一. 什么是Lambda
^} Y}Iz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)x?)v#k 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,
mm*nXJ H}&JrT95 ,*9gy$ zgGJ<=G. class filler
YADXXQ" {
xEq? [M public :
O` !XW8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ml)\R L } ;
#N|JC d_ ,y-!h@( ?
47"$=G 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'
Qlj"U f6\4,() 'ahZ*@kr `H9+]TWj< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
hW~UJ/$ <eS+3, OXl0R{4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
MOytxl:R ^R
:zma "E4CQL'U T#:b 二. 战前分析
F.@|-wq& 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。
p1.3)=T 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
X$~T*l0 p<mBC2!% {wk#n.c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
owyQFk /* --------------------------------------------- */
lqO>Q1_{K vector < int *> vp( 10 );
A@Zqh<,Ud transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M+j*5wNy /* --------------------------------------------- */
8N |K sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G pO*As_2 /* --------------------------------------------- */
FI$
-."F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B\aVE|~PB /* --------------------------------------------- */
P;K3T![ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
={]POL\ A /* --------------------------------------------- */
~e)"!r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y]`o-dV tnBCO%uG De{ZQg) {61Y; 看了之后,我们可以思考一些问题:
o!&+ _BKw 1._1, _2是什么?
O~?d;.b 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。
n{{"+;oR 2._1 = 1是在做什么?
bVa?yWb. 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。
SjF(;0kC
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。
^B}q@/KV U9Ea}aN %\}5u[V 三. 动工
a2]ZYY`R7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XWNo)#_3 >lyE@S sA z;/8R7L& j/NX template < typename T >
2}*8( 32 class assignment
@SaxM4 {
4b,+; T value;
oIj-Y`92! public :
=&Tuh} assignment( const T & v) : value(v) {}
EDh-pK template < typename T2 >
9HPwl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9%"\s2T } ;
{Xr 9]g` |QR9#Iv xsy45az<ip 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
IDpx_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O(e!Vx{t! M)Z!W3 x;/dSfv_ >Y+m54EE class holder
gNDMJ^` {
t.
(6tL] public :
=8rNOi template < typename T >
PY3bn).uR assignment < T > operator = ( const T & t) const
~v:IgS {
BJ'pe[Xa5 return assignment < T > (t);
!"-.D4*r }
Y7I\<JG< } ;
%q9"2]
cR e"{"g[b/7 %XZhSmlf 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:
&RI;!qn6( gh
:5 static holder _1;
y7rT[f/J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~Je40vO[ ]|=`-)AP3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.=d40m 而不用手动写一个函数对象。
TiG?r$6v% o61rTj &N+`O)$ QP%Hwt]+ 四. 问题分析
EwuRIe;D 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。
loE;q}^ 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。
x'OP0],# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xirq$sEl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f4F%\ " 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x(4"!# h;y}g/HZ 五. 问题1:一致性
PBFpV8P, 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?|
)l!`k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?UOaqcL 7sWe32 struct holder
j(K)CHH {
wi+L4v //
1w7XM0SHcn template < typename T >
Oo FMOlb.Z T & operator ()( const T & r) const
euRKYGW {
V8&'dhuG return (T & )r;
aSxDfYN=R }
,=c(P9}^ } ;
mO(Y>|mm l?V#; 这样的话assignment也必须相应改动:
U /~uu nt-_)4Fm template < typename Left, typename Right >
C+jXH)|iq class assignment
_8F;-7Sz {
kzNRRs\e Left l;
.XRe:\8mc Right r;
v}D0t] public :
Am*lx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8O60pB;4 template < typename T2 >
5JK'2J& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|cp_V } ;
&,:!gYN 6A|XB3 同时,holder的operator=也需要改动:
S'w}Ir
98^7pa template < typename T >
Qy}pn=#Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
JKO*bbj {
]@Z
nP,8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
4,h)<(d{ }
PApr8Xe f8=qnY2j 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。
-"a(<JC^NI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I>vU;xV\m T5e#Ll/ return l(rhs) = r;
Kb;Pd!Q 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。
Ui9;rh$1eU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eT5IL(mH :oC;.u<*8 template < typename Tp >
9IrCu?n9b class constant_t
bi+g=cS {
ad47 42 const Tp t;
*P]]7DR public :
9^N(s7s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v*.iNA;&i template < typename T >
c&wiTvRV const Tp & operator ()( const T & r) const
:[f[-F {
k\*?<g return t;
`,/5skeJ }
ZG#:3d*) } ;
c9Cc%EK c+T`X?.j 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0kls/^ 0, 下面就可以修改holder的operator=了
}lhk;#r s6(md<r template < typename T >
F1B/cd assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
m^m=/'<+ {
*icaKy3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n+Conp/ }
9mv0} I %{cVG-<_iz 同时也要修改assignment的operator()
:V#xrH8R omy3<6 template < typename T2 >
iyr8*L\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
99By.+~pX 现在代码看起来就很一致了。
O0`ofFN AFvv+
ss 六. 问题2:链式操作
YPq:z"`-y4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.V0fbHYTJ 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。
G?\eO&QG{" 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。
Ex*{iJ;\ 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。
{}iS5[H] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
u8|CeA I?%q`GyP5 template < typename T >
Qy4Pw\ struct result_1
!v9`oL26 {
$^czqA-& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
wxj}k7_(`A } ;
QfPw50N; g+QIhur 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`_ M+=*} 4oryTckS template < typename T >
V6((5o# struct ref
I!u=.[5zdC {
&0|Z FXPd typedef T & reference;
1uG)U)y/Q } ;
#r?[@aJ template < typename T >
\pTC[Ry1 struct ref < T &>
PU1YR;[Fe {
F6Q%<p a typedef T & reference;
8'TIDu } ;
7P*\|Sxk% dV'^K%# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eX}aa0 '/0e!x/8 template < typename T >
"zTy_0[; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h&d"| < {
wmXI8'~F& return l(t) = r(t);
z-g6d ( }
u(f;4` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y9vi&G?Jl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
iCh8e>+ 5T( cy 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
7,Z<PE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZHeq)5C ;f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o]qwN:8^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
F|.tn`j]U 最后的布局是:
60A!Gob Add
4t/ ?b / \
r%X
M`;bQX Divide 5
W7_m,{q / \
VnB HQ.C _1 3
;XjXv' 似乎一切都解决了?不。
B^GMncZO 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
~Jw84U{$ 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。
3K/tB1 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:
|F<iu2\ mSZg;7DE3* template < typename Right >
<u0}&/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?vI2mra+ Right & rt) const
o~"Y_dLsW {
5_L,7\5# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vZ$E
[EG} }
VGxab;#,:3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qIQ
61>< 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。
VQG$$McJ 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。
@H+L1H%9n 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。
9(z) ^G 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。
[E6ceX0 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?
e00}YWf% 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:
hm0A%Js I} +up,B]o template < class Action >
Y TY(Et1i class picker : public Action
!io1~GpKS {
;C:|m7| public :
59W~bWHCP picker( const Action & act) : Action(act) {}
t#y,9>6 // all the operator overloaded
xWK/uE ( } ;
kz6fU\U 5ZH3}B^L$ 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。
Y{#*;p*I 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:
+(afO~9 S+wT}_BQ template < typename Right >
~%M*@fm picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
shy[>\w {
U@n5:d= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z\8s |! }
8JF<SQ >BK/HuS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kw gLK@@%1 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。
`VUJW]wGu 2 @T~VRy template < typename T > struct picker_maker
R2C~.d_TDu {
{[Y7h}7 typedef picker < constant_t < T > > result;
jrz.n4Y` } ;
'wMvO{}$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$o\z4_I {
y&O?`"Uv/M typedef picker < T > result;
AL,7rYZG$ } ;
t)?K@{ 9 Y`4 LMK[] 下面总的结构就有了:
J=: \b 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。
Q^3{L\6_ 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&XlMu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6\I1J=
C 至此链式操作完美实现。
6J}Yr5oD 6vps`k$,~ nHq4f&(H 七. 问题3
mXS]SE 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。
=_m3~=Z ANM=:EtP template < typename T1, typename T2 >
/QVwZrch ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K\8zhY {
Qo^(r$BD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I_Gz~ qk6 }
mD&I6F[s %eIaH!x: 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:
wF% RM$ fc<y(uX template < typename T1, typename T2 >
$M!iQ"bb struct result_2
w4}Q6_0v {
K{`R`SXD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lA1 } ;
y06**f) Tbv w?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?
rWDD$4y 这个差事就留给了holder自己。
=jS$piw. _O'!C!K6 { gs$pBu template < int Order >
~x<?Pj class holder;
"M /Cl|z
template <>
p8)R#QWz9 class holder < 1 >
oaPWeM+ {
5G(dvM-n public :
Yo'Y-h# template < typename T >
p=E#!cn3 struct result_1
P2aFn=f {
k0ai#3iJ typedef T & result;
@n.n[zb\| } ;
i|AWaG) template < typename T1, typename T2 >
p'%S{v@5(( struct result_2
-LUZ7,!/>o {
8Yf*vp>T/x typedef T1 & result;
(s&]V49 } ;
OPj NmdeS template < typename T >
DmPsE6G} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pOn &D {
hxM{}}.E return (T & )r;
b)e;Q5Z(. }
zp}pS2DU template < typename T1, typename T2 >
:3
Hz!iZM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2PRiiL@ {
>JsVIfAF return (T1 & )r1;
ITqAy1m@C }
6_u!{ } ;
Y*\h?p[, 8IxIW0 template <>
~xsJML class holder < 2 >
"JLE {
3BD&;.<r public :
[r3sk24 template < typename T >
AH/o-$C& struct result_1
Ay 4P_>^ {
!m9hL>5vR typedef T & result;
rEC } ;
00dY?d{[D template < typename T1, typename T2 >
]cS(2hP7 struct result_2
a)=|{QR>W {
O< /b]<[ typedef T2 & result;
kBrA ? } ;
F!u)8>s+z{ template < typename T >
IO
0nT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1y1:<t {
'kC#GTZi return (T & )r;
sZr \mQ~ }
}[UH1+`L template < typename T1, typename T2 >
pL;e(lM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~?fl8RF\ {
MD<x{7O12> return (T2 & )r2;
n w`rH* }
YsVKdh } ;
_/}$X"4 hHVAN3e \$DBtq5= 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> >。
.$W} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G/},lUzLg 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C R?}* "9aFA(H6w return l(i, j) = r(i, j);
ftPhE)i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
tx9%.)M:n ip}%Y6Wj return ( int & )i;
2}/r>]9^- return ( int & )j;
>#;;g2UV 最后执行i = j;
4~$U#$u_ 可见,参数被正确的选择了。
C(B"@ Q$]1juqg RfD#/G3| t g-(e=S4P DBcR1c&<H 八. 中期总结
+4T.3Njjn 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:
F}meKc?a 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Vn{;8hZ:a 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^OIo 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^q/^.Gf I{U|'a ts@$* 8,RqhT)2# H*3u]Ebh Q#ksf
h!D 九. 简化
DA>nYj-s 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。
piIz ff 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>d]-X] 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:
MMET^SO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a`^$xOK, +-*/&|^等
n[K%Xs) 2. 返回引用。
Q{uO/6 =,各种复合赋值等
-]u>kjiIT 3. 返回固定类型。
GIpYx`mHi 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y&8`NS#_p? 4. 原样返回。
-@#],s7 operator,
xy!E_CuC$ 5. 返回解引用的类型。
t5K#nRd Z: operator*(单目)
V?x&\<;, 6. 返回地址。
A&v Qtd operator&(单目)
9IG<9uj 7. 下表访问返回类型。
(0LA.aBIf operator[]
'sa)_?Hy 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#Y-_kQV* operator<<和operator>>
4Y1^ U{A+ VbJE zl 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。
{6qxg _{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:PY8)39@K 9 4lt?|3= template < typename Left >
(yd(ZY struct value_return
e<`?$tZ3
{
>Jn` RsuV template < typename T >
lnjs{`^ struct result_1
o(l%k},a {
)AdwA+-x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F 8sOc&L } ;
$J)`Ru6. d`$w3Hy template < typename T1, typename T2 >
9lGa*f) struct result_2
f]?&R c2C {
xnWezO_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
MwSfuP } ;
0~WXA=XG } ;
Th\T$T`X$ '4u/ g &X`
lh P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tK *y/S Rb:?%\= 下面我们来剥离functor中的operator()
knV*,
首先operator里面的代码全是下面的形式:
oVbs^sbRH '3Fb[md54 return l(t) op r(t)
N:+EGmp return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ax;<idC} return op l(t)
T5T[$%]6 return op l(t1, t2)
\j wxW6> return l(t) op
p*YV*Arv return l(t1, t2) op
DyZ6&*s$ return l(t)[r(t)]
Ujvm|ml return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:cXN
Fu\C MuzQz.C 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:
7AGUi+!ICl 单目: return f(l(t), r(t));
wEI?
9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
".#h$ 双目: return f(l(t));
~Cyn w( return f(l(t1, t2));
e F}KOOfC 下面就是f的实现,以operator/为例
;Q/1l=Bn OR+py.vK struct meta_divide
kqo4
v;r {
:2vuc!Pu template < typename T1, typename T2 >
j8^#698X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
t*Z5{ {
FBouXu# return t1 / t2;
E|_8#xvb }
c`lL&*] } ;
/FPO'} 6i [GI2%uA0 这个工作可以让宏来做:
sVmqx^- *u,&?fCl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I7Abf7>*Q template < typename T1, typename T2 > \
v6L]3O1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
mO]dP;, 以后可以直接用
5K$<Ad4$b DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
).e}.Z6[i` 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
<W7WlT (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。。。)
unz~vG1Tn xkSVD6Km YG0b*QBY~ 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
[Ran/D\. OBF-U]?Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
toOdL0hCe class unary_op : public Rettype
wr,+9uK {
y
)<+?@sP Left l;
SXJjagAoML public :
7,alZ"%W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4,Uqcw?!F' P (Y\l template < typename T >
[4dX[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
? `kZ 6$ {
;}ThBb3 return FuncType::execute(l(t));
t pxk8Ys }
@ uQ *$ p-DHTX template < typename T1, typename T2 >
wHx_lsY; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\ Gi oSg {
ty%,T.@e return FuncType::execute(l(t1, t2));
^4<&"aoo }
}mUb1b } ;
h>!9N
dzG
/Q:mUd mWn0"1C 同样还可以申明一个binary_op
plJUQk r/P}j4)b7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"}-S%v`)z class binary_op : public Rettype
*ywr_9 {
7;Q4k"h Left l;
;3bUgI}.J Right r;
3QdCu<eBZ public :
em- <V5fb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H5UF r,t ^/x\HGrw template < typename T >
Z^_zcH' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n)35-?R/M {
'W("s return FuncType::execute(l(t), r(t));
%yl17:h# }
A
McZm0c` a <F2]H=J template < typename T1, typename T2 >
0B}2~}# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<nN# K{AH {
j}(m$j' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y"m(hs$ }
AUIp
vd
} ;
WNKP';(a@G NN5Ejr, kh#fUAt 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
i*!2n1c[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ga S}>?qk DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\W=
qqE] 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。
fWi/mK3c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N&Ho$,2s 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。。。
)t\aB_ = 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K"X"2c1o 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)
M,bs`amz 下面是修改过的unary_op
5)h fI7{d =]"I0G-s! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
|z:4T%ES class unary_op
>&7^yXS {
?`O^;f Left l;
S QGYH Un
T\6u public :
HXZ,"S O.xtY@'" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u-mD" kBoQjOV` template < typename T >
&CN(PZv struct result_1
@_#\qGY {
-R\dg S3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)E^4U9v), } ;
E\;%,19Ob &%t&[Se_~ template < typename T1, typename T2 >
dB0
UZirb struct result_2
%k )H7nj {
y%kZ## typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u3pFH( } ;
Vi}E9I4 4fjwC,, template < typename T1, typename T2 >
X:g#&e_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'V&Uh]> {
$b53~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r`h".=oD }
~<s^HP2U{ urCTP.F template < typename T >
;ny 9q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B<,7!:.II {
kOq8zYU| return OpClass::execute(lt(t));
>s0![c oz }
i27)c)\BM b`^Q ':^A } ;
Qh-:P`CN WY!4^<|w" f#w
u~*c 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1KBGML-K3 好啦,现在才真正完美了。
S9r+Nsn 现在在picker里面就可以这么添加了:
v_WQ<G? NuD|%Ebs template < typename Right >
MxKTKBxQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]yZ%wU9! {
uKvdL
" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g-"G Zi }
V'MY+# 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。
X ,^([$ yTZo4c" cF8 X Q[K)Yd K:~tZ 十. bind
|\G^:V[. 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。
1+XM1(|c` 先来分析一下一段例子
cGdYfi (}.MB3`#C p3{Ff5FZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
DZ\K7- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N@}h bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;B[(~LCyT 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。
rKyulgP 我们来写个简单的。
c<MF:|(} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=+ >>l0=_v 对于函数对象类的版本:
@h!Z0}dX( , c{ckm template < typename Func >
K5BL4N struct functor_trait
83gWA>Odh {
eNVuw: Q+ typedef typename Func::result_type result_type;
u'>94Gm} } ;
A>2 _I) 对于无参数函数的版本:
NMf#0Nz- P R3Arfle template < typename Ret >
1# z@D( struct functor_trait < Ret ( * )() >
@|Yn~PwKs {
ka8Y+Gs typedef Ret result_type;
UXJblo# } ;
*pv<ZF0> 对于单参数函数的版本:
q^Oj/ws : MjDcI~ template < typename Ret, typename V1 >
ov;^ev,( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+jF2{" {
c"Vp5lo0 typedef Ret result_type;
Ro"'f7(v. } ;
}zQgS8PQH 对于双参数函数的版本:
3,6f}:CG GQ7uxdqWBQ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~?HK,`0h> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U&Vu%+B {
gD4vV'| typedef Ret result_type;
dpylJ2 } ;
5rdB>8W
等等。。。
1PUZB`"3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,qv\Y] L~Peerby template < typename Func >
/w(g:e struct func_return
{tY1$}R {
kmc"`Ogotw template < typename T >
"#E<Leh' struct result_1
<<A#4!f {
n-l_PhPQ` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CW?Z\ } ;
h@G~'\8t LSJ.pBl\X template < typename T1, typename T2 >
tO:JB&vO2 struct result_2
c$7~EP {
gK({InOP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KU9FHN } ;
}YFM40H } ;
62zu;p9m m}s.a.x Rk3
bZvj3 最后一个单参数binder就很容易写出来了
AguE)I&m /[\g8U{5B} template < typename Func, typename aPicker >
1(IZ,*i class binder_1
P@vUQ {
v
x/YWZ Func fn;
/3~L#jS aPicker pk;
2[qfF6FHA public :
vB_3lAJt@ UgS`{&b36 template < typename T >
x"NQatdq struct result_1
86Q3d%;-yo {
2J&~b 8 : typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"IT7.!=@9 } ;
%gAT\R_f Y'iyfnk template < typename T1, typename T2 >
Xi[]8o struct result_2
n>j2$m1[ {
Q/
.LDye8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j_N<aX } ;
9 $$uk'}w! \+O.vRc"M binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z6i~Dy3 PD.$a-t template < typename T >
b2UDP W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hf]:mhH {
9AX}V6\+ return fn(pk(t));
u5k{.& }
L4m Vk template < typename T1, typename T2 >
4i)5=H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%N<5ST>( {
hDJG.,r return fn(pk(t1, t2));
bkDVW }
:QGo
-,6- } ;
K%\r[NF yT@Aj;X0v h'
!C 一目了然不是么?
?0qD(cfx< 最后实现bind
pS ](Emn`. :) lG}c
|di(hY| template < typename Func, typename aPicker >
'QT~o-U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?`Yu~a{ {
.k]`z>uv return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(is' ,4^b }
$ItmYj.m D0FX"BY7 2个以上参数的bind可以同理实现。
m.m6. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
:&vX0
Ce: ?IHt T3'Rt 十一. phoenix
uv/\1N;V3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
jj2iF/ 6-_g1vq for_each(v.begin(), v.end(),
(6ga*5< (
1 #,4P1" do_
jL\j$'KC [
9,INyEyAL cout << _1 << " , "
B\RAX# ]
M0fN[!*z .while_( -- _1),
iv~R4;;) cout << var( " \n " )
Nt@|l7Xl* )
Za{O9Qc?D| );
/f1]U
LmC: Q/4-7 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:
t[`LG) 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
Gg'!(]v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.T9$O]:o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
m1pA]}Y/5o @-dGZ5 9m)$^U>oz template < typename Cond, typename Actor >
,^?g\&f( class do_while
qhxMO[f {
hi!A9T3%}M Cond cd;
;^xM"
{G8 Actor act;
$C7a#?YF, public :
f%o[eW# template < typename T >
HRyFjAR\? struct result_1
&Uam4'B6- {
bQautRW typedef int result_type;
U*=E(l } ;
SPb+H19; 0* F` h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f
X[xZGV, ~-A"j\gi" template < typename T >
UF!qp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d*d:-f~q {
3O2G+G2 do
rH`\UZ{cc {
]H !ru act(t);
940:NOgm }
DH?n~qKpC while (cd(t));
_gqqPny4$ return 0 ;
@FN|=?8% }
nKm#
kb } ;
a*5KUj6/TL }9"''Z Q0R05* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$vu*# .w 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
-n 9&W 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
^\ x'4!W 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
fY&TI}Y 下面就是产生这个functor的类:
T&'Jc ?A|JKOst] wPM>-F template < typename Actor >
IQO|)53) class do_while_actor
>g{&Qx`& {
P_A@`eU0 Actor act;
dzOco)y public :
3LET zsJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gvR]"h 6NX#=A template < typename Cond >
Gf"TI:xa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
i"a3POV> } ;
nm1dd{U6^ Wm6qy6HR
d78 [(; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@6'~RD. 最后,是那个do_
VG
5*17nf5 -r sbSt ?_ (Y)2[j class do_while_invoker
&K0b3AWc {
`CVkjLiy public :
&'>m;W template < typename Actor >
Kz42AC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z='%NZY {
0beP7}$ return do_while_actor < Actor > (act);
b~vV++ou_ }
pZ>yBY?R8> } do_;
[o<hQ`& v>wN
O 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q|<B9Jk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!vf:mMo 最后来说说怎么处理break和continue
'w=|uE {^ 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。
%N-aLw\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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