一. 什么是Lambda
8yn}|Y9Fu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g:CMIe4 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,
3+2cD e2$k
%c~ o-%DL*^5 tJ!s/|u( class filler
@If ^5s;z {
Y+UM> public :
^K
n{L void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
xdd;!HK, } ;
XKepk? E P|4qbm4%O, zQ~8(E]Rf 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
uPveAK}h q3-V_~5^/z OMVK\_oXo W4o$J4IX{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0*}%v:uN9 k874t D x6={)tj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!`?*zf 6l-V%3- *T{P^q.s~[ .YcI . 二. 战前分析
86N"EuH$ 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。
x7l3&;yDv 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
6Cd% @Q2cr S,~DA3 RkuPMs
Hw; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
U k*HRudt /* --------------------------------------------- */
Z
7s
(g] vector < int *> vp( 10 );
Y]gb`z$? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sM$gfFx /* --------------------------------------------- */
l2LUcI$ x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
aL%amL6CX /* --------------------------------------------- */
Y>i?nC%* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0755;26Bx /* --------------------------------------------- */
WN%KATA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7BDRA},o /* --------------------------------------------- */
?XNQ_m8f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*iVCHQ~ OfSHZ;, <"Cacfg yC]X&1,:z 看了之后,我们可以思考一些问题:
b 5X~^L 1._1, _2是什么?
46cd5SLK 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。
_mJnhT3 2._1 = 1是在做什么?
DHlCus=ic 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。
i-`n5, 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。
R<jt$--H }+4^ZbX+: <Fa]k'<^) 三. 动工
io{uN/!X_J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sHSD`mYq {2Jn#&Z29 ,AO]4Ec 42wa9UL<Ka template < typename T >
EgT2a class assignment
bijE]:<AE7 {
~@wM[}ThP$ T value;
^ A`@g4! public :
O8drR4Pt assignment( const T & v) : value(v) {}
SuU_psF
template < typename T2 >
zrg#BXj7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_b8?_Zq } ;
5_MqpCL M{ mdh\ E8=8OX/{Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u'BuZF
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:"4Pr/}rT c{dge/2yb 8(EK17rE` 6.!Cm$l class holder
8- U1Y
{
Qwm#6{5 public :
;/Z9M"!u[ template < typename T >
`Y~EL? assignment < T > operator = ( const T & t) const
<[eE5X( {
oS/cS)N20 return assignment < T > (t);
N=QeeAI}}m }
l12_&o"C~ } ;
9$u'2TV P~5[.6gW )Uv lEG'] 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:
!5;A.f jeM/8~^4- static holder _1;
5 B lptC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^}gQh# m6
)s X& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ktILKpHt" 而不用手动写一个函数对象。
lStYfO:<'v JQhw>H9& :q
xd])- Xo{|m[, 四. 问题分析
w,t>M_(N 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。
=&J7
'nDP 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。
>+ZG{'!j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JToc("V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&GC`4!H 下面我们可以对这几个问题进行分析。
dvAvG.;U w K_I" 五. 问题1:一致性
"AzA|zk')" 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?|
Ie[8Iot?bn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tCJ+OU5/ 4\.1phe$a struct holder
4nfpPNt {
9bL`0L //
/"Bm1 template < typename T >
j}2,|9ne T & operator ()( const T & r) const
$:#{Y;d {
8%dE$smH return (T & )r;
}CiB+ }
me+F0:L } ;
y3]7^+k )L*6xTa~ 这样的话assignment也必须相应改动:
{PXN$p:' GtC bzNY template < typename Left, typename Right >
]5+db0 class assignment
c3X'Sv {
yj6o533o Left l;
4+Sq[Rv0 Right r;
:+9KNyA public :
uz(3ml^S assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:jol
Nl|a template < typename T2 >
/$
-^k[% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
vakAl; } ;
$\0%"S PfaBzi9?f 同时,holder的operator=也需要改动:
J;K-Pv+ JP2zom template < typename T >
|6%B2I&c assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'Y
ZYRFWXM {
FY^[?lj return assignment < holder, T > ( * this , t);
dU7+rc2,CU }
(QPfrR=J4 BrdHTk= Vy 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
y&HfF~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f__r" N dPdodjSu,! return l(rhs) = r;
GWNLET 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
{ *"I4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
jIq@@8 @o ^ di[J^ template < typename Tp >
;\F3~rl class constant_t
=@ '>|-w| {
y5d=r]_S: const Tp t;
E|(T(4; public :
s&<6{AU(id constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3HU_~%l template < typename T >
vPm&0,R*y: const Tp & operator ()( const T & r) const
c~@Z {
-'j_JJ return t;
q K sI}X~ }
\GL!x 7s1A } ;
;b(*Bh< l(EDe 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F__j]}? 下面就可以修改holder的operator=了
7q>Y)*V @l7~Zn template < typename T >
mVg$z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Hh_Yd) {
^
|k7g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
wj-=#gyAoo }
}9&Z#1/ y"Fp4$qb 同时也要修改assignment的operator()
8i H'cX ax]Pa*C} template < typename T2 >
WOW:$.VO^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r#ISIgJXG 现在代码看起来就很一致了。
p;[">[" xWw Qm'I2} 六. 问题2:链式操作
Hm>M}MF3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G:W4<w 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。
v99gI%TA' 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。
P}] xz Vy 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。
HN/ %(y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v"y0D 0b)^#+ template < typename T >
FT*OF 3 struct result_1
]SqLF!S(= {
,]1oG=`3v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^sLnKAN } ;
:L~{Q>o pzX684 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:
OLThi[Yn |v,5s=}7 template < typename T >
N7S?m@ struct ref
5pJ)OX {
n"[VM=YGI typedef T & reference;
*Nv!Kuk } ;
cs'ylGH template < typename T >
(=hXt=hZ struct ref < T &>
Mw=sW5Z {
E\3fL"lM typedef T & reference;
!H,_*u. } ;
vdwh59W {fwA=J9%KS 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{[r}&^K15 zG\g{cB template < typename T >
2~:jg1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E5-f{Qc {
v9<7= D&x return l(t) = r(t);
8db J' }
@8IYJ{= 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。
tY?_#rc 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Who7{|M\' jwm2ZJW 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
28 h3Ayw4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
XS$5TNI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U>0' K3_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!1i(6 ?~#4 最后的布局是:
9.<d S Add
c$X0C&m / \
BXNt@% Divide 5
>d.o1< / \
``%uq)G=D _1 3
W<J".2D 似乎一切都解决了?不。
aBo8?VV]8 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。
[x`trypg 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。
l[KFK%? 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:
Y)?dq( "`b"PQ<x template < typename Right >
n5nV461U assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@,Je*5$o" Right & rt) const
#41fRmzC {
kOv2E] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[;bZQ6JR }
TTg>g~t` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@]*b$6tt XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
v&BKl 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
gv&%2e} _ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
nZ;h&N-_- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
pEUbP,3M: 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
. '3&!#3 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
JNQiCK,)}M nWTo$*>W template < class Action >
HOWm""IkB class picker : public Action
S@AHI!"h=V {
[ \I&/?On public :
,vfi]_PK picker( const Action & act) : Action(act) {}
U) tqo_ // all the operator overloaded
g+5{&YD } ;
zzf;3S? k+X=8()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。
=[wVRQ? 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:
wzX
1!? ]B;GU template < typename Right >
r 5!ie!5gE picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LnQm2uF {
B{fPj9Y0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J(BtGGU' }
19 h7 M A>;Q<8rh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
VE4Z;Dr" 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。
,|gX?[o /O"IA4O template < typename T > struct picker_maker
vn n4 {
_xgF?# typedef picker < constant_t < T > > result;
ML6V,V/e } ;
i^c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!olvP*c" {
7X3<8:% typedef picker < T > result;
N3P!<J/tc } ;
[4)q6N5`f gTz66a@i 下面总的结构就有了:
&!I^m 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。
xkv2#"*v 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。
wJ_E\v P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)9~1XiS, 至此链式操作完美实现。
OrXx0Hn 7%p[n;-o& i
! wzID 七. 问题3
=^.f) 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。
nSH
A,c [al, UO template < typename T1, typename T2 >
#"}Z'|X* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s:
c {
>|<8QomD return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9>qc 1z }
*/gm! :Ym az7<@vSXi 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:
9Y:JA]U&8 65FdA-4 template < typename T1, typename T2 >
l~.}#$P] struct result_2
1jdv<\U {
,E]u[7A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Wsb=SM7; } ;
5oz[Njq4 1tvgM
!. 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
c5_?jKpl 这个差事就留给了holder自己。
>G`=8Ku (k?,+jnR 4l! ^"=rh template < int Order >
3c5=>'^F class holder;
xyO]Evg template <>
ygm4A j> class holder < 1 >
h.Cr;w,2R {
h:QKd!Gq public :
*uYnu|UQH template < typename T >
q2VQS1R`8 struct result_1
'jp nQcwxx {
w$J0/eX{A typedef T & result;
8fpaY{] } ;
Xrnxpp!#^D template < typename T1, typename T2 >
iE}jilU struct result_2
S[fzy$"> {
]A}'jP typedef T1 & result;
hw`+,_ g } ;
6x\+j template < typename T >
jd;=5(2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F^kH"u[ {
1gp3A return (T & )r;
C3fSSa%b }
;I'pC?!y template < typename T1, typename T2 >
jKV,i? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w yO@oi
Vn {
XAuB .)| return (T1 & )r1;
Ya] qo] }
b&u o^G, } ;
<Sn5ME<* azMrY< template <>
} G$rr.G class holder < 2 >
XZhX%OT! {
<\k=j{@ public :
\M>+6m@w template < typename T >
t?^C9(;6 struct result_1
Ou IoO {
Y7R"~IA$ typedef T & result;
|xaJv:96% } ;
fRo_rj _ template < typename T1, typename T2 >
V.;,1% struct result_2
)L#C1DP# {
(j-[m\wF typedef T2 & result;
2-821Sf#h } ;
\(_FGa4j template < typename T >
<Vp7G%"'W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jqHg'Fq {
X#mm
Z;P return (T & )r;
Z(AI]wk3< }
11}fPWK template < typename T1, typename T2 >
ToIvyeFr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a
pqzf {
$3](6 return (T2 & )r2;
}fw;{&s{z }
>'eOzMBn } ;
b?h9G3J_a WSfla~-'F ^=Rqa
\; 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
0 1[LPN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_xign 3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#ej^K |Qx FKflN return l(i, j) = r(i, j);
yn<z!z%mz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pYV$sDlD q4vu r>m6 return ( int & )i;
10dVV[= return ( int & )j;
+F ~;Q$T 最后执行i = j;
.:,RoK1 可见,参数被正确的选择了。
Ee>P*7*jB h+|3\>/@9{ DsY-JBDvoz MGIpo[ TEOV>Tt 八. 中期总结
~*D)L'`2M 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
QZk:G+$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
vTYI
ez`g 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
yv4ki5u` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+]Of f^s k{n*[)m pRmnS;*z& Lys4l$J] =flgKRKk.r ~,yHE3B\G 九. 简化
jz c/Olb 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。
H n+1I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$DW3H1iW 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
fXMVl\ < 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
QOIi/flK +-*/&|^等
9@C3jZ+9`H 2. 返回引用。
o9M[Zr1@k =,各种复合赋值等
L1*P<Cb 3. 返回固定类型。
^pMjii8IZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_GK^ 7}u 4. 原样返回。
Q17"hO>kC operator,
ZC3b9:tk 5. 返回解引用的类型。
4*OL^\% operator*(单目)
i](,s. 6. 返回地址。
Ojp)OeF\ operator&(单目)
DR/qe0D 7. 下表访问返回类型。
u3kK!2cdP operator[]
UC^&&
2maI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
a_I!2w<I operator<<和operator>>
a8aEZ724 qVC_K/w
7 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
boo,KhW'Y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eA&hiAP/ a&)0_i:r template < typename Left >
Pgg6(O9}B^ struct value_return
i^sK+v {
zvL&V
.> template < typename T >
~\/>b}^uf' struct result_1
0CI?[R\ {
I})la!9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?HVsIAU } ;
H[V^wyi'z v vlfL*f template < typename T1, typename T2 >
i0,{*LD%^ struct result_2
noe1*2*T E {
0"o<(1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-h*Yd) } ;
r9@O`i } ;
gBHev1^y xBU\$ToC ;OmmXygl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g^8dDY[% ]4\^> 下面我们来剥离functor中的operator()
nul? 5{z@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_~_04p NKLGbH return l(t) op r(t)
SqFya return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wKum{X8 return op l(t)
0t5>'GYX return op l(t1, t2)
I*@\pc} return l(t) op
HKq 2X4J$ return l(t1, t2) op
&T]+g8 '' return l(t)[r(t)]
b>E%&sf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VP\HPSp rB?u.jn0T 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:
E!Hq%L!/ 单目: return f(l(t), r(t));
xq=+M!V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
F/ 2@%,2n 双目: return f(l(t));
hSaS2RLF return f(l(t1, t2));
9:A>a3KOH 下面就是f的实现,以operator/为例
'*!R
gbj; z=!$3E ecr struct meta_divide
C!XI0d
{
rfYu8- template < typename T1, typename T2 >
c }ivYH?`w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MjE.pb {
EG&^;uU return t1 / t2;
n=r}jRH1 }
:7Rs$
-*Uk } ;
(U2G" p\:_E+lsU 这个工作可以让宏来做:
"*laY<E y4,2Xs9, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>NB}Bc template < typename T1, typename T2 > \
CSc*UX+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_@;2h`q ? 以后可以直接用
D[7K2G+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@S?.`o 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`*(\# (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。。。)
84b;G4K 3{Ze>yFE OnH>g" 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
WRh&4[G' 0-0 )E&2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X~0l1 @! class unary_op : public Rettype
kR^7Z7+#* {
8 jqt=}b Left l;
<Xp
F public :
!/< 5.9!9r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:m5&
i& =t@m: template < typename T >
k}ps-w6: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-c<<A.X {
="@W)"r return FuncType::execute(l(t));
1?(BWX)7 }
Qu!\Cx@ <tf4j3lwH template < typename T1, typename T2 >
sl6p/\_w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{,IWjt &> {
?MKf=!w return FuncType::execute(l(t1, t2));
P)1@HDN== }
s%GiM } ;
68FxM#xR 6xdu}l=% "1%<IqpU+ 同样还可以申明一个binary_op
"x\3`Qk lx$Y-Tb^F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\^Y#"zXo1 class binary_op : public Rettype
Ep 5lmzg {
vlyq2>TfR Left l;
(n" ) Right r;
C$*`c6R public :
[7<X&Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zmr=iK ^+`vh0TPQ template < typename T >
t)cG_+rJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d/Py, {
,EZ&n[%Ko return FuncType::execute(l(t), r(t));
%T'?7^\> }
4Xz6JJ1U[H ~lDLdUs template < typename T1, typename T2 >
b8b-M]P-= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C| Mh<,~E {
+V2a|uvEc return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
rA`zuYo }
LvWU
%? } ;
%M}zi'qQ? {)b`fq ]2h[.qa 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[Z&e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.Z_U]_( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GbP!l;a 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。
l06 q1M 3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`t6lnO 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。。。
44%H? ,d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1/cb;:h> 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)
@lTUag'U0 下面是修改过的unary_op
7]nPWz1%* {q}:w{x9u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3M%EK2 , class unary_op
_KZ(Yq>SdY {
*r-Bt1 Left l;
}\823U
% an5Ss@<4AA public :
4aV3x&6X Bs# #3{ylu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AP@xZ%;K N.64aL|1 template < typename T >
'h81\SKFK9 struct result_1
>hQR {
+vU.#C_2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-g@pJ^>: } ;
hA@X;Mh^w W/\7m\B template < typename T1, typename T2 >
66|lQE&n struct result_2
M
j5C0P( {
L1F){8[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vo::y" } ;
{#[a4@B0 &McmA template < typename T1, typename T2 >
_Jp_TvP> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kBONP^xI {
A%GJ|h,i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IcQ?^9%{ }
Z(<ul<?r piId5Gx7 template < typename T >
ze4/XR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?BLOc;I&a {
26Yg?:kP return OpClass::execute(lt(t));
>)N#n` }
}2\"(_ >|iy= Zn%' } ;
^-ACtA) iF%q6R SHGO; 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
C$tSsw?A 好啦,现在才真正完美了。
':>B%k 现在在picker里面就可以这么添加了:
hCDI;'ls YLCwo]\+> template < typename Right >
a 6 ]!4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sW]n~kTt' {
N!m%~},s// return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V`H#|8\i }
mi-\PD>X 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
JNu - z:J S1B/ClKWq m_Rgv.gE^ R80R{Ze y&CUT:M6 十. bind
9.@(& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
fC-^[Af) 先来分析一下一段例子
p;5WLAF b9YpUm7# T+[e6/| int foo( int x, int y) { return x - y;}
=CVw0'yZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ko:I.6- K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
va<+)b\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
n;=A'g|Q 我们来写个简单的。
e7qT; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t/$xzsoJZr 对于函数对象类的版本:
lvN{R{7> 0GR9opZtA template < typename Func >
=&p bh struct functor_trait
e"2QV vB {
eeDhTw9 typedef typename Func::result_type result_type;
j~{2fd<> } ;
i f"v4PHq 对于无参数函数的版本:
a2 SQ:d yjr@v!o template < typename Ret >
m3WV<Cbz struct functor_trait < Ret ( * )() >
NV gLq@F {
L!p|RKz9X typedef Ret result_type;
"a
g_ } ;
'
EDi6 对于单参数函数的版本:
Jt)~h,68 <2Q@^ template < typename Ret, typename V1 >
Y/^<t'o& struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n>4S P_[E7 {
S?{5DxilO typedef Ret result_type;
,YY#ed&l } ;
'-vyQ^ 对于双参数函数的版本:
n~ql]Ln [v`4OQF/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gfYB|VyWo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3/AUV%+ {
/'1y`j< typedef Ret result_type;
v<SEGv- } ;
IBqY$K+l 等等。。。
/OP*ARoC21 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'l:2R,cP J4vKfxEg template < typename Func >
!BX62j\? struct func_return
f+920/>!Z {
#SYWAcTkO} template < typename T >
M BT-L struct result_1
^55?VQB {
|FFC8R%@]u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6ZR0_v;TD } ;
*I67SBt >S!DIL template < typename T1, typename T2 >
E1C_d' struct result_2
NM@An2 {
)
b10%n^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[*G2wP[$ } ;
Fjzk;o } ;
@>]3xHE6#= @"!SU'* q(7D8xG;F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:/NN=3e /;4MexgB% template < typename Func, typename aPicker >
`$H class binder_1
M@ kZ(Rkv {
qJA.+q.e$e Func fn;
CiuN26> aPicker pk;
}#8uXA public :
? st#6=M 0I((UA/7Zs template < typename T >
+][P*/ Ek struct result_1
$at|1+bQ {
udFju&!W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pG
@iR*? } ;
qfu2}qUX~% p]&Q`oh template < typename T1, typename T2 >
CK(ev*@\D, struct result_2
?6d4T {
V+24- QWh typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=LxmzQO# } ;
}NCvaO W~3tQ! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K]8wW;N4 l*Ei7 |Z template < typename T >
'cN#rHPB6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)F9r?5}v4x {
%,et$1`g return fn(pk(t));
N| Pm|w*? }
Ra5'x)m36) template < typename T1, typename T2 >
~ fEs!hl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sRQh~5kM {
ok[=1gA#h return fn(pk(t1, t2));
SAh054/St }
t3$gwO$ } ;
JF%=Bc $C 3|Sy'J0'K Uob |Q=MQ 一目了然不是么?
Ok&>[qu 最后实现bind
HY;?z`= 1:zu$|%7 g@i>R> template < typename Func, typename aPicker >
4D$sFR|?t picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*\KvcRMGUa {
b',bi.FH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zL'IN)7MU }
%D(prA_w ;&6PL]/d 2个以上参数的bind可以同理实现。
jHlOP,kc 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
7/_ VE qYZ7Zt; 十一. phoenix
Q5nyD/k4c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6bKO;^0 otf%kG w for_each(v.begin(), v.end(),
ll\^9
4]Q (
k(z<Bm do_
AH'4H."o/9 [
A}bHfn| cout << _1 << " , "
eD{ @0& ]
8='21@wrN .while_( -- _1),
<nTmZ-; cout << var( " \n " )
ef}E.Bl )
3
9{"T0 );
hYc{9$ lzs(i2pA 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:
*rcuhw"^b# 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
S"TMsi operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
CKt|c!3 7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ESxC{
" /~l/_Jct@G }&T<wm! template < typename Cond, typename Actor >
Of7) A class do_while
I49l2> {
>'-w%H/ Cond cd;
ix7
e])m( Actor act;
]9&q'7*L public :
`3y!XET template < typename T >
(_qBsng: struct result_1
{IPn\Bka {
;q,)NAr& typedef int result_type;
bq3fiT9 } ;
BQ9`DYI b bI]UO) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xcZ%,7 M&djw`B template < typename T >
s>@#9psm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2Cd
--W+= {
6"Lsui?? do
3H'nRK}, {
FK@ f' act(t);
AIl$qPKj& }
oIvnF:c while (cd(t));
vbA7I<; return 0 ;
A2|o=mOH }
))IgB).3M } ;
7t-*L}~WA `@$"L/AJ
<a+eF}*2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X}j'L&{F@ 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。
0?F@iB~1F 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。
MeI2i 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。
&@W4^-9 下面就是产生这个functor的类:
2&gVZ z !/4V^H rX!+@>4_L template < typename Actor >
g/l0}% class do_while_actor
&=z1$ih>2\ {
o7Cnyy#: Actor act;
>2lAy:B5 public :
~w1{zxs do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
fsrg2:kQ +(<n |~ template < typename Cond >
<RoX| zJw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
20/P M9 } ;
)7I.N]= :!I)r$ JMirz~%ib 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pY)j0tdd 最后,是那个do_
*>GIk`!wM s3Krob`C5 )iEa2uJ class do_while_invoker
E+m]aYu" {
9B+ zJ Vte public :
V#zhGAMy. template < typename Actor >
kJurUDo do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{
OxAY_ {
jMf 7J return do_while_actor < Actor > (act);
'HQ7
|Je }
+ q
#Xy0u } do_;
GP{$v:RG "rjv5*z^& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|5O >>a() 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Et}C`vZ+Ve 最后来说说怎么处理break和continue
~mXZfG/D 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。
l:zU_J6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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