一. 什么是Lambda
%6+J]U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b'Pq[ ) 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,
#s$b\"4 1P#bR`I
> 1L]7*NJe 3~z4#8= class filler
L>5VnzS I {
g]EDL<b public :
l TY%,s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+c.A|!- } ;
l=8)_z;~D 9uV/G7Geq *:J#[ET, 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:
xphw0Es (#Z2 ,],"tzKtE K QXw~g? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8
!Pk1P I+Qv $#S/ w$n\`rQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sOg@9-_Uh S(9Xbw)T A%>Ir`I ]wh8m1 二. 战前分析
I<e[/#5P\` 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。
/d=i0E3 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
r=Z#"68$ Rp4EB:* !%5ae82~3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X&o!xV -+ /* --------------------------------------------- */
[t*m$0[: vector < int *> vp( 10 );
\kqa4{7 U( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3G9"La,b
/* --------------------------------------------- */
|7,|-s[R^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
AFcsbw /* --------------------------------------------- */
CP_ ?DyWU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cTu7U=% /* --------------------------------------------- */
xT70Rp(2po for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k$UgTZ /* --------------------------------------------- */
!4GGq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Pk9s~}X }hrLM[
Bj09?#~[ &sR=N60n 看了之后,我们可以思考一些问题:
sfNXIEr^ 1._1, _2是什么?
AVVL]9b_2 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。
A"x1MjuqLM 2._1 = 1是在做什么?
&,4]XT 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。
^wPKqu)^ 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。
lwYk`' oEbgyT gB |Ak>kQJ(1z 三. 动工
eZWN9#p2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L@2%a' , C2qP3yg "u5Hm ^H .CdaOWM7 template < typename T >
4J0{$Xuu0 class assignment
?P@fV'Jo {
ztf
VXmi' T value;
^ j;HYs_ public :
XIh2Y\33ys assignment( const T & v) : value(v) {}
vn|u&}h template < typename T2 >
OLUQjvnU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Yr5A,-s } ;
+]uW|owxo LuY`mi ?Y+xuY/t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jK/2n}q&] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
H1_XEcaM+* wNL!T6"G z!;n\CV @ 4)BZ%1+ class holder
((^jyQ {
!|_b}/ public :
*cxmQ template < typename T >
9 +"D8J7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
QW#]i {
r?Jxl< return assignment < T > (t);
kCfSF%W& }
qH!}oPeU' } ;
VvN52
qeL <$wh@$PK J2Y-D'*s 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
"<ow;ciJF }[}u5T`w> static holder _1;
0#4_vg . Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;l>
xXSB7$ F+PIZ% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_a@&$NEox 而不用手动写一个函数对象。
(rO_Vfaa F>jPr8& pg~vteq5 ?g%5 d 四. 问题分析
/:v+:-lU 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
(-*NRY3* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
tagkklJ~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t+Kxww58 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C-d|;R}Ww 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y(GH/jw u8qL?Aj^ 五. 问题1:一致性
x%d+~U;$& 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?|
rB;`&)- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
eO;i1 > y[[f?rxz> struct holder
'EU{%\qM {
Z
l.}= //
DLcfOOn1I template < typename T >
JPfNf3<@My T & operator ()( const T & r) const
wVkms {
IK5FSN]s/ return (T & )r;
L,!?'.*/] }
d=V4,:=S } ;
W[PZQCL}K) IF~i* 这样的话assignment也必须相应改动:
:0IxnK(r& _'<V<OjVM! template < typename Left, typename Right >
g0Qg]F5D~ class assignment
;KJJK#j {
jb1OcI% Left l;
A]R7H1 Right r;
^tX+<X
public :
/tRzb8` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n4\6\0jq6 template < typename T2 >
!Sr^4R +Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"
]
0ER } ;
l=D E|: iz]Vb{5n% 同时,holder的operator=也需要改动:
@QI]P{ k1Zu&4C\ template < typename T >
hnZI{2XzBE assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c'OJodpa {
-v?,{?$0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
&&$/>[0=. }
zrk/}b0j !e@G[%k 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。
rubqk4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a
OR} I8HUH*|)n return l(rhs) = r;
{:m5<6?x) 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。
?GqFtNz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uA=6 HpDB y?O{J!U template < typename Tp >
2+"=i/8 class constant_t
zMs]9o {
u_.V]Rjc const Tp t;
vLR)B@O,2 public :
(y|{^@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@z"Zj 3ti template < typename T >
^ L'8: const Tp & operator ()( const T & r) const
K+2bNKZ0 {
d='z^vHK return t;
lz\{ X }
*cCr0\Z` } ;
+4\JY"oi *LcLYxWo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vM~/|)^0sW 下面就可以修改holder的operator=了
i0/gyK D *W+0 template < typename T >
dvxD{UH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z)'jn8?P {
+A8S 6bA[= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
d=WC1" }
qyl~*r* ]_I<-}?; 同时也要修改assignment的operator()
%8/Gsu; % \N.m/5 template < typename T2 >
n>>hfxv(O! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Hf+A52lrf 现在代码看起来就很一致了。
'j#oMA{0 toPA@V 六. 问题2:链式操作
hor ok:{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
X
+;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。
Noz+\O\ 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。
/'
L20aN2 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。
[?Y u3E\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OdgfvHDgW p9R`hgx template < typename T >
CvmZW$5Yo struct result_1
D}"\nCz}y& {
g*t.g@B<2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
qMYR\4"$ } ;
G39H@@ *O0 ?# >|P-4 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:
^q"p8 [ /*$?PXt template < typename T >
~cSC-|$^& struct ref
!Y=s_)X {
C
fQj7{ typedef T & reference;
+f\tqucI3 } ;
JeMhiY} template < typename T >
n-,~Bp
[ struct ref < T &>
]@l~z0^|[_ {
L6BHh_*E typedef T & reference;
FU!U{qDI } ;
V)R-w` GK/a^[f+'l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o]n5pZ\\W< eC9~
wc template < typename T >
]=9%fA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M<7<L {
Bx
E1Ky8@A return l(t) = r(t);
%xxe U }
Bp^>R`, 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。
vtR<(tOu@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
vb: '%^v <y*#[:i 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
8/b_4!5c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0'^? m$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R- `{W:S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$f>WR_F 最后的布局是:
)U<4ul Add
*bn9j>|iv / \
A42At] Divide 5
)[9L|o5D / \
=%Ut&6}sQ _1 3
5
W(iU 似乎一切都解决了?不。
-iBu:WyY$ 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。
mwbkXy;8 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。
.^@+$} OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
WSDNTfpI 4TG| template < typename Right >
dyWWgC%A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)t&|oQ3sVG Right & rt) const
~SM2W% {
\'E _ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b_V)]>v+ }
QI=SR 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
PG<N\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
7 bsW7;C 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
=6 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
HH^{,53% 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
_?kf9 . 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
}E>2U/wpXY 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
MLBZmM ' ]-x#zp;= template < class Action >
\vQ_:-A class picker : public Action
;i:Uoyi {
BC@"WlD public :
aE,x>I 7 D picker( const Action & act) : Action(act) {}
::TUSz2/2 // all the operator overloaded
bL0+v@(r } ;
DMf^>{[ i":-g"d Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
NPB':r-8 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
NLz$jk%=g Qs%f6rL template < typename Right >
&`>*3m( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l*X5<b9 {
6h+/C]4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2"__jp:( }
rEAPlO.Yp +\:I3nKs% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r4D66tF 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。
_R5^4 -Qe Wc,8<Y' template < typename T > struct picker_maker
>wMsZ+@m {
<5$= Ta typedef picker < constant_t < T > > result;
<NJ7mR} } ;
ppV\FQ{K template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ce_Z
&? {
FswFY7
8 typedef picker < T > result;
cz T@ txF } ;
._FgQ``PL v(: VUo]H 下面总的结构就有了:
Zfb:>J@h6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
n]j(tP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#=O0-si]P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,E>VYkoA 至此链式操作完美实现。
|(P>'fat-p }kOhwT8sI klch!m=d 七. 问题3
Fa/i./V2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
j zPC9 CJu;X[6 template < typename T1, typename T2 >
gdT^QM:y4$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x_@ev- {
10[~ki-1; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$C[YqZO }
p19Zxh uWfse19 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[ B (lJz ]a:kP, template < typename T1, typename T2 >
a:;*"p[R struct result_2
L7jz^g^ {
pt0H*quwI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8F[j}.8q } ;
VX>_Sps [9LYR3 p 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
vuAAaKz 这个差事就留给了holder自己。
g|+G(~=e| 17
j7j@s) ]&r/H17 template < int Order >
Yd<~]aXM class holder;
-d[x09 template <>
S`6'~g class holder < 1 >
V) a6H^l {
7=<PVJ*/ public :
C8t+-p template < typename T >
\`XJz{Lm] struct result_1
qC6Q5F {
't|F}@HP typedef T & result;
!tbRqW6v } ;
!t_,x= template < typename T1, typename T2 >
DC$
S.
{n struct result_2
tTmFJ5 {
C$%QVcf typedef T1 & result;
UfkRY<H } ;
#|CG %w template < typename T >
#dl8+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ow$#kQ&R O {
1L9^N return (T & )r;
4p-$5Fk8} }
-p;oe}| template < typename T1, typename T2 >
4]+ ^K` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6F(yH4 {
IIu3mXAw return (T1 & )r1;
FVD}9ia }
nQP0<_S } ;
wG|3
iFK VAthQ< template <>
+<q^[<pS class holder < 2 >
lGM3?AN {
BT#>b@Xub public :
pUwX
cy<n template < typename T >
j)]'kg struct result_1
nAX|=qp# {
pIrAGA; typedef T & result;
D!<$uAT } ;
5m bs0GL template < typename T1, typename T2 >
KW;xlJz(j struct result_2
a-}%R {
fwnpmuJ typedef T2 & result;
Sx ~_p3_5U } ;
RXof$2CZS template < typename T >
'~f@p~P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z8 # I {
:E^B~ OuL return (T & )r;
hKT:@l* }
JZY=2q& template < typename T1, typename T2 >
dyp]y$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[@y=%\%R {
XnY}dsSO return (T2 & )r2;
]_=HC5" }
8qc%{8 } ;
'LOqGpmVc ^GAdl} =ddx/zN 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> >。
p}.b#{HJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n=SZ8Rj7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,G:4H%? b{ozt\: M return l(i, j) = r(i, j);
."^dJ |fN 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
2%<jYm#'z- }?~uAU- return ( int & )i;
O}`01A!u; return ( int & )j;
:aqh8bv 最后执行i = j;
Dsua13 hF 可见,参数被正确的选择了。
ZB2'm3'bh 3D.S[^s* [!q&r(-K 2at?9{b /j)VES 八. 中期总结
g@y"
B6X 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:
X|QCa@Foe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UbibGa=
) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
LWL>hd 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b c4x"]! __fR #D Y) h%<J 8 (KfX% ~76.S C~;0A!@]Y 九. 简化
bsP; 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。
]~.J@ 1? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7gMtnwT 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:
KVcZ@0[S 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CU;nrd " +-*/&|^等
PJYA5"}W 2. 返回引用。
OT&E)eR =,各种复合赋值等
M$W#Q\<*#r 3. 返回固定类型。
w.Vynb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L@_">'pR 4. 原样返回。
&+j^{a operator,
(rG1_lUDu 5. 返回解引用的类型。
>YBpB,WND operator*(单目)
`eWcp^| 6. 返回地址。
._&lG3' operator&(单目)
N.G*ii\ 7. 下表访问返回类型。
UjDF operator[]
!TOi]`vqc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f0`'
i[ operator<<和operator>>
s4gNS
eA UvZ@"El 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。
$i@EfujY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D,n}Qf!GYk XeSbA template < typename Left >
?R]y}6P$ struct value_return
ye|a#a9N {
e8 7-
B1` template < typename T >
05KoxFO? struct result_1
T"H)g {
JZ%F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1(i>Vt.+ } ;
6{$dFwl bQy%$7UmX, template < typename T1, typename T2 >
P082.:q" struct result_2
cQ.;dtT0 {
E.`dk. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ww($0A`ek } ;
IOkC [([ } ;
w;EXjl;X O -p.*<y Jo3(bl%u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
unnx#e] dl6v
< 下面我们来剥离functor中的operator()
klJ[ {p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
F!&pENQ 2]3HX3 return l(t) op r(t)
~Ex.Yp8. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"-n%874IT return op l(t)
3> #mO}\ return op l(t1, t2)
6eT'[Umx return l(t) op
eqZ+no return l(t1, t2) op
-+rF]|Wi return l(t)[r(t)]
!Gp3/<"Wy$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_`_IUuj$E jN%p5nZ^EK 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:
(bx\4Ws 单目: return f(l(t), r(t));
e4Ox`gLa*p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^dnz=FB 双目: return f(l(t));
"q^#39i? return f(l(t1, t2));
S[~O') 下面就是f的实现,以operator/为例
cN WcNMm Px#QZZ struct meta_divide
.W : {
LBkc s4+ template < typename T1, typename T2 >
K@P`_yxN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
EotwUT| {
+qUkMx return t1 / t2;
J`q}Ry; }
vA;F]epr! } ;
~$4.Mf,u Z SRRlkU 这个工作可以让宏来做:
,B %fjcn t\pK`DM-[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!p,hy` template < typename T1, typename T2 > \
G|-\T(&J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hOB\n! 以后可以直接用
eky(;%Sz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XalJo@%- 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
|jk-@ Z* (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。。。)
}@14E-N= ;}WtJ&y=M {zz6XlKPj 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
lU$4NUwM FKox0Jmh= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g. ?*F#2 class unary_op : public Rettype
TH>?Gi)" {
+`*qlP; Left l;
[vWkAJ'K public :
`pi-zE) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t0bhXFaiE \-
=^]]b= template < typename T >
sm;E2BR$
` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y|6@-:B. {
`~_H=l9{ return FuncType::execute(l(t));
OK-sT7But }
E69:bQ94u qByNHo7Tb template < typename T1, typename T2 >
i
Y*o;z,~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)@]6=*% {
])V2}gH return FuncType::execute(l(t1, t2));
$_RWd#Q( }
GsIwY {d } ;
(!*Xhz,(- tL~,ZCQz Pr5g6I'G 同样还可以申明一个binary_op
" ^HK@$ m_m8c8{Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I7dm \|# class binary_op : public Rettype
zb;(?!Bd# {
#zS1Zf^KP Left l;
=#i4MXRZ{ Right r;
QqiJun_m public :
nn @^K6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7m:|u*ij2~ UzgA26; template < typename T >
v/R[?H) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+M'aWlPg, {
.tRr?*V|l return FuncType::execute(l(t), r(t));
ItI0x }
'tb(J3ZP ;)(Sdf[P template < typename T1, typename T2 >
e1
x^PT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8 ]q {
CmEpir{}( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O^9CV*]!n }
zL:&Q< } ;
ZV'$k\ Rx6l|'e TB7>s~)47E 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
gq'>6vOj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vBh; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Go>wo/Sb 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
DR:8oo&E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fdlvn*H 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
]} 61vV 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q$r&4s)To 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)
sl/=g
下面是修改过的unary_op
z Yw;q3" t})lr\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
EL^8zyg%% class unary_op
))7LE|1l {
eV"!/A2:N5 Left l;
'X =p7 d|' vQ:wW',i public :
G'
Blp ,E\h !/X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OT%0{2c"] ]N*L7AVl template < typename T >
_e%dM struct result_1
v" }WP34 {
G&q'#3ieC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+R-h ,$\=7 } ;
eR:b=%T8 opsQn\4DZ? template < typename T1, typename T2 >
aaDP9FW9e struct result_2
GCDwWCxh {
Sw~(uH_l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^ eQFg> } ;
'77~{jy |]`hXr template < typename T1, typename T2 >
\(I0wEQo$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@q K]JK {
U{6oLqwq3Y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`@[l\.Vt: }
]r4bRK[1 i
AdGgK template < typename T >
vT|`%~Be typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+`@M*kd {
q\%cFB} return OpClass::execute(lt(t));
8S\RN&T$ }
u*3NS$vH UtnZNdlv } ;
nq"evD5 `vd= ec {(
#zcK 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
bu>qsU3 好啦,现在才真正完美了。
$B;_Jo\| 现在在picker里面就可以这么添加了:
WJ|:kuF ~9\$5n)a template < typename Right >
eG5Y+iL-V picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z(j{F<\jS {
9'?se5\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Mp~y0e }
kH'p\9= 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
+ WVIZZ8 _A98 !Uh2}ic <a4TO8 As~(7?]r 十. bind
w~z[wm Okp 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#2RiLht 先来分析一下一段例子
/kgeV4]zR hfqqQ!,l! ~*M$O & int foo( int x, int y) { return x - y;}
r> k-KdS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qFco3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hn.bau[ 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。
$Az^Y0[D 我们来写个简单的。
'fx UV<K& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9i5tVOhE 对于函数对象类的版本:
K{@3\5< N|mJg[j@7 template < typename Func >
Xd<t5{bD! struct functor_trait
S4N(cn& {
'$G"[ljr typedef typename Func::result_type result_type;
aZ X mlq } ;
20b<68h$: 对于无参数函数的版本:
Fk"Ee&H)( ~
Vw9 template < typename Ret >
RBwO+J53y struct functor_trait < Ret ( * )() >
]}Z4P-"t {
n(1')?"mA typedef Ret result_type;
08s_v=cF } ;
lx |5?P 对于单参数函数的版本:
,E;;wdIt )? =YT template < typename Ret, typename V1 >
BHA923p? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]5Qy {
,1oQ cC typedef Ret result_type;
slu(SmQ } ;
0*;O?T 对于双参数函数的版本:
E<E3&;qD HDVW0QaMu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z(u5$<up struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~YP Jez {
X(A.X:" typedef Ret result_type;
iD`d99f8O } ;
l[Q:}y 等等。。。
lDc-W =X= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fB1TFtAh KS}hU~ template < typename Func >
^/U27B struct func_return
vxFTen{-F {
@%/]Q<<q template < typename T >
o:S0* struct result_1
C NsNZJ {
m8R9{LC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JL=U,Mr6 } ;
H
3@Z.D lg: template < typename T1, typename T2 >
t?c}L7ht struct result_2
Rk6deI] {
({s6eqMhDd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S4UM|` } ;
t5B7I59 } ;
g{IF_ 1 NVKC'==0 6%,C_7j 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~y HU^5D DdQ;Q5| template < typename Func, typename aPicker >
r]@0eb
class binder_1
/ID3s`D) {
Z@a9mFI? Func fn;
E/M_lvQ aPicker pk;
KRAcnY;u public :
=GlVc cc Ub1hHA*) template < typename T >
%`MQmXgM struct result_1
#Z+i~t{e( {
hc#!Lv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vhbDb)J } ;
O.aG[wm8 IU FH:w] template < typename T1, typename T2 >
M<O{O}t< struct result_2
{8$=[; {
$YxBE`)d- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5 @U<I } ;
F{06 _T {]_uMg#! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;~fT,7qBah 3@+b}9s8 template < typename T >
$`ZzvZ'r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<+MyZM(z> {
]i(-I <` return fn(pk(t));
8Jf.ECQT }
9.'h^#C template < typename T1, typename T2 >
[(Xy.L7x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'c2W}$q {
XU!2YO)t;! return fn(pk(t1, t2));
-9N@$+T }
S/|,u`g- } ;
:B3[:MpL} j',W 64 k@zy 一目了然不是么?
*eI)Z=8 最后实现bind
|4$M]M f0 ]Chj T} `&\Q +W template < typename Func, typename aPicker >
theZ]5_C picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ahx>q {
JB!:JML return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#^m0aB7r }
=qN2Xg/ rpeJkG@+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
SJD@&m%?[ 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。
P96pm6H_; _zlqtO 十一. phoenix
zvABU+{jD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fYKO J5f C{TA.\ for_each(v.begin(), v.end(),
hxce\OuU0h (
%ZHP2j
%~ do_
"KcA [
n>@oBG)! cout << _1 << " , "
W3`>8v1?o ]
pv|Pm .while_( -- _1),
R$; n)_H cout << var( " \n " )
y#}cC+; )
(&/2\0QV );
}VDqj}is wFG3KzEq ~ 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:
*s@Qtgu 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
U
qG
.:@T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{vAE:W.s 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$w"$r$K9K + QQS={ 06jqQ-_`h template < typename Cond, typename Actor >
hig2
class do_while
.<kqJ|SVi {
KNH1#30 K Cond cd;
v<Bynd- Actor act;
y%
:4b@< public :
2]% h$f+ template < typename T >
Bl=tYp|a struct result_1
9UvXC)R1 {
eQQ> typedef int result_type;
^CwR!I.D}4 } ;
[+qCs7' v[Kxja; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g{5A4|_7 >X*Mio8P# template < typename T >
sz9L8f2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,3nN[)dk {
OY?y ^45y do
JN7k 2]{ {
!^Q.VYY act(t);
@&[T _l }
@A)R_p while (cd(t));
+V&{*f) return 0 ;
o)'y.-@Q }
)BRKZQN } ;
eh"3NRrN |_uaS \U@rg4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?-1r$31p 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
&=4(l|wcg 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
DBLO|&2!z[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
JEE{QjTh 下面就是产生这个functor的类:
fGmT_C0t SNY~9:;]f ou
%/l4dC template < typename Actor >
[s<^&WM/ class do_while_actor
L~ s3b {
!UFfsNiXZ Actor act;
8Jz:^k: public :
#A]-ax?Qc} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{d?$m*YR3` 6oui]$pH template < typename Cond >
u, 3#M ~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O]qU[y+ } ;
ek&kv #G [Y`,qB<B 9{:O{nl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
$0arz{Oh 最后,是那个do_
+f[ED4E>'( I$8" N]/C NH3cq class do_while_invoker
z
$MV%F {
S4=R^];l public :
Q,80 Hor#J template < typename Actor >
IgC}& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^{8Gt@ {
JgHM?AWg| return do_while_actor < Actor > (act);
`U2DkY&n }
-j&Tc`j_ } do_;
['ksP-= KoS*0U<g6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[d* ~@P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cHa]xmy%r' 最后来说说怎么处理break和continue
p019)X|vx 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。
^ "\R\COQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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