一. 什么是Lambda
P&0o~@`cL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y4.t :Uzr 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,
/9..hEq^ NiCB.a !?u{2D ~gAp`Q class filler
;mw$(ZKa# {
_K5R?"H0 public :
<5wk~|@t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<B%s9Zy } ;
=Pu;wx9 xOAA1# ~$\9T.tre2 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:
Fw!TTH6l0 6*]g~)7`Q~ q;<=MO/ m5/d=k0l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vm
y?8E6+ eumpNF%$ E"l/r4*f@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
eXdE?j YAoGVey 3w-0IP]< l#;DO9 二. 战前分析
tin5.N)"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。
|{a`,%mw 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
)* \N[zm ZWH9E.uj ZgP~VB0)$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X?8 EPCk /* --------------------------------------------- */
i6@c@n vector < int *> vp( 10 );
x #Um` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Pzl2X@{ % /* --------------------------------------------- */
sD!)= t_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
eM$NVpS3 /* --------------------------------------------- */
#!i& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+nj
2 /* --------------------------------------------- */
3?+CP-T-j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6(5YvT /* --------------------------------------------- */
knsTy0] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
c :{#H9 4N- T=Ig =>k E`"{! V4.&"0\n # 看了之后,我们可以思考一些问题:
>-0\wP 1._1, _2是什么?
`pfZJ+ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
R;]z/|8 2._1 = 1是在做什么?
?b8 : 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
=
@EN]u Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Ac2,A> \pVmSac, z{N~AaY 三. 动工
-szSA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,L.*95, @> ]O6P2 ;;zQV D )X 5S
EyAhB template < typename T >
;
m]KKB class assignment
,Y\`n7Ww {
+'lj\_n T value;
rEF0A&5 public :
a^ __Z3g, assignment( const T & v) : value(v) {}
:Q=tGj\G template < typename T2 >
lzE{e6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T|%pvTIe } ;
[@&0@/s*t' K|{IX^3)V ? +q(,P@* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BIk0n;Kz<L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xRI7_8Jpyn 8?za&v RZgklEU LrGLIt` class holder
YcaomPo {
e` QniTkT public :
@F-InfB8. template < typename T >
Vx<`6uv assignment < T > operator = ( const T & t) const
XB.xIApmy {
Nf!g1D"U return assignment < T > (t);
`+\6;nM }
hn-!W;j } ;
/Z ?$!u4I 3tjF4C>h| &qjc+-r{l 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:
1z6$>{FUR wOLDHg_ static holder _1;
VbG#)>"F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i eL7jN,'m ]VCVV!G_=n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9Ev<t\B 而不用手动写一个函数对象。
5Qh$>R4!" VK]cZ%) [B,w\PLub l+vD`aJ 3 四. 问题分析
wqnHaWd* 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。
6${=N}3Kw 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。
^vHh*Ub 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
MP3Vo|}3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i!a.6Gq 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Sf>#Zqj/ $0mR_pA\fW 五. 问题1:一致性
lA/.4"nN 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
0aRHXc2< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
LJc"T)>$` rsaN<6#_^Q struct holder
sy]hMGH:3W {
x_+-TC4IXn //
k',#T932x1 template < typename T >
%4QpDt T & operator ()( const T & r) const
Hh1]\4D,4 {
F<+!28&h return (T & )r;
[X%Wg:K }
Z^[
]s1iP} } ;
Img$D*BM
Nt
w?~% 这样的话assignment也必须相应改动:
z|$M,?r' WR<?_X_ template < typename Left, typename Right >
:u9OD` D class assignment
gr^TL1( {
JE*d- Left l;
bl3?C Right r;
$ o
} public :
MtD0e@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Mp7X+o/ template < typename T2 >
(k^o[H F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,6 IKkyD } ;
@dyh:2! &E+mXEve 同时,holder的operator=也需要改动:
6KRC_-
ogvB{R template < typename T >
QG=K^g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
II'"Nkxd {
9Rm\@E
[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
I !J' }
jf^BEz5 ,gdud[&|; 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。
rQD^O4j R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OfK>-8 idNra# return l(rhs) = r;
Rz#q68 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。
k.ttrKy<q/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Q@
Ze+IhK` X5tx(}j template < typename Tp >
dLfB){>S class constant_t
KK}ox%j {
kK|D&Xy` const Tp t;
3`TD>6rs public :
)kT.3
Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AnK~<9WQj template < typename T >
9vauCIfVC const Tp & operator ()( const T & r) const
^m/7TwD {
^~;"$=Wf return t;
7|PB6h3 }
Ii&\LJ } ;
Z0[d;m* ]Zz.n5c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ueyQ&+6r 下面就可以修改holder的operator=了
2}n7f7[/b \2^o,1r/ template < typename T >
E1`TQA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:>y;*x0w {
X`fb\}~R( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ka_(8 }
t$e' [;w WDi2m" 同时也要修改assignment的operator()
+ag_ w} !(HPx@_ template < typename T2 >
bE;c&g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)|=4H>?% 现在代码看起来就很一致了。
I.[Lv7U- }/lyrjV 六. 问题2:链式操作
P-/"sD 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bXi!_'z$ 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。
P~M[i9 V 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。
1,(WS
F 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。
+#Wwah$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1\a.o[g3e W\2 ']7}e template < typename T >
7$*X
struct result_1
TwsI8X {
#g/m^8n?s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\10KIAQ } ;
Z(XohWe2 3
"iBcsLn 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
` {qt4zd0 .I?~R:(Ig template < typename T >
CTS1."kx1 struct ref
q
BIekQT {
\n`/?\r.z typedef T & reference;
PthgxB^ } ;
B!
P/? template < typename T >
+e,c'. struct ref < T &>
.8->n aj| {
THlQifA! typedef T & reference;
J 5(^VKj } ;
-xG6J.S O0FUJGuTS 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UwxszEHC {
V)`6 template < typename T >
d
N$,AO T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ve+bR {
-p?&vQDo` return l(t) = r(t);
7=D,D+f }
):[}NDmC 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。
`{|w*)mD 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
OD9z7*E@ tY>Zy1hlI 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(Z\$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9a @rsyX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dr(-k3ex +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Mg2 e0}{ 最后的布局是:
i)'tt9f$ Add
C5~n^I| / \
2e-`V5{)b Divide 5
+TyN;e / \
x5CMP%}d _1 3
damG*-7Svx 似乎一切都解决了?不。
|Iw glb!k 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!8FW| 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。
v3aPHf 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:
DR{O.TX 3@qv[yOE template < typename Right >
7nPcm;Er assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FZ?:BX^ Right & rt) const
:EAh%q
{
4y#XX[2Wj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-pIz-* }
} lDX3h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7FJ4;HLQ 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。
c-PZG|<C[ 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。
TZ+ p6M8G 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。
araXE~Ac 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。
7f}uRXBV$A 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
14"57Jt8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
J
jm={+@+ eZ+6U`^t template < class Action >
.>eR X% class picker : public Action
NhCucSU<K {
P1Z"}Qw public :
/OWwC%tM/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
xnt) 1Q // all the operator overloaded
;Y[D#Ja- } ;
^~.AV]t| A[8m3L#k Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
E]rXp~AZm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
u5Vgi0}A TIxOMY y template < typename Right >
I`_I^C3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Y X^c}t}U {
[8a(4]4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e.skE>& }
W2#<]]- [#C6K ' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GdcXU:J / 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
>x JzV ~1%*w* template < typename T > struct picker_maker
IJ&Lk=2E] {
W-l+%T! typedef picker < constant_t < T > > result;
L7Hv) } ;
v@soS1V! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o0]YDX@T {
nj'5iiV`] typedef picker < T > result;
5XUm} D$ } ;
Xg96I:r'p :Y\ ~[Y 下面总的结构就有了:
**L&I5Hhm 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。
pX{wEc6} 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。
jwT` Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gDVsi 至此链式操作完美实现。
.@E5dw5 DPjs?M< }q`9U!v 七. 问题3
X'jyR:ut# 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。
<@"rI>= %*}rLn"? template < typename T1, typename T2 >
Yr/$92( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T2MC`s|` {
)b #5rQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o 2Nu@^+ }
V!+iq*Z|= 3"7Q[9Oj 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
?!P0UTe~ !i) !|9e template < typename T1, typename T2 >
v?OVhV struct result_2
lG\uJxV {
D,}bTwRb- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=S`h/fru } ;
O hk\P;} LDc EjFK( 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
NgDhdOB 这个差事就留给了holder自己。
/"8e, SK\@w9#&$ @W>@6E template < int Order >
=|]h-[P' class holder;
|y U!d
% template <>
B18BwY class holder < 1 >
P|<V0
Vs. {
"00j]e. public :
~j'D%:[+VH template < typename T >
1`K-f
m) struct result_1
Q;$k?G=l {
xrPZy*Y, typedef T & result;
e'.BTt58Y } ;
VGc*aQYa template < typename T1, typename T2 >
b^$`2m-?@f struct result_2
ZLT?G {
V|MHDMD= typedef T1 & result;
p>7qyZ8 } ;
X$>F78e* template < typename T >
&SE}5ddC7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bg i_QB#k\ {
no3yzF3Hi return (T & )r;
>+a\BK"k }
PaI\y!f template < typename T1, typename T2 >
7HDc]&z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'#f<wfn {
Vc(4d-d5 return (T1 & )r1;
R.rch2 }
_d@YLd78P } ;
;
BN81; w0_P9g: template <>
V1]GOmXz class holder < 2 >
r >'tE7W9 {
o}v<~v( public :
~#sD2b`0 template < typename T >
`q-+r1u struct result_1
LeLUt<4~ {
rE+B}O typedef T & result;
;qgo= } ;
2R&\qZ< template < typename T1, typename T2 >
uCDe>Q4@/ struct result_2
jsN[Drr a {
T)\}V#iA* typedef T2 & result;
ipwlP|UjQ5 } ;
z$?F^3> template < typename T >
['IH*gi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h ik.qK {
?XHQdN3e return (T & )r;
[Arf!W-QG }
&>zH.6%$ template < typename T1, typename T2 >
YCbvCw$Ob typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sG`x |%t {
X<L=*r^C,= return (T2 & )r2;
>9{?]x }
SY+0~5E } ;
fkZHy|m g{Hgs /TpTR-\I0 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*D?_,s 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
..}P$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
y!=,u 7[1Lh'u return l(i, j) = r(i, j);
SboHo({5VA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wb$uq/| .g8*K " return ( int & )i;
u"HGT=Nl return ( int & )j;
b(0<,r8 最后执行i = j;
.$&^yp 可见,参数被正确的选择了。
-!PJHCLd /f#b;qa, ~!$"J}d}< ,&_H
X<%D@$ 八. 中期总结
Oh! {E5!) 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:
{XOl & 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
i1B!oZ3q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
t1?aw< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z mJ<h& n~ *|JJ*` nQiZ6[L 8ZY]-% z5jw\jBD TPN+jK 九. 简化
jKq*@o~} 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。
>of34C"DI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
zgwez$ 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:
<F7a!$zQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
' h7Faj +-*/&|^等
QF>T)1&J[7 2. 返回引用。
&*v\t\]
=,各种复合赋值等
&en.
m>9, 3. 返回固定类型。
O&l4/RtQ\) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
TDH^x1P 4. 原样返回。
O%EA,5U. operator,
["3dr@T9Z 5. 返回解引用的类型。
yqx5_} operator*(单目)
`;UWq{" 6. 返回地址。
pQiC#4b operator&(单目)
]DNPG" 7. 下表访问返回类型。
]}v]j`9m% operator[]
b}K,wAx
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pl]|yIZ operator<<和operator>>
KqFI2@v
i=gZ8Q=H 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。
,#)d 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.ck?JXg !l%: template < typename Left >
sT)>Vdwf_ struct value_return
Tc^
0W=h {
}Fjbj5w0 template < typename T >
1&MCS%UTL struct result_1
83vMj$P {
`dvg5qQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,\M77V } ;
& P-8_I
(Q8!5s template < typename T1, typename T2 >
G8av5zR struct result_2
2{=]Pf {
]E/0iM5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zZ%[SW&vC } ;
&aRL}#U } ;
,:t,$A vJ&_-CX 4}H+hk8- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8US#SI'x
GLf!i1Z 下面我们来剥离functor中的operator()
r9ulTv}X 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Dj\nsc@e3 _WEJ,0*#' return l(t) op r(t)
=.3#l@E!C return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'n'>+W: return op l(t)
^-"Iwy return op l(t1, t2)
"9caoPI0~ return l(t) op
AT&K> NG return l(t1, t2) op
eAlOMSL\ return l(t)[r(t)]
\;&;K'
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&E&~9"^hQL Pe@#6N` 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:
Y9^l|,bm5 单目: return f(l(t), r(t));
kE:[6reG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%/A>'p,~ 双目: return f(l(t));
KfiSQ!{ return f(l(t1, t2));
?#z$(upQ 下面就是f的实现,以operator/为例
Py; 5z 6}6Q:V| struct meta_divide
*)E${\1' < {
d"FB+$ template < typename T1, typename T2 >
G0
)[(s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[^"*I.Z_ {
^C'S-2nGH return t1 / t2;
KqGb+N-@ }
~[Tcl } ;
GQbr}xX.# On*I.~ 这个工作可以让宏来做:
ga
+,
P ]d1'5F][H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"-&K!Vfs template < typename T1, typename T2 > \
VEgtN} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5SY%B#;5G 以后可以直接用
bWo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/WnCAdDgZ 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
F*KQhH7Gf (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。。。)
FSM M Ph=NH8 l2LQV]l 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
E+ /Nicn= !,`'VQw$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I/(U0`% class unary_op : public Rettype
:M"+ {
F=qILwd Left l;
#Pg#\v|7#> public :
F+hV'{|w` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8Yq06o38C $\u\4n template < typename T >
pq)
= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.)
Ej#mk {
k?fz @H8D( return FuncType::execute(l(t));
j#//U2VdN }
A]bQUWt2 zQ=b|p]|W template < typename T1, typename T2 >
z/J?!ee typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;U'\"N9 {
:TTq
return FuncType::execute(l(t1, t2));
1X)#iY }
Tksv7*5$ } ;
ZH
Q?{" ')q0VaohC NZ1B#PG,c 同样还可以申明一个binary_op
x Q"uC!Gu4 q1VKoKb6\: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-9dZT class binary_op : public Rettype
RW&o3_Ua {
<SNr\/aCRi Left l;
*F( qg%1+ Right r;
'UX^] public :
eX$KH;M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
toY_1 ^&<M""Z template < typename T >
s&E,$|80 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}uIQ@f` {
?2"g*Bak return FuncType::execute(l(t), r(t));
&| (K#|^@ }
"pDU v^ie ;T^s&/>E template < typename T1, typename T2 >
={BC0, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i*|HN"! {
@|:fm()
< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8|Tqk,/pD }
Qf_N,Bq{a } ;
X`g<"Ka (1CP]5W 5~h)pt47 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
kqeEm{I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c^w^'< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4pL'c@' 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。
:P-H8*n"" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U
'{PpZ 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。。。
&0T.o,&y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x@Gg fH<l 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)
M5VW1Ns 下面是修改过的unary_op
^KbR@Ah Vs"b
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P.YT/ class unary_op
5mAb9F8@ {
+k6`
tl~* Left l;
C
O6}D 4S42h_9 public :
$'\kK,= 3rRIrrYO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m@<,bZkl uRy}HLZ" template < typename T >
G+=Gc(J struct result_1
bg|$1ue {
j*QdD\) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZW;Ec+n_K } ;
Qy9_tvq
X :0@0muo template < typename T1, typename T2 >
_EMXx4J struct result_2
?Q_ @@) {
q# j[0,^ $ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?sHZeWZ( } ;
g}`g>&l5 "vk]y template < typename T1, typename T2 >
%sc w]oF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B6F!" {
jIaaNO) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ho(MO!( }
fOMaTnm' 7z$53z template < typename T >
'Qt[cW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D<v<
: {
:'r*
5EX return OpClass::execute(lt(t));
|gV~U~A] }
3\Amj}RJ qD%88c)g } ;
n_{&dVE uyEk1)HC QV."ZhL5 = 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
KF&8l/f 好啦,现在才真正完美了。
9(fh+ 现在在picker里面就可以这么添加了:
\r aP 8T"L'{ggWB template < typename Right >
G>pedE\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5!ngM {
;r2DQg"#@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f IV"U }
C+\z$/q 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。
MY{Kq;FvRP "`K_5"F #reR<qp&] n$ByTmKxv =9,mt
K~ 十. bind
]+G\1SN~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
]|F`;} 7 先来分析一下一段例子
Eet/l]e#a =0&XdxX H.?`90IQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
4r;le5@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
pKXSJ"Xo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\ MuKS4 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#HL$`&m 我们来写个简单的。
0qR#o/~I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
W+u@UJi 对于函数对象类的版本:
+;!^aNJ, eAO@B template < typename Func >
G>^= Bm_$ struct functor_trait
qh bagw~ {
.\H-?6R^ typedef typename Func::result_type result_type;
C=;}7g } ;
w*'DlP<7 对于无参数函数的版本:
gD%o0jt" .z
CkB86 template < typename Ret >
;xq;c\N struct functor_trait < Ret ( * )() >
@<P;F {
)j]f
]8 typedef Ret result_type;
j*2/[Eq } ;
oTk\r$4eb 对于单参数函数的版本:
f`vWCb vy
[7I8f{ template < typename Ret, typename V1 >
c-zW
2;|61 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
jB -Ad8 {
D7R;IA-w typedef Ret result_type;
%A
5s?J? } ;
L?N:4/0;! 对于双参数函数的版本:
*#p}FB2H# j}lne^ h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!]"M]tyv\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ZLaht(`+ {
`?&C5*P typedef Ret result_type;
w)go79 } ;
c 9gm% 等等。。。
s'/_0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/hg^hF 11S{XbU template < typename Func >
`$4wm0G| struct func_return
uj}%S_9 {
y2g)*T!m template < typename T >
r,|}^u8` struct result_1
]x1ba_ {
K\}qYdPF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C^JtJv } ;
U0|wC,7" <_8eOL<X template < typename T1, typename T2 >
1Xcj=I-4 struct result_2
Mj0jpP<uf {
?/3{gOgI$` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{niV63$m } ;
MR,>]|
^ } ;
|I]G=.*E c-~i=C] &6GW9pl[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4D.h~X4 ,~=+]9t template < typename Func, typename aPicker >
abVEi[nP class binder_1
X.e4pLwGK {
abe5 As r Func fn;
cor!S a> aPicker pk;
ktY public :
BN`tiPNEp }P!:0w3 template < typename T >
*wdNZ struct result_1
\J~@r1 {
u~t% GIg typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j%S}
T)pX } ;
!':y8(Ou 9-Qu5L~ template < typename T1, typename T2 >
!9S!zRy@ struct result_2
,=u!hg {
2j^8{Agz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bT:;^eG" } ;
){J ,Z*& -<\hcV`& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/u"K`y/*j\ {f6~Vwf template < typename T >
5'rP-z~
u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"f!H[F1~ {
|'k7 ;UW return fn(pk(t));
jjoyMg95 }
=,U~ template < typename T1, typename T2 >
Cj)*JZVG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-C*UB {
.A6Jj4`- return fn(pk(t1, t2));
?Ql<s8 }
AbMf8$$3SH } ;
K}dvXO@=|c D<4cpH .L3D] 一目了然不是么?
v00w
GOpW 最后实现bind
J.,7d , U)S!@2(4 yD^Q&1 template < typename Func, typename aPicker >
c_6~zb?k+m picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
h],l`lT1\ {
}(UU~V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>s%m\"|oh }
/n9,XD&) >@|XY< 2个以上参数的bind可以同理实现。
sc# q03 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。
|/RZGC4 u$V@akk 十一. phoenix
mk`#\=GE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UTxqqcqEny \BdQ(rm for_each(v.begin(), v.end(),
qAVZ&:# (
Z&Z=24q_ do_
w"FBJULzn9 [
^1+=HdN, cout << _1 << " , "
d/I*$UC ]
{dNWQE*\c .while_( -- _1),
)WF*fcx{ cout << var( " \n " )
KZsJ_t++!W )
Ei\tn`I& );
^s3 SzB@ |("zW7g 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:
:8Ql(I 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
I#:4H2H6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-*0U&]T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T oK'Pd vt2A/9_Z% Pu0O6@Rg template < typename Cond, typename Actor >
/-C6I: class do_while
/U,;]^ {
gY!#=?/S Cond cd;
6+_qGV Actor act;
lZhd^69y public :
j?oh~7Ki template < typename T >
y/6%'56uF struct result_1
%@x.km3e2 {
b#{[Pk,w9 typedef int result_type;
+FlO_=Bu } ;
-x0u}I jf~-;2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@6z]Xb 6#Afj0 template < typename T >
{);<2]o| 6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~e<h2/Xc {
}>~]q)] do
LRmH@-qP {
20k@!BNq act(t);
S,2{^X }
A\};^Y while (cd(t));
.KzU7 return 0 ;
|$.`4h? }
tFYod# } ;
Kv>P+I'|r @vkO(o `@Tl7I\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,7w[r<7 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
L{AfrgN 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
_';oT*# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
,e5#wz 下面就是产生这个functor的类:
!p|d[ md`"zV `_5{:
9N$ template < typename Actor >
wYLJEuS| class do_while_actor
gOKF%Ej31T {
T9O3$1eqfo Actor act;
L<MH: public :
A&/YnJ" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
u:s[6T0 ya0D50m template < typename Cond >
tc<ly{ 1c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kF29~ } ;
0}iND$6@a FJ(}@U}57 tw%z!u[a 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
tg'2v/ 最后,是那个do_
`78)|a*R. [5sa1$n96G s'yT}XQ;r class do_while_invoker
b1ma(8{{{ {
3"y,UtKGa public :
4vbtB2 template < typename Actor >
E\dJb}"x % do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/#xx,?~xx0 {
S"G`j!m1 return do_while_actor < Actor > (act);
s\A4y " }
|?/,ED+|>D } do_;
brt1Kvu8( TuX9:Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Rt2<F-gY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
af<wUxM0 最后来说说怎么处理break和continue
-Ay=*c.4 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。
^4 ?LQ[t' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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