一. 什么是Lambda
H'0S;A+Y6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kK(,FB 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,
lEJTd3dMi 3UEh%Ho 3z#16* KR63W:Z\' class filler
fjf\/% {
*e=e7KC6kI public :
3i<*,@CY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6K6ihR!d } ;
H"sey +- 6b0#z#E #gP\q?5Ov 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:
:7 maN^ U -(d~]$ =619+[fK 7_LE2jpC,5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[>fE{~Y iqpy5 gs'(px 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V@F~Cx n#iL[
&/Aw F C"dQ Y,{X v 二. 战前分析
K-/fq=z 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。
|o`TRqs 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
P+JYs ;G?_^ 0 Z^b1i`v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R lv|DED$ /* --------------------------------------------- */
!,]_tw>R vector < int *> vp( 10 );
|&7l*j(\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6<2 7}S /* --------------------------------------------- */
<7qM;)g sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$8b/"Qm /* --------------------------------------------- */
k;]&`c^5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
F"_SCA?9? /* --------------------------------------------- */
-YYQnN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z5?xmffB /* --------------------------------------------- */
n/?_] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*5 5yF` UGIyNMY J::dY~@ { Uh/ ~zu 看了之后,我们可以思考一些问题:
\JX8`]|& 1._1, _2是什么?
PR6{Y]e% 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
nlKWZYv 2._1 = 1是在做什么?
N(Cfv3{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
(URWicaB Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]krOPM/ =6ojkTk 1L3L!@ 三. 动工
mwBOhEefNJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M!,WU[mP {sbQf7) V7.EDE2A3 Nt/>RCh template < typename T >
=OCHV+m class assignment
/P320[B}m& {
x.!%'{+{ T value;
~qRP.bV%f public :
^;M!u8 [ assignment( const T & v) : value(v) {}
V^"5cW template < typename T2 >
Vg0Rc t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MSu_*&j9T } ;
R{/nlS5 vU::dr &R2 5J$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XvWUJ6M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,?728pfw v]BN. SHE_ `uY77co6 (c_E*>c) class holder
26j ; RV {
Y2}\~I0 public :
Z{|wjZb( template < typename T >
+as(m assignment < T > operator = ( const T & t) const
XK>B mq/] {
0P z"[ return assignment < T > (t);
2 g,UdG }
C/!kMMh>vV } ;
nF]lSg&]X c<|;<8ew ftRf~5d2 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:
Bf.@B0\ "4C b dD// static holder _1;
Y'wQ(6ok Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
yi
PMJ aVEg%8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;BsyN[bF 而不用手动写一个函数对象。
}Til $TT%H ZJ1% ry0P\wY} R]H/Jv\' 四. 问题分析
}9=VhC%J 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
z^bv)u 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
*Mk5*_
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NvY%sx, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mGb,oj7l 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(V5_q,2 D}OvD |<- 五. 问题1:一致性
63 F@Ft 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
rxJmK$qd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l!5fuB8 I'm.+(1m, struct holder
WZ>
} {
}Ndknut, //
Tc$Jvy-G4A template < typename T >
@p~f*b4H? T & operator ()( const T & r) const
F$X"?fj {
?U$H`[VF} return (T & )r;
4-1=1)c* }
+G)L8{FY( } ;
hX;JMQ915 K?`Fpg( 这样的话assignment也必须相应改动:
Em?bV( `saDeur#X template < typename Left, typename Right >
>|IUjv2L class assignment
>NDI<9<'0} {
Gf*|f"O Left l;
sF[7pE Right r;
<A"[Wk public :
Xy0*1$IS] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TL'^@Y7X5 template < typename T2 >
g$+ $@~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j6}/pe*;;T } ;
[TRHcz n |L wn<y 同时,holder的operator=也需要改动:
ROb2g|YXG SA!P:Q?h template < typename T >
P3Ocfpf Bp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^26vP7 {
:Aq==N_/2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
R<]f[ }
!X5n'1& hUR>NUK@8 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。
w8~B@}% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
FK
?g +9yV'd>U return l(rhs) = r;
v@n0ma= 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。
d>k)aIYp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DNwqi" ?Pbh&! template < typename Tp >
)/Z%
HBn class constant_t
PLoD^3uG) {
fRlO.!0( const Tp t;
jxeZ,w o public :
*{TB<^ * constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9\f%+?p template < typename T >
pT ]: TRPS const Tp & operator ()( const T & r) const
iTUOJ3V7i {
_e4%<!1 return t;
(
&N`N1 }
~!//|q^J] } ;
#u]'3en a>6@1liT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
mLGbwm'K 下面就可以修改holder的operator=了
\+,%RN. |
6/ # H* template < typename T >
}:SWgPfc assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`!- w^~c {
V\|V1c return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$Jc>B#1 }
Z2@_F7cXt D05JQ* 同时也要修改assignment的operator()
;cpQ[+$nKp _98
%?0 template < typename T2 >
+T!7jC(O
Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pA?kv]l( 现在代码看起来就很一致了。
Yl\p*j"Fid .0=VQU 六. 问题2:链式操作
P80mK-Iyv_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4C]>{osv 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。
jq_E{Dq1 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。
'jnR<>N 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。
wg.TCT2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z~[EZgIg lJ>OuSd template < typename T >
A*x3O%zH struct result_1
`bAOhaB,/ {
E=3UaYr typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%Bxp
!Bj } ;
J!+)v N Ftmus 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:
T#OrsJdu <4Ev3z*;Z template < typename T >
Rlyx&C8 struct ref
Tup2;\y {
=hAH6C typedef T & reference;
o W<Z8s;p } ;
^E]Xq]vd" template < typename T >
e<Bwduy struct ref < T &>
X<p'& {
x9Oo.[ typedef T & reference;
hAi`2GP. } ;
f?Am) qi51'@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#^i.[7p :@oy5zib template < typename T >
,RXfJh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=wcqCW,] {
**KkPjAO? return l(t) = r(t);
G?$0OU }
p 3`odmbN 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。
wbImE;-Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$v \@mW*R u#bd*( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
gR#lRA/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%D_pTD\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Bj1{=Pvl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Or:a\qQ1 最后的布局是:
KB@F^&L { Add
/$-Tg)o5i / \
v{2euOFE Divide 5
Kf>]M|G c / \
+CaA%u _1 3
;l$F<CzJay 似乎一切都解决了?不。
kZU
v/]Y. 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
y/9aI/O' 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
c|hT\1XR, OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
) 1PjI9M m ,|)$R template < typename Right >
0x1#^dII assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\ )'`F;
P Right & rt) const
#]vs*Sz {
Ex`!C]sQ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]>_Ie?L)< }
v<u`wnt 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|,)=-21&; 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。
lO+6|oF0 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。
\2U F J 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。
_*1{fvv0{ 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。
>0c4C<_ 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?
@b]?Gg 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:
9vL n#_ z]d2
rzV(_ template < class Action >
Kh'7N! class picker : public Action
MpCK/eiC {
OA?pBA public :
2leTEs5aK` picker( const Action & act) : Action(act) {}
lKT<aYX // all the operator overloaded
xsN)a! } ;
_X/`7!f r!C#PiT}I 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。
YYs/r 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:
W3~xjS"h 2Y-NxW^] template < typename Right >
d) i64" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}bA@QEJ {
jwQ(E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sc)}r_|g }
E(p*B8d qh)10*FB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sk>E(Myo 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。
XI/LVP,. kaG@T,pH( template < typename T > struct picker_maker
&CcUr#|
{
=_)yV0 typedef picker < constant_t < T > > result;
\LbBK ~l-I } ;
.KeZZLH template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i"Z {
z7$,m#tw typedef picker < T > result;
PYhRP00}M } ;
2M`:/ shq r&0IhE 下面总的结构就有了:
>u=Dc.lX 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。
tX'2 $} picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
S?BI)shmg picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KP*cb6vA 至此链式操作完美实现。
#fQ}8UxU, [5T{`& MUjfqxTT 七. 问题3
F15Yn 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&4}Uaxt) 8H7=vk+ template < typename T1, typename T2 >
%Ix
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8Ts_;uId {
g*-%.fNA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
N:%
}KAc }
Spm7kw Z6\H4,k& 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>"?jW@|g cy{ ado2 template < typename T1, typename T2 >
QRFBMq}' struct result_2
.d?2Kc)SV\ {
L[rxs[7~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tH^]`6"QUa } ;
i[7<l&K] DYej<T'?3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5N
/NUs
这个差事就留给了holder自己。
[==x4Nb K?$|Y-_D^M j.O+e|kxU template < int Order >
4Uzx2
class holder;
2, R5mL$ template <>
UVz}"TRq. class holder < 1 >
1n-+IR" {
FofeQ public :
A(v5VvgZE template < typename T >
{1Hs5bg@ struct result_1
Q xm:5P {
C(!A% > typedef T & result;
eJ3;Sd'' } ;
#Et%s8{ template < typename T1, typename T2 >
=6H struct result_2
EgB$y"fs {
5SQqE@g% typedef T1 & result;
:JD*uu } ;
_|f_%S8a_= template < typename T >
T6^H%;G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"fN=Y$G {
qS?uMms7w return (T & )r;
dK d"2+fH }
kPvR , template < typename T1, typename T2 >
8H@] v@Z2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W"[Q=$2<< {
I:=rwnd return (T1 & )r1;
5!jU i9 }
3Q:Hzq G } ;
O;8 3A hRaX!QcG3 template <>
D\0qlCAs class holder < 2 >
zbgH}6b {
({!S!k public :
1G`zwfmh~ template < typename T >
}[mLtv%& struct result_1
`x:8m?q05 {
Z(wj5;[G typedef T & result;
HF;$Wf+=J } ;
MfG8=H2#| template < typename T1, typename T2 >
PW QRy struct result_2
["N_t:9I {
kR/Etm5_ typedef T2 & result;
a%XF"*^v } ;
/Dj-@7.C/ template < typename T >
/L^pU-}Z0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<1eD*sC?g {
h,@tfd U^ return (T & )r;
hUP?r/B }
H63?Erh>a template < typename T1, typename T2 >
F1GFn|OA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p:?h)'bA< {
\PL0-.t, return (T2 & )r2;
'aqlNBG* }
w0&|8y } ;
Y{D?&x%yq _h^er+d!_ ';zS0Yk 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> >。
PFI^+'; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&1Cif$Y4w 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
sDl@ *|({(aZ return l(i, j) = r(i, j);
3{H&{@Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e#!,/pE dj2w_:&W return ( int & )i;
(;cKv return ( int & )j;
j^6,V\;l 最后执行i = j;
BK)3b6L=% 可见,参数被正确的选择了。
W'{o`O=GGr 4)Ab]CdD )'i n}M pv"QgH zXaA5rZO 八. 中期总结
2ut)m\)/) 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:
.g>0FP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XE($t2x,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。
W4&Itj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I''X\/| V i<6i0 ,u S)N6'b6 THy{r_dx '4)4* 3z, ,Q,3^v- 九. 简化
e !N% 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,M2D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b NR@d'U 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:
_jM+;=f 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/RemLJP
F +-*/&|^等
^KUM4.
6 2. 返回引用。
}m93AL_y =,各种复合赋值等
<tgfbY^nL 3. 返回固定类型。
nj=nSD 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[13NhF3.P 4. 原样返回。
D:0?u_[W operator,
+ux170Cd3 5. 返回解引用的类型。
gQ$0 |0O operator*(单目)
%@^9(xTE 6. 返回地址。
Pf#DBW* operator&(单目)
DbrK,'b% 7. 下表访问返回类型。
I/_,24[ operator[]
F0KNkL>&g 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(V<pz2\ operator<<和operator>>
&I7T? '<1Q;3Ho OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6F; |x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
f"Kl?IN8 6ANAoWg* template < typename Left >
ZO&F15$P struct value_return
PMZ*ECIJU {
qDPl( WXb template < typename T >
91|~KR) struct result_1
jwO7r0?\`G {
#B@*- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
* TByAa{ } ;
:LLz$[c8 s)}EMDY template < typename T1, typename T2 >
5"z~BE7 struct result_2
TGzs|- {
>K*TgG6!X typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
rnQ9uNAu } ;
o?><(A| } ;
MZS/o3 } QpyU% 3Gt@Fo= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#C+7~ns' @vPGkM#oW 下面我们来剥离functor中的operator()
V PI_pK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3Y=uBl I&>5b7Uf return l(t) op r(t)
cdTG ]n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ALt^@|!d return op l(t)
XL`i9kV? return op l(t1, t2)
@!mjjeG+1 return l(t) op
kY#sQz}8 return l(t1, t2) op
<ELqj2`c return l(t)[r(t)]
O6]X\Cwj% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lB(P+yY,/' ~`<_xIvrq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
23'Ac,{ 单目: return f(l(t), r(t));
Bi|-KS.9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aj}#~v1 双目: return f(l(t));
W <M\b# return f(l(t1, t2));
qhOV>j,d 下面就是f的实现,以operator/为例
=po5Q6@i +?+iVLr!l} struct meta_divide
<^"0A {
r-ljT<f%J[ template < typename T1, typename T2 >
VE*&t>I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Xagz(tm/ {
VV"1I R return t1 / t2;
\=
Wrh3 }
w
C-x' } ;
T^H`$;\ *wV`7\@ 这个工作可以让宏来做:
L87=*_!B; DHh30b$c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
CM
8Ub% template < typename T1, typename T2 > \
lQ| i
Ws static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)P9&I.a8 以后可以直接用
~}ba2dU8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g&d
tOjM 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
2qPQ3-' (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
p/Ri|FD6 M][Zu[\* M(.Up 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
C[nacAi T9]:,
z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jo ~p#l.' class unary_op : public Rettype
7jYW3 {
:+UahwiRD" Left l;
Q*]y=Za#: public :
]-g4Ct_V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zN>tSdNkI- H)NT2@%{P template < typename T >
T@j@IEGH
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hA387? {
fe7DS)U return FuncType::execute(l(t));
9FmX^t$T }
qrY]tb^K X;3gKiD template < typename T1, typename T2 >
>?ckBU9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[-w+ACV~ {
~%u;lr return FuncType::execute(l(t1, t2));
*"sDsXo- I }
"U
iv[8B } ;
\-RVPa8k kcZz WG|n 5
DvD 同样还可以申明一个binary_op
FWuk@t[<O i`EG80\[Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qh/}/Sl; class binary_op : public Rettype
H6i;MQ {
ZvkBF9d Left l;
{WN??eys, Right r;
<9aa@c57 public :
CYN")J8V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_rfGn,@BH 2qDVAq^@ template < typename T >
( 2i{8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y1L7s H 9 {
@1+({u#B return FuncType::execute(l(t), r(t));
OM#eJ,MH<) }
Nx<%'-9)| z#t;n template < typename T1, typename T2 >
IGcYPL\& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Un{ 9reX5 {
@M8vPH return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
yn KgNi }
9vJ'9Z2\ } ;
.?;"iv+ #mH4\s Oh/2$72 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
'{:lP"\,L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xQ@gh
( ( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SD=9fh0l 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
w$[ck= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.dl4f"k 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。。。
TZ]o6B b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\,yX3R3}.~ 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)
kac]Rh8vO 下面是修改过的unary_op
4
X6_p( F;<cG`|Rx template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
4%,E;fB?= class unary_op
cj9<! "6 {
FdMxw*} Left l;
)L%[(iI,x 1bpjj'2%x public :
wsyAq'%L b%D}mxbS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ky|Py h-=lZ~W~ template < typename T >
-`} d@x struct result_1
Kf'oXCs {
J?84WS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`HJRXoLySW } ;
9zD^4j7 ~6O<5@k template < typename T1, typename T2 >
,[|4{qli\ struct result_2
dEW I8Q] {
I-o|~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ylBjuD+ } ;
zIh`Vw ,t0 3Fl!pq] template < typename T1, typename T2 >
<hM`]/J55 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I+_u?R)$ {
}
2P,Z 6L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2]/[ }
[{cMEV& OAd}#R\U template < typename T >
(| X? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)|CF)T- {
\1cJ?/$_Of return OpClass::execute(lt(t));
R[_UbN 28 }
G$!JJ.
)d 'n0u6hCSb } ;
,pMH` dsD!)$ c(G;O)ikS 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
2'5%EQW;0y 好啦,现在才真正完美了。
8sGaq [ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*:hHlH* t1 5p`.RWls template < typename Right >
D_)n\(3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
YQ#o3sjs {
TE t+At`] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%W:]OPURK }
i\z ,)xp 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。
]Y@B= 5e/ n*vzp?+Y l~i&r?,]^ % C.I2J`_ yp.\KLq8) 十. bind
13KfI 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。
uf<nVdC. 先来分析一下一段例子
N)b.$aC 2#?qey |ZuS"'3_w int foo( int x, int y) { return x - y;}
^i!6q9<{e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"~^#{q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-=CZhp 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
O0Sk?uJ< 我们来写个简单的。
^P
!}" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/R%
Xkb 对于函数对象类的版本:
u?+i5=N9{ 5$.e5y<&( template < typename Func >
i$:QOMA struct functor_trait
M
h5>@-fEE {
A9L
{c!|- typedef typename Func::result_type result_type;
ofIw7D*h } ;
RNB ha& 对于无参数函数的版本:
C!Oz'~l .PJCBTe template < typename Ret >
SWrP0Qjc struct functor_trait < Ret ( * )() >
j`A 3N7; {
-"Hy%wE typedef Ret result_type;
~v+A6N:qC } ;
0.}WZAYy~ 对于单参数函数的版本:
ygn]f*;?kw QKt[Kte template < typename Ret, typename V1 >
EvQMt0[?EW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Nn]|#lLP {
<W<>=vDzyE typedef Ret result_type;
9C2DW,? } ;
k-N`
h 对于双参数函数的版本:
`;vJ\$-< u>W:SM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/>q?H)6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1so9w89 {
;+-Dg3 typedef Ret result_type;
sF+Bu'9A } ;
b6y/o48 等等。。。
y-i6StJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eW>Y*l%B a8wQ, template < typename Func >
m^M sp:T, struct func_return
OX!<{9o {
vv%
o+r-t template < typename T >
c^ifHCt| struct result_1
9yt)9f {
PBo;lg` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qZz?i } ;
;H;c Sn5uL RAps`)OR? template < typename T1, typename T2 >
0l&#%wmJ, struct result_2
ZIo%(IT!c {
a(BEm_l3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y>YQx\mK } ;
|MQ_VZ{6 } ;
8M&q OPtFz6 ,KyG^;Riy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:G\X K.T.?ug;: template < typename Func, typename aPicker >
GjD^\d/ class binder_1
!:<(p {
#Z)8,N Func fn;
lk?@ =U~ aPicker pk;
7)U08" public :
(o5^@aDr ?7]UbtW[ template < typename T >
/ 80Q struct result_1
:,'yHVG\ {
[zv@}@$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(m3
<) } ;
PZjK6]N\ #5b}"xK{ template < typename T1, typename T2 >
9nrmz>es|- struct result_2
td"D&1eQ@ {
EO:
VH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,VdNP } ;
e[
9 2YV*U_\L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
oM~;du 9yrSCDu00 template < typename T >
~As/cd>9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e#/SFI0m {
dbG5Cf#K\ return fn(pk(t));
jM%8h$&E }
%Xfy.v template < typename T1, typename T2 >
{I:nza typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zlhHSy K {
nQ5N\RAZ return fn(pk(t1, t2));
z 7
s&7)a }
2iV/?.<Z& } ;
b\9MM o NqIrYH' h:3^FV 一目了然不是么?
:)eU)r"s4 最后实现bind
B65"jy k`u.:C& ObyF~j}j template < typename Func, typename aPicker >
_ \LPP_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t 8,VR FV {
4/J"}S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
FIEA'kUy }
OKO+(>AQ |K,[[D<R 2个以上参数的bind可以同理实现。
snm1EPj 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。
u#^~([I aSVR+of 十一. phoenix
j+6`nN7L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/ho7O/aAa Sz'H{?" for_each(v.begin(), v.end(),
:5,
k64'D (
1[k.apn do_
*MM8\p_PuT [
o_@6R"| cout << _1 << " , "
W#sCvI@ ]
*Q XUy
.while_( -- _1),
C=zc6C, cout << var( " \n " )
XRx^4]c )
Yj'/
p );
hvo7T@*' \>N"{T 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:
L2}p<?f 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
n{8v^x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z\zqmW6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2[QyH'"^E .jK,6't^ %SKJ#b template < typename Cond, typename Actor >
og)f?4 class do_while
U3OXO1 {
9J4gDw4< Cond cd;
55K(]%t Actor act;
l1uv]t < public :
$_orxu0W template < typename T >
&(/QJ `*8 struct result_1
mF`%Z~}b {
';iLk[ typedef int result_type;
gH<A.5 xy } ;
^P~NE#p5 eH' J do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'eDV-cB y D:}&!\} template < typename T >
t1rAS.z& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+
X0db {
-hpC8YS do
)gPkL
r {
KnxK9 act(t);
W>cHZ. _ }
m$!Ex}2 while (cd(t));
s_RUb return 0 ;
rOA{8)jIa* }
Ds@nuQ } ;
C]GW u~QF -![>aqWmj1 </-aG[Fi 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
a"bael 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。
#.W^7}H 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。
?f&O4H 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。
Q)L6+gW^ 下面就是产生这个functor的类:
/pYp,ak %z"${ zw SsfHp template < typename Actor >
7j~}M(s" class do_while_actor
&{zRuF {
(>M?
iB Actor act;
Gq0Q}[53 public :
I|/\ L|vo do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j&w4yY ;!Q}g19C template < typename Cond >
kDWMget$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/j$`Cq3I } ;
+V;@)-
=QJI_veUG` /?_5!3K J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
bv9nDNPD4 最后,是那个do_
JSu+/rI1 z(
^
r 8/BWe
;4 class do_while_invoker
!63]t?QXMG {
owKOH{otf public :
+LB2V3UZ template < typename Actor >
zya2 O?s do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-4LckY=]1 {
" gQJeMU return do_while_actor < Actor > (act);
cTu"Tu\Qw }
wNQhg } do_;
2e|m3 X3Yi|dyn T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'wd&O03& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~Hb2-V 最后来说说怎么处理break和continue
kmu r={IR 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。
@;`d\lQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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