一. 什么是Lambda
u#=Yv|9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q6?+# } 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,
oQ!} @CaN| J)(H-xvV 2^Gl;3 +T[3wL~ class filler
@t`|w.]ml {
Q(m} Sr4 public :
G 8|[.n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AG)N^yd } ;
9m56oT'U{ "hz(A.THi s<0yQ-=.?N 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:
Vja' :i ;}IF'ANA ~Av]LW SqY;2: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
#m
3WZ3t$ "d'xT/l
" yZI4%fen 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G1B~?i2$ ? G~)jk+Qq tjk Y[ *sf9(%j 二. 战前分析
] d| -r:4 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。
:YjOv 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
"Ks%! !Dkz6B* mh44 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7d/wT+f /* --------------------------------------------- */
n);2b\& vector < int *> vp( 10 );
S|;a=K&hS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_5M!ec /* --------------------------------------------- */
!_<. 6ja sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5WP[-J) /* --------------------------------------------- */
9}X3Q!iFb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mL+}Ka /* --------------------------------------------- */
8s8q`_.)( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uW;Uq=UN /* --------------------------------------------- */
=B1t?(" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4q@o4C<0 b7v] g]* wd*T"V3 5:|5NX[.b 看了之后,我们可以思考一些问题:
MS^,h>KI 1._1, _2是什么?
u!g=>zEu 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。
[gzU/: 2._1 = 1是在做什么?
UE7P =B 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。
D]y6*Ha 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。
}3:TPW5S psRm*,*O y5a^xRDw 三. 动工
EN.yU!N.4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f]T1:N*t g/+M&k$ l@1f L%f hl}#bZ8] template < typename T >
KtEMH class assignment
/G[y
24 Q {
\Qk:\aLR T value;
y(.WK8
public :
!nVX .m9 assignment( const T & v) : value(v) {}
1sc #!^Oo template < typename T2 >
mm#U a/~1u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TOMvJ>bF } ;
g/z9bOgIX 8f^URN<x Kox~k?JK
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yF0,} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z+t?ah00 c'`7p/l. /UyW&]nK w0/W=!_ class holder
l$m^{6IYc {
Zy*}C,Z public :
3{M IBMA template < typename T >
e@]cI/j assignment < T > operator = ( const T & t) const
oE)c8rE {
oK5(,8
(4 return assignment < T > (t);
8GlH)J+kq }
Rz=]KeZu } ;
D{BH~IM 4Hzbb# ^D4 b\mF 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D4#,9?us &KR@2~vE static holder _1;
3pDZ}{ZZU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CQ,r*VAw
L$jyeFB5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;SC|VcbyH 而不用手动写一个函数对象。
DvOg|XUU0 't)j fE7WLV2I> 8-?n<h%8E 四. 问题分析
Tg:NeAN7( 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。
3;:xEPb._6 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。
4zf#zJw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3'/wRK l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
) ]~HjA; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%< j=& kI[EG<N1k 五. 问题1:一致性
38'H-]8q" 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?|
APc@1="#J 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
eazP'(rc ,+'f unH struct holder
ZN4&:9M {
_cGiuxf
# //
}f-rWe{gs> template < typename T >
IL%&*B T & operator ()( const T & r) const
W2^eE9 {
A{+ZXu} return (T & )r;
-;~_]t^a }
wkm
SIN: } ;
pu>LC6m3a ~Q%QA._R? 这样的话assignment也必须相应改动:
J7cqn j D3^v[>E2 template < typename Left, typename Right >
T >-F~?7Sv class assignment
xq~=T:>/A {
&H+<uYV Left l;
5~[Fh2+ Right r;
*n[Fl
public :
[6|8Gx: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P2s0H+< template < typename T2 >
6kDU}]c:H] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*@BBlkcx } ;
(Q&z1XK3 qob!!A14p 同时,holder的operator=也需要改动:
Bf*
F^ A23 Z)` template < typename T >
)7`~U"r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0>?mF]M {
bg=`
return assignment < holder, T > ( * this , t);
?b7vc^E& }
gTQ6B,`/8 Xs?>6i@$$ 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。
rU~"A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(f.A5~e jyT(LDsS return l(rhs) = r;
VI+Y 4T@ 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。
ePY K^D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{MEU|9@
Y ,`Mlo template < typename Tp >
b~~}(^Bg class constant_t
0WPxzmY {
Wex4>J<`/ const Tp t;
ypifXO;m7 public :
iH$N HfH constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i*; V4zh template < typename T >
dJ;;l7":~ const Tp & operator ()( const T & r) const
G?V3lQI1n {
gSv<.fD" return t;
$N
]P#g?Q }
W ][IHy< } ;
p,0 \NUC 7yj2we 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v m$v[ 下面就可以修改holder的operator=了
zld>o3K} gI%n(eY template < typename T >
@6Mo_4)O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
r\1*N.O3|O {
TDseWdA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
DxD0iJ=W }
z>&D~0 d+w<y~\
q 同时也要修改assignment的operator()
jGWLYI=V2 df)1}/*L template < typename T2 >
gbh:Y}_FU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
EtcamI*` 现在代码看起来就很一致了。
Xg)yz~Ug axl?t|~I 六. 问题2:链式操作
+Q9HsfX/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2U+&F'&Q 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。
0jS/U|0 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。
3_>1j 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。
7/yd@#$X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lu}[XN LH8?0N[ template < typename T >
0t&H1xsxX struct result_1
sg y {
kO#`m] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
G@'0vYb# } ;
K_xOY
* h^c'L=dR 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Qi}LV"&L sDC RL%0QK template < typename T >
?|/}~nj7 struct ref
f:SF&t* {
r6)1Y`K=9 typedef T & reference;
n"
~*9' } ;
pWp2{G^XB template < typename T >
S ] &->5" struct ref < T &>
K|/a]I": {
SrtmpQ typedef T & reference;
; n@C(hG } ;
h.^DRR^S mc=*wr$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E.3}a>f Rt|Hma template < typename T >
n\YxRs7
hF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`3KprpE8v {
r?TK@^z return l(t) = r(t);
}M9al@" }
N'1~ wxd 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。
:&%;s*-9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#Q"vwek Gpu?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
6b|`[t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E~P0}' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$5IrM7i +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!O-+h0Z 最后的布局是:
@FV;5M:I Add
.g~@e_;): / \
a\w|tf Divide 5
-(.7/G'Vk> / \
R'/wOE2 _1 3
U VKN#"_{ 似乎一切都解决了?不。
&>{>k<z 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
D2p6&HNT 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
j1<1D@UO OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
)'~FDw\6 x,dv~QU template < typename Right >
G#:!wI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;Y^RF?un Right & rt) const
5m42Bqy" {
}D+8K return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W6T&hB }
([*t. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g-FZel
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^mpB\D)q 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
~PnpYd<2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
836m5/kH[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
\<B6> 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
e9_+$Oo 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:
H>f{3S-% @3 c#\jx template < class Action >
E{s|# class picker : public Action
, ~xU>L^ {
x Ui!|c public :
g{hA,-3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
]4mj 1g&C // all the operator overloaded
.~L4#V{c~ } ;
N RSse" ~4MjJKzA 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。
K)&XQ`& 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$U ZL vw]
D{OBv* template < typename Right >
tQ
JH'YV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[V,
;X {
:s '"u] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(B,t
1+% }
*u'`XRJU/ Wmxw! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$S8bp3) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
OIty
]c L"7`
\4 template < typename T > struct picker_maker
a=.db&;vY {
8M+F!1-# typedef picker < constant_t < T > > result;
xKST-:c + } ;
P=[x!}.I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
h)
PB {
o!r4 frP typedef picker < T > result;
BON""yIC } ;
!9 LAXM Y~hd<8 ~ 下面总的结构就有了:
-^Km}9g functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
h$ iyclX 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。
jQeE07g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
zMzf=~ 至此链式操作完美实现。
b%f2"e0g 1=5'R/k ((>3,%B` 七. 问题3
vKf;&`^qE 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。
iH}rI'U. Po!JgcJ#\ template < typename T1, typename T2 >
'Oy5G7^R ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{R!TUQ5 {
k,iV$,[TF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ox*T:5 }
40d9/$uzh I u~aTgHX% 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:
TgE.=` "7 f9XO9N,hE: template < typename T1, typename T2 >
:G=1$gb struct result_2
rn[}{1I33Q {
1\J1yOL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}:l%,DBw } ;
9g5{3N3 %%,hR'+| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
'`~(Fkj 这个差事就留给了holder自己。
`{Di* p9}c6{Wp |XA aKZA template < int Order >
t2%@py*bU class holder;
2X;0z$ template <>
y#Za|nt class holder < 1 >
JS7}K)A2B6 {
($ B]9* public :
;7^j-6 template < typename T >
}Oh'YX#[ struct result_1
(:bCOEZ {
*ez~~ Y typedef T & result;
'"fU2M<. } ;
nP{sCH 1 template < typename T1, typename T2 >
Z=Y_;dS9 struct result_2
q,,>:]f# {
$s(4?^GP typedef T1 & result;
qTa]th; } ;
lp0T\
% template < typename T >
]7R&m)16 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nK%/tdq {
n.Eoi4jV' return (T & )r;
vb. Y8[ }
CbH T # template < typename T1, typename T2 >
$h]Y<&('G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uZ`d&CEh {
xBE
RCO^ return (T1 & )r1;
GKsL~;8" }
)bCG]OM7< } ;
Rw
ao5l=x :*&9TNUE@ template <>
73s3-DS, class holder < 2 >
>[%.h(h/% {
`\4JwiPo public :
Wh'_slDH+ template < typename T >
;GgQ@s@ struct result_1
2*FWIHyf {
d,J<SG&L& typedef T & result;
kq}eUY] } ;
fF9oYOh| template < typename T1, typename T2 >
^I0GZG struct result_2
71<PEawL {
X?v^>mA typedef T2 & result;
5)>ZO)F& } ;
qnk,E- template < typename T >
7ru9dg1? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wp]7Lx?F {
D_19sN@0m return (T & )r;
N} x/&e }
kG;eOp16R template < typename T1, typename T2 >
^2;(2s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pW3)Y5/D {
@a.6?.<L return (T2 & )r2;
3e!Yu.q: }
&DbGyV8d"| } ;
0q>NE<L $kD`$L@U 4z0R\tjT 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> >。
w1"gl0ga$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M8",t{7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8NAWA3^B XC/]u%n8]( return l(i, j) = r(i, j);
X\3,NR, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
|!xfIR>=F [`zbf_RyO return ( int & )i;
!.2CAL return ( int & )j;
uRB)g 最后执行i = j;
e2-70UvW^ 可见,参数被正确的选择了。
(9YYv+GGd* |<$<L`xoe O2'bNR B
)1<`nJA msqxPC^I 八. 中期总结
_L:i=.hxN 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:
5fj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
bDh:!M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]lB3qEn< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.XLV:6 2*-ENW2 yjOu]K:X
1W}nYU kh>SrW]B% '!yS72{$2 九. 简化
g@k#J"Q'[ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
vU8FHVytV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l#5~t|\ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
B::4Qme 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
x8pbO[_| +-*/&|^等
S`W'G&bCj
2. 返回引用。
a$xeiy9 =,各种复合赋值等
iKF$J3a\2f 3. 返回固定类型。
dY4k9p8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+C'TW^ 4. 原样返回。
1o;g1Z/ operator,
2 <6`TA*m 5. 返回解引用的类型。
"J8;4p operator*(单目)
;Txv-lfS 6. 返回地址。
u6iU[5 operator&(单目)
56bud3CVs 7. 下表访问返回类型。
EZ%w= operator[]
*793H\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T]Tdx.B operator<<和operator>>
fd5ZaE#f H4}%;m% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
l}Q"Nb) 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O:5Rp_?^ uXG`6|? template < typename Left >
tL={ y* struct value_return
'#,e
@v {
B0b[p*gIl template < typename T >
_4.]A3;} struct result_1
>op:0on]} {
c|\ZRBdI typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\uU=O
) } ;
(b/A|hl .)"_Q/q
template < typename T1, typename T2 >
S1 EEASr!} struct result_2
[5?4c'Ev {
(xZr ]v ]U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ge^zX$.' } ;
0kNe?Xi } ;
=9qGEkd3 (kWSK:l QQg8+{> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*PSvHXNi V-KL% 下面我们来剥离functor中的operator()
bH\'uaJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
N|!MO{sB biK)&6|`sa return l(t) op r(t)
;ZQ-uz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
74@lo-/LY return op l(t)
&v5G92 return op l(t1, t2)
r/NSD$-n return l(t) op
[x2JFS#4 return l(t1, t2) op
^CZCZ,v return l(t)[r(t)]
d5@X#3Hd return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
f7XQ~b &a%WM 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
a|DsHZ^6^ 单目: return f(l(t), r(t));
Q^z=w![z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mR{CVU 双目: return f(l(t));
Y7<zm}=(/ return f(l(t1, t2));
Vq3gceo'0A 下面就是f的实现,以operator/为例
}xAie( N$\ bg|v struct meta_divide
YCa@R!M*O {
KQG-2oW template < typename T1, typename T2 >
7d&DrI@~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%
v;e {
d]tv'|E13 return t1 / t2;
[[:UhrH- }
r4O|() } ;
IDy_L;'`* >5)<Uv$ 这个工作可以让宏来做:
D(y+1^>
f~w>v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QWrIa1.JC template < typename T1, typename T2 > \
j$3rJA%rN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%KGq*|GUu 以后可以直接用
yJ!OsD DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z[",$Lt 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
KcC!N{ (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。。。)
%'Zc2h&z ,N53Iic &4,WG 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
?Bo?JMV OFc\fW# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ojHhT\M` class unary_op : public Rettype
!Y (apVQ {
t#C,VwMe[ Left l;
!Eq#[Gs public :
7;&(} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\+-zRR0 +' %@! template < typename T >
JnfqXbE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4-mVB wq {
3Jk[/.h return FuncType::execute(l(t));
S_J,[#& }
aF!E x b"I~_CL| template < typename T1, typename T2 >
LO)GTyzvJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{Fbg]'FQ {
u*2fP]n return FuncType::execute(l(t1, t2));
kw*)/$5] }
R {HV]o|qk } ;
R (G2qi +a%xyD:.? 3gAR4 同样还可以申明一个binary_op
xq}-m!nX \[yr=X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lsk_P&M class binary_op : public Rettype
Yu'a<5f {
089 k.WG Left l;
-"=)z/S Right r;
~W<CE_/]k public :
H@GE)I>^@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o\Uu?.-< I,b9t\(6 template < typename T >
?v:ZU~i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IV'p~t {
c!It^* return FuncType::execute(l(t), r(t));
lwc5S`" }
we3tx{j hq=,Z1J template < typename T1, typename T2 >
<47k@Ym typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7h%4] {
s=Df ` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}Dn^d}?s|| }
HTV ~ ?E } ;
H3, ut O gmSQ DECB*9O^ 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
xACdZB( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7Y1GUIRa3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%%%S"$t 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
{T=52h=e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fiVHRSX60 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)tS-.P rA- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.h4\{| 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4*TmlY 下面是修改过的unary_op
qTT,U9]: Tk*w3c"$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
WF2NG;f= class unary_op
dH\XO-Z7v {
>O#grDXb Left l;
24ux iXFP5a>| public :
c
pk^!@c i^)WPP>4Aw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a8pY[)^c n2{SV template < typename T >
}s_hD`' struct result_1
[84F09HU {
T-gk <V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g JjN<&, } ;
.m;G$X|3U pXu/(&? template < typename T1, typename T2 >
2#vv$YD struct result_2
(u hd "
{
Ql %qQZV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n_Onr0EvO } ;
c0_E_~ rkB'Hf template < typename T1, typename T2 >
oFDz;6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\L # INP4~ {
S{#cD1>. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
maNW{"1 }
%g3,qI C3XmK}h template < typename T >
&H||&Z[pk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M6rc!K {
Qd
&"BEs return OpClass::execute(lt(t));
o31Nmy
Ni }
`y^sITr -F\qnsZ2 } ;
%0,-.(h +oc
>S jjzA .8?(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
9zBMlc$X 好啦,现在才真正完美了。
X[](Kj^`< 现在在picker里面就可以这么添加了:
:7g=b%; T6#CK
template < typename Right >
WC,+Cn e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
47r&8C+&\ {
f )Z%pgB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
445o DkG }
MFt*&%,JX 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。
VZy4_v= I.'b'-^ $HJTj29/ {Qv>q$Q ;eL9{eF 十. bind
F_;DN:
{ 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。
| ?yo 3 先来分析一下一段例子
&a,OfSz 52_# 6KZf%)$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
TUIk$U?/I bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"O[j!fG8, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N587(wZ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
o>Er_r 我们来写个简单的。
6w[}&pX"z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j*v40mXl`2 对于函数对象类的版本:
? "/ fPV- Iu@y(wyg template < typename Func >
-r7]S struct functor_trait
bzN-*3YE= {
w|[RDaA b typedef typename Func::result_type result_type;
^].jH+7i* } ;
E
Y<8B3y 对于无参数函数的版本:
a:TvWzX, b5G}3)'w template < typename Ret >
6K`c/) struct functor_trait < Ret ( * )() >
`d]IX^; {
cO2& VC typedef Ret result_type;
!4"^`ors$ } ;
U69u'G: 对于单参数函数的版本:
fBn"kr; 4Y> Yi*n template < typename Ret, typename V1 >
(-77[+2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ny- [9S-< {
YevyN\,}V! typedef Ret result_type;
M:KbD| } ;
G!N{NCq 对于双参数函数的版本:
RyJ 1mAC )d\j I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(>4aibA'P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:~Q!SL N {
}R[#?ty;] typedef Ret result_type;
uMb>xxf } ;
WEg6Kz 等等。。。
;22l"-F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=J-5.0Q\_\ 2T@GA1G template < typename Func >
kd`0E-QU struct func_return
D_mL,w {
7?8wyk|x template < typename T >
{5r0v#; struct result_1
>T2LEW {
.d;Iht,[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@ V08U! } ;
H=*5ASc i,A#&YDl template < typename T1, typename T2 >
4/ kv3rv struct result_2
`1*nL,i {
oI:o"T77sA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2~[@_ } ;
*[ #;j$m } ;
`@d<n 8$s9(n-_Y tM-^<V& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
VErv;GyV h&.wo ! template < typename Func, typename aPicker >
{>LIMG-f class binder_1
Pg9hW {
t^]$!H Func fn;
fkSO( C) aPicker pk;
7cAXd#sI public :
E:zF/$tG p.}Ls)I template < typename T >
]5~s"fnG struct result_1
\!IMaB] {
\^( 0B8|w typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5uq3\a } ;
Uz cx6sw ETp%s{8 template < typename T1, typename T2 >
iwz struct result_2
alh >"9~! {
Ol"3a| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-<jL~][S } ;
g(VNy@ [7(-T?_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kGpa\c
g1 L9pvG(R% template < typename T >
)X4K2~k* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PJxH7|GSi {
f\'{3I29 return fn(pk(t));
!O\;Nua }
N#lDW~e' template < typename T1, typename T2 >
'r(1Nj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-a*K$rnB {
[I4ege> return fn(pk(t1, t2));
1/p*tZP8i }
{G <kA(Lm } ;
syU9O&< y/e2l dz~co Z9 一目了然不是么?
,q(&)L$S 最后实现bind
bjAnaya ThPE
0V >!_Xgw template < typename Func, typename aPicker >
]9}HEu;1M picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
tm7u^9] {
sr@j$G#uW5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r{L4]|(utY }
QwhRNnE= u%'\UmE w 2个以上参数的bind可以同理实现。
.2J
L$" 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。
VMoSLFp^R jx acg^c 十一. phoenix
v]__%_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
?+T^O?r|O \{Q?^E for_each(v.begin(), v.end(),
S+TOSjfis (
\om%Q[F7a do_
{3N'D2N [
=^H4 Yck/5 cout << _1 << " , "
eZ"1gYqy ]
Bgmn2- .while_( -- _1),
iC
iZJ" cout << var( " \n " )
RwS@I/ )
T~h5B(J; );
"c}@V*cO<d 5*[2yKsTi 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:
7ugZE93! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
O;7)Hjw t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&uC@|dbC5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[AV4m
eNiaM6(J jA#/Z template < typename Cond, typename Actor >
[r/k% < class do_while
s; UH] {
hHqh{:q{v Cond cd;
Kx_h1{ Actor act;
]Qm]I1P public :
@
49nJi template < typename T >
fDx9iHGv struct result_1
Mi~(aah {
eT2*W$ typedef int result_type;
t>8XTqqi } ;
h*u`X>!! iAa;6mH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"`6n6r42 (H+'X}1
template < typename T >
Zo>]rKeV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<AJ97MLcc {
{BHI1Uw do
HHqwq.zIy {
Gycm,Cy act(t);
dg4vc][ }
Vf(6!iRP@ while (cd(t));
l }XU59 return 0 ;
Z$J#| }
dL|+d:v } ;
jY_T/233d t43)F9! )E+'*e{cK 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%'0TXr$ 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。
_=|vgc 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。
l7De6A" 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。
Fd*8N8Pi 下面就是产生这个functor的类:
klUQkz |<a eW|^tH %4HRW;IU template < typename Actor >
'U'yC2BI n class do_while_actor
#nh|=X {
zSb PW6U Actor act;
:kfp_o+J public :
[
Bl c^C{f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1#1 riM - u+{a8= template < typename Cond >
i1RiGS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3P;>XGCxZ } ;
A=Ss6-Je %c[ V #pcP! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:T9<der, 最后,是那个do_
%u;~kP|S% Pb*5eXk GKcv<G208 class do_while_invoker
a'\o7_ {
Mfv1Os:ST public :
41SGWAd#: template < typename Actor >
q{+_
<2U| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
10H)^p%3+ {
<oz!H[! return do_while_actor < Actor > (act);
zRPeNdX }
vB+ ' } do_;
.CFa9"< Ao/ jt< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|g*XK6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;qBu4'C)T 最后来说说怎么处理break和continue
T9s2bC.z55 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。
@gG<le6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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