一. 什么是Lambda
#M`ijN!Y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M9f*7{c 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,
E/s3@-/ )[nzmL*w t'9E~_!C IyP\7WZ class filler
Ujj2A^ {
ZklidHL'); public :
T_Y 6AII void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%&gx@ \v } ;
?LNwr[C0 oY.JK 4F:RLj9P! 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:
L</"m[ gXw\_ue< }#E4t3 u5R^++ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
j/B zbjq" 2d3wQ)2 SxH}/I|W 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,#WXAAmm 3!}'A #Wc)wL-Tg bJBx~ 二. 战前分析
3`e1:`Hu 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。
^`dp!1.+ 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
'!f5|l9SC 1.>sG2*P &kO4^ A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xq)'p8C? /* --------------------------------------------- */
>nr1|2 vector < int *> vp( 10 );
WMUw5h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ak}l6{ .. /* --------------------------------------------- */
`L;I/Hp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9L&AbmIr /* --------------------------------------------- */
BC4u,4S int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a[#4Oq/t$ /* --------------------------------------------- */
BO
h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Nxt/R%( /* --------------------------------------------- */
Hss{Sb( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%%k[TO HQUL?URt 41C=O@9m KR522YW 看了之后,我们可以思考一些问题:
uNRGbDMA= 1._1, _2是什么?
3(PU= 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。
'*~{1gG ` 2._1 = 1是在做什么?
:nXBw%0x 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。
`b% /.%]$ 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``/EX^ ~;`i&s BM3)`40[] 三. 动工
JTs.NY
<z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fi,=z 94lmsE L$ ON=$q5 yNN2}\[. template < typename T >
74[}AA class assignment
' Uc|[l]
{
8?)Da&+f T value;
f,uxoAS public :
9g*~X;`2 assignment( const T & v) : value(v) {}
{9=U6m^R2 template < typename T2 >
"3>#[o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5VPuHY2 } ;
6>vj({,1Y* j<gnh }3i@5ctQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:#|77b0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\NSwoP ?=T&|pp j1d=$'a " ,~kMkBkl~ class holder
iFDQnt
[t {
+ypT"y public :
o1g[(zky template < typename T >
~&qe"0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
I7Eg$J& {
M1g|m|H7 return assignment < T > (t);
'"KK|]vJ }
U{_O=S u } ;
>H%8~ Oek #".{i+3E aY?}4Bx 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:
P$oa6`%l ]O \6.>H static holder _1;
L_A|
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
TfxKvol' 3)eeUO+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6Q>w\@lF 而不用手动写一个函数对象。
oJR!0nQ ?O3G ~/Ry=8 +tA rH
C] 四. 问题分析
9wwvh'T&NK 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。
,onv
` 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。
~KNxAxyVi 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3&zmy'b*: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f2Slsl; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
C[Fh^ zZ wD)p?_g 五. 问题1:一致性
Iq52rI} 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?|
)a6i8b3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|On6?5((e mPh; struct holder
LnL<WI*Pq {
fU8;CZnx //
m|y]j4 template < typename T >
4 IHl'*D[# T & operator ()( const T & r) const
Zsuh 8t {
pp-Ur?PM return (T & )r;
[Q*kom : }
IrVeP&KM+ } ;
Kfr?sX *GDU=D} 这样的话assignment也必须相应改动:
H9nq.<;p ]x Kmz template < typename Left, typename Right >
YA|*$$ class assignment
EHb:(|UA%8 {
p$=3&qR 6 Left l;
FStfGN Right r;
+Q '|-># public :
o4J K$% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%DN&K template < typename T2 >
zz9.OnZ~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?|L)!LYx } ;
.xD-eWw3R W)"q9(T?% 同时,holder的operator=也需要改动:
C&SYmYj^c HR}c9wy,q\ template < typename T >
AsLAm#zq assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0<)8
?ow {
+X&B' return assignment < holder, T > ( * this , t);
[ wROIvV }
$M8'm1R9 B}jZ~/D} 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J2R<'( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ug"B/UUFd l5MxJ>?4%B return l(rhs) = r;
PFc02 w 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
hb_Ia]b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-R8RAwsLG a[u8x mH template < typename Tp >
Zf"AqGP class constant_t
r`krv-,O$ {
{P]l{W@li const Tp t;
e9:l public :
$`Ou * constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{L+?n*;CA template < typename T >
l(`w]=t& const Tp & operator ()( const T & r) const
+j<Nu)0iY {
7OZs~6( return t;
1idEm*3&( }
:{fsfZXXr } ;
q4Z\y <O*q;&9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!1l2KW<be 下面就可以修改holder的operator=了
dfrq8n] }l/md/C0 template < typename T >
KW09qar assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5GY%ZRHh {
$""[(
d?0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7!%cKZCY }
YF"D;. *<UQ/)\ 同时也要修改assignment的operator()
A ssf
f; h{! @^Q template < typename T2 >
"&r1&StO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o1Xk\R{ 现在代码看起来就很一致了。
m$o|s1t XJlun l)(K 六. 问题2:链式操作
Jd%#eD*k9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V^0*S=N 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。
?T^$,1- 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"'//0
7 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。
$v^F>*I1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
D( _aXy Gzs x0%`) template < typename T >
'`RCNk5l struct result_1
e88JT_zrO {
DB*IVg
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%0]&o,
w{ } ;
[$V_qFv{ s<5t}{x 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:
prwyP C*KRu`t template < typename T >
\nJrjHA struct ref
X+*| nvq] {
1|gEY;Ru typedef T & reference;
j{HxX } ;
:&a|8Wi[W template < typename T >
RJWlG'i struct ref < T &>
A$oYw(m# {
+(<CE#bb[ typedef T & reference;
9(iJ=ao ( } ;
+zlaYHj W<x2~HW( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6=& wY KctD=6 template < typename T >
^C'k.pV
n~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4Q]+tXes {
9<Bf5d
return l(t) = r(t);
<y!BO }
x3vz4m[ 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。
B!Qdf8We 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b\^.5SEw "'PDreS 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
xLGAP-mx] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P#yS]F/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
G U!XD!!& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
eAl&[_o|S 最后的布局是:
#fFEo)YG Add
KN%Xp/lkX / \
P_qxw-s Divide 5
<}UqtDF 0 / \
NZD
X93 _1 3
[pOU!9v4 似乎一切都解决了?不。
1di?@F2f 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。
}vm17`Gfy 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。
nmgW>U0jZh 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:
E7*]t_p" yEz2F3[ S template < typename Right >
`*~:nvU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
G?[#<W@+ Right & rt) const
]];7ozS)X {
]{y ';MZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#-kyZ }
?G3OAx?< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Z1>pOJm 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。
PvA%c<z 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。
i%z}8GIt' 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。
lh5k@\X 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。
2S/^"IM[" 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?
8Mp 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:
\"f}Fx Bd7A-T)q! template < class Action >
;z[yNW8 class picker : public Action
B'=*92i>S {
Oo#wPT;1^( public :
#7g~Um%p picker( const Action & act) : Action(act) {}
&'(:xjN // all the operator overloaded
zL>nDnL 4 } ;
zKI(yC F 6SIhf.; 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。
xxedezNko 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:
kDm=Cjxv z~X] v["d template < typename Right >
K7y}R%QF picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a#mdD:,cF {
$+rdzsf)+/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.Wb), }
,@2O_O`: 2
OGg`1XX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'9b<r7\@ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
3nG(z> b9:E0/6
template < typename T > struct picker_maker
N($j;<Q {
qC]D9
A typedef picker < constant_t < T > > result;
%u!#f<"[ } ;
OtnYv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]P 2M {
(apAUIE typedef picker < T > result;
uT=sDWD: } ;
2Yyc`o0R;h ?XeRL<n 下面总的结构就有了:
<iTaJa$0m functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
dLo%+V#/A picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
] e&"CF
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.kBAUkL: 至此链式操作完美实现。
()P?f ed ^^)Pv#[3 {E@@14]g 七. 问题3
&yYK%~}t[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
v1;`.PWD mjH8q&szf template < typename T1, typename T2 >
tFb49zbk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8XTVpf4 {
e+2!)w)[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
J]Y." hi }
Gd"lB*^Ht AR)&W/S)7, 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<FGM/e4 S"fnT*:.% template < typename T1, typename T2 >
rYc?y struct result_2
lMlXK4- {
w\85D|u typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X, J.!:4` } ;
[5:F CjIkRa@!x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Prr<:q 这个差事就留给了holder自己。
a-O9[?G/x Q%@l`V)Rs 8 v&5)0u template < int Order >
0xH$!?{b class holder;
5vY1 XZt{ template <>
U^Hymgb% class holder < 1 >
d<#Xqc {
VP|9Cm=Fg public :
`kFxq<?aK template < typename T >
jb77uH_ struct result_1
o.sa?* {
3}XUYF; typedef T & result;
;)UZT^f`)K } ;
II),m8G template < typename T1, typename T2 >
=#uXO< struct result_2
"j~=YW+l {
9t;aJFI typedef T1 & result;
cITQ,ah } ;
CK.Z-_M template < typename T >
K\o! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|f`!{=? {
I_N"mnn@Nr return (T & )r;
lOYwYMi }
e8P
|eK template < typename T1, typename T2 >
_RhCVoeB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,]Hn*\@p[c {
Jw9|I)H return (T1 & )r1;
1jQz%^~ }
{s4:V=J } ;
[|uAfp5R u:fiil$ template <>
C9({7[k^% class holder < 2 >
hX~IZ((Hi8 {
#y2="$V public :
UB?a-jGZK template < typename T >
:aco$ZNH5 struct result_1
Qp%kX@Z' {
llQDZ}T typedef T & result;
kg+"Ta[9 } ;
>m%\SuXq template < typename T1, typename T2 >
H6*F?a`)I struct result_2
;J2=6np {
^'[Rb!Q8 typedef T2 & result;
`P"-9Ue= } ;
@;Yb6&I; template < typename T >
F y^!*M- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o^_z+JFwb {
KJJ8P`Kx return (T & )r;
DKYrh-MN }
,I'Y)SLx template < typename T1, typename T2 >
Hd6Qy {,*- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Pxy(YMv {
c~z{/L return (T2 & )r2;
dIMs{! }
P2 f~sx9 } ;
A+:K!|w Rnun() plJ p4|:u[:& 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> >。
[WC-EDO2lb 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ld`oIEj!P_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c tTbvXP )|'? uN7 return l(i, j) = r(i, j);
CP/`ON 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
efRa|7!HK h dPKeqg7 return ( int & )i;
O*!+D- return ( int & )j;
Q]7r?nEEhW 最后执行i = j;
4ILCvM 可见,参数被正确的选择了。
p}O@%*p. sR'rY[^/| E #8 `X vpTS>!i d;H1B/ 八. 中期总结
HI)ks~E/ 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:
NCl$vc;, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
19&!#z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Dy0cA| E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cA AJ7? V=\&eS4^" +X"TiA7{j 6e/ 2X<O ~@MIG [Gy sx 九. 简化
BX2&tQSp 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
;sCX_`t0E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
03AYW)"}M 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
yz,ak+wp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1&U'pp|T +-*/&|^等
(\,mA-%E 2. 返回引用。
=`Nnd@3v =,各种复合赋值等
Fl^.J<Dz 3. 返回固定类型。
nD!C9G#oS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*+lnAxRa? 4. 原样返回。
D("['`{ operator,
FHqa|4Ie 5. 返回解引用的类型。
enK4`+.7 operator*(单目)
pA"pt~6 6. 返回地址。
rh/3N8[6 operator&(单目)
XNd:x{ 7. 下表访问返回类型。
%nVnK6[sox operator[]
H\8.T:> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4- N># operator<<和operator>>
I)O%D3wfMW )"=BbMfhu OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
r]"
> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(a@cK, b{(!Ls_ & template < typename Left >
WcbJ4Ore struct value_return
BqKD+ {
bP(V#6IJ8 template < typename T >
"n:L<F,g struct result_1
]oXd|[G {
"f3, w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
31<hn+pE& } ;
u,4,s[ %`-NWAXL template < typename T1, typename T2 >
^ D?;K8a-l struct result_2
_Ev"/% {
X*}S(9cg\i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JxNjyw } ;
2gb49y~ } ;
ZLxe$.V_ 5H""_uw C7eaioW$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
IeZ}`$[H j#<#o:If 下面我们来剥离functor中的operator()
DZ(e^vq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X}h{xl Bn}@wO return l(t) op r(t)
jFbz:aUF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ukzXQe;l1 return op l(t)
_av%`bb&z9 return op l(t1, t2)
bXC;6xZV return l(t) op
b>&kL return l(t1, t2) op
FV! return l(t)[r(t)]
64hr|v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`"Tx%>E(U 3,S5>~R= 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:
`{ou4H\ 单目: return f(l(t), r(t));
\[+ZKj: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
80c\O-{ 双目: return f(l(t));
%fK"g2: return f(l(t1, t2));
DyYl97+Z? 下面就是f的实现,以operator/为例
J:5%ff~r\ F#O.i, struct meta_divide
nke[}Hqf {
}eULcgRG template < typename T1, typename T2 >
/XtxgO\T. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QJvA {
\E]s]ft;+ return t1 / t2;
+.b~2K1 }
\ bd?
`." } ;
a~:'OW:Q H:a(&Zb 这个工作可以让宏来做:
gy_n=jhi+ +w%MwPC7` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
){L`hQ*=w template < typename T1, typename T2 > \
v|CRiwx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s:i$ s") 以后可以直接用
(B7M*e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/J wQ5 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
!
FhN(L[=j (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。。。)
wNcf7/ky 11%^K=dq $ [M8G 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
Cf@WjgR
Z\4l+.R` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E.}T.St class unary_op : public Rettype
6*tI~ {
\62|w HX Left l;
rF>:pS,`& public :
C4#'`8E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"Do9gW CdC&y}u template < typename T >
,d&~#W] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RVlC8uJ;P {
MJ4+|riB return FuncType::execute(l(t));
oypX.nye_ }
ft?J|AG pV<18CaJ template < typename T1, typename T2 >
p@YU7_sF^! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GwxfnCKi9 {
_u]Wr%D@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
;~tKNytD`B }
dHg[0Br)r } ;
f* p=]]y <Mxy&9}ic {LrezE4 同样还可以申明一个binary_op
&5~bJ]P ,K,n{3] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!1-:1Whz8 class binary_op : public Rettype
C[|jJ9VE, {
6psK2d0 Left l;
}gGcYRT Right r;
/2~qm/%Q public :
f0O"Hm$Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lk)38. nH/V2>Lm template < typename T >
D}&U3?g= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tb"UGa {
v`*!Bhc- return FuncType::execute(l(t), r(t));
e#<%`\qH }
ikw_t? O{%yO=`r template < typename T1, typename T2 >
4$@5PS#, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mj{TqF {
Vj2]-]Cm return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(wo.OH }
|9@?8\ } ;
>#)^4-e l)4KX{Rz{A "2o)1G 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
")i4w{_y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.?@$Rd2@W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
j_j~BXhIS 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9]xOuCb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tF
O27z@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
wHEt;rc( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;Ze}i/l 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
VNp[J'a>VZ 下面是修改过的unary_op
DrC4oxS 1 "6FZX~]s! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Kn?>XXAc class unary_op
zL+jlUkE
{
Gh>Rt=Qu% Left l;
~Yb5FYE |zKFF?7#wE public :
`DUMTFcMX 'W@X139zq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9NBFG~)|l[ tux/@}I template < typename T >
6:fe.0H9 struct result_1
@_J~zo {
>h(n8wTP typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+ZQf$@+ } ;
bLhTgss]( ;w a-\Z template < typename T1, typename T2 >
:54ik,l struct result_2
LkK%DY {
O@ F0UM`! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N>/!e787OU } ;
W_Z%CBjcT m6a`Ok P template < typename T1, typename T2 >
.hzzoLI2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w/IYQC\v {
04D>h0yFf return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#.'0DWT\- }
'=Nb`n3% mCb(B48]%X template < typename T >
%iPWg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nQy.?*X {
idPx!
fe return OpClass::execute(lt(t));
A,Wwt
[Qw }
;6KcX \g- "v@Y[QI } ;
lmi,P-Q z"Miy ~:'tp28? 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
1hp`.!3]H 好啦,现在才真正完美了。
?#YheML? 现在在picker里面就可以这么添加了:
:PE{2* Qz=F
nR template < typename Right >
U*!q@g_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^a^bsKW {
Ti$G2dBO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WK)hj{k }
PV$)k>H- 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。
't.IYBHx n?!XNXb S81%iz.n Yd'Fhvo8 j)xRzImu 十. bind
lqe|1vN 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。
Y3=5J\d!a 先来分析一下一段例子
n("Xa#mY[ lR5[UKr X6)%2TwO int foo( int x, int y) { return x - y;}
U6cpj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1j"G~TM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
UTB]svC' 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。
9:
N[9;(' 我们来写个简单的。
= >CADTU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M(8dKj1+ 对于函数对象类的版本:
n_QSuh/Wn )O\w'|$G template < typename Func >
10R#}~D struct functor_trait
@+Yql {
S52'!WTq typedef typename Func::result_type result_type;
~tx|C3A`d } ;
E)sC:oO 对于无参数函数的版本:
D+m#_'ocL _/V<iv template < typename Ret >
!l NCuR/T struct functor_trait < Ret ( * )() >
-w' {
G\&9.@`k typedef Ret result_type;
mv] . } ;
-UY5T@as 对于单参数函数的版本:
: N9,/-s E+z),"QA template < typename Ret, typename V1 >
+ OKk~GYf struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k;/K']4y {
TWE>"8] typedef Ret result_type;
2iM]t&^<+ } ;
K|L&mL&8 对于双参数函数的版本:
vT@*o=I ;>hRj! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
corNw+|/w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c"KN;9c, {
Db4(E*/pj! typedef Ret result_type;
t2x2_;a } ;
zVt1Ta:j 等等。。。
lCafsIB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`A\,$(q+ h4p<n&)F template < typename Func >
'3<T~t struct func_return
Z9wKjxu+ {
Fi+8| /5 template < typename T >
^AhV1rBB struct result_1
~:FF"T> {
xVxN
@[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s.|OdC>U = } ;
ly[j=vBV ^_\S)P2c template < typename T1, typename T2 >
\-Vja{J] struct result_2
H(?)v.% {
CP0;<}k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[nc-~T+Mo } ;
)[b\wrc } ;
B]2m(0Y>>v lbs0i izDfpr}s4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m^!Kthq 0<i8
;2KD template < typename Func, typename aPicker >
srlxp_^ class binder_1
>Nam@,hm {
ZLDO&} Func fn;
"DO|B=EejP aPicker pk;
|N5r_V public :
~=GwNo_ P2Jo^WS template < typename T >
joz0D!-"# struct result_1
^F)t>K$0m {
Mz7qC3Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
knn9s0'Q } ;
nsL"'iQ v6U Gr4 template < typename T1, typename T2 >
*{:Zdg'~E struct result_2
5GK> ~2c( {
'XJqh|G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LZtO Q__B) } ;
&|-jU+r}B ?B+]Ex(\B, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{x,d9I d\ I6Wn template < typename T >
|.*nq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mE\)j*Nnv {
]z O6ESH return fn(pk(t));
;fW`#aE }
BOflhoUX template < typename T1, typename T2 >
y(ceEV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
23d*;ri5 {
redMlHM return fn(pk(t1, t2));
Sx:JuK@ }
0fGt7 "Q } ;
xX?9e3( d>gQgQ;g r>#4Sr 一目了然不是么?
frokl5L@ 最后实现bind
2BKiA[
;; HTLS$o;Q 0"}=A,o(w template < typename Func, typename aPicker >
D&o~4Qvc] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J#IVu?B {
z6*r<>Bf+b return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^
Paf -/ }
B&QEt[=s {SF'YbY 2个以上参数的bind可以同理实现。
;Q8`5h 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
i>7]9gBm1q )3f<0C> 十一. phoenix
K=!
C\T"I% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:yw8_D3 XXw>h4hl for_each(v.begin(), v.end(),
NQxx_3*4O (
D GL=\ do_
wg+[T;0 S [
j#~ S"t cout << _1 << " , "
ov<vSc<u ]
O7]kcA .while_( -- _1),
OI_Px3)
y cout << var( " \n " )
Kv)Kn8df )
-mP2}BNM );
5)Z:J N1}r%!jk/ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
27i-B\r 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
l_s#7 .9$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O=eU38n:5u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HVdB*QEH xS(VgP&YGO d}aMdIF!e template < typename Cond, typename Actor >
~W-l|-eogz class do_while
f%3MDI {
/2''EF'; Cond cd;
1,Es' Actor act;
Ey.%:
O-Dv public :
KjMwrMgC template < typename T >
]XcWGQv~ struct result_1
Ng1bjq}E2 {
P v=]7>e typedef int result_type;
f9OY>|a9 } ;
*kTj,&x[ g*Pn_Yo[. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EL%P v1 j<QK1d17 template < typename T >
,k1ns?i9KH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p-m\0tQ {
iMv):1p>8 do
D^xg2D {
P1z:L act(t);
}~Do0XUH }
_>a`dp.19 while (cd(t));
yRi5t{!V return 0 ;
mo9(2@~< }
@HTs.4 } ;
/eT9W[a ]heVR&bQ xi=0kO 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vT MCZ+^g 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。
OLWn0 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。
3kh!dL3D 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。
k%8kt4\wn6 下面就是产生这个functor的类:
M;W&#Fz% 03AQB;. AHMvh 7O? template < typename Actor >
S?zP;
iFj class do_while_actor
[0 rH/{ {
O3?^P"C Actor act;
Rqbz3h~ public :
[?=DPE% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TD-B\ @_ P)LQ=b}V#; template < typename Cond >
wz@[rMf picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,gW$m~\ } ;
@=}NMoNH w#_7,*6] q Y!LzKM0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H]*B5Jv~ 最后,是那个do_
"$b{EYq6 N
A_8<B^ c6 .j$6t class do_while_invoker
'K}2 m {
3DxgfP%n public :
]T(qk template < typename Actor >
oCLM'\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<(~Wg{ {
vXZP> return do_while_actor < Actor > (act);
?%%vQ? }
3g:P>( } do_;
]k BC,m( t0Lt+E|J 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N"0>)tG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gK"(;Jih$ 最后来说说怎么处理break和continue
<IBUl}|\ 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。
*y(UI/c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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