do_while_actor
]tanvJG}' {
>w9fFm!Q
Actor act;
~2beVQ(U public :
bBW(#
Q_a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d>M&jSCL ;m,lS_[c template < typename Cond >
(?72 vCc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M6jP>fbV* } ;
2(YZTaY |g}!
F- {W62%>v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qDxz`}Ly= 最后,是那个do_
t^)q[g $h`?l$jC(@ Yc3r3Jy class do_while_invoker
DzkE*vR {
jX$TiG public :
`^-?yu@ template < typename Actor >
|qE"60&"} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1c(1 YGuH {
MGCwT@P return do_while_actor < Actor > (act);
^VR1whCrx }
8 *;G\$+ } do_;
Z=_p 3/H^YM
@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
57'=Qz52 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c BQ|mA 最后来说说怎么处理break和continue
0cC5 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。
?g&6l0n` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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