一. 什么是Lambda
Pa\"l'!>^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_';oT*# 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,
rIZ^ix-N dhmZ3 ~cW> 5AO'Ihp L
V/,F6
class filler
u40<>A {
*Bm
_ public :
t7qY!S ( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8UN7(J } ;
I`FqZw QcG-/_,'} }2~$"L,_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
*B1%- 0GP\*Y8 "jMSF@lr qA5PIEvdq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ij9ezNZT= %[H|3 a\?-uJ+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4-veO3&.h b1ma(8{{{ 3"y,UtKGa wj#A#[e 二. 战前分析
S[5e,Ew 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`hE@S |4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
^
woCwW8n tunjV1 ,] wwD?i.3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P\2UIAPa\b /* --------------------------------------------- */
IIIP<nyc vector < int *> vp( 10 );
=E10j.r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{m7>9{` /* --------------------------------------------- */
"`&1"* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9s@$P7N5B /* --------------------------------------------- */
78-D/WY/X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6y+}=)J /* --------------------------------------------- */
]3bXJE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
W$ag
|WV /* --------------------------------------------- */
&R;Cm]jt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K \_JG$(9 +_ZXzzcO< 8|Vm6*TY&p ^L"ENsOs 看了之后,我们可以思考一些问题:
s(MLBV5)w 1._1, _2是什么?
3}9c0%}F 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。
1O@
D 2._1 = 1是在做什么?
6A,-?W'\ 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。
sbV
{RSl 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。
l0-zu6iw mel(C1b"j/ }6!*H! 三. 动工
40)Ti 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4fa2_ Qy_! +q S<bsrS*$ ;j^C35 template < typename T >
vm
Y*K class assignment
1NQstmd{ {
bfl%yGkd/| T value;
Hm*?<o9mxC public :
O[O[E}8# assignment( const T & v) : value(v) {}
i]M:ntB" template < typename T2 >
*
j]"I=D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
X[r\ Qa } ;
m6
@,J?X z6>Rv9f Dj(!i1eQNZ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
t0-)\kXcA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
AIX?840V "{"745H5 $>=?'wr CZ4Nw]dtR class holder
fA{t\ {
.tH[A[/1 a public :
Tj
v)jD template < typename T >
]mSkjKw assignment < T > operator = ( const T & t) const
b]cnTR2E {
Z/~7N9?m( return assignment < T > (t);
# )]L3H< }
yON";|*\m } ;
T>qI,BEY }G53" B9i<="=p 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:
,ctm;T1H+ |E5\_Z static holder _1;
!aQQq[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,wPvv(b]a ZtPnHs.x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uk=f /nT
而不用手动写一个函数对象。
Zm+QhnY| iz@LS O/1:2G/` `_Fxb@"R 四. 问题分析
k^C^.[? 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。
?4A$9H 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
bHf>EU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~H1ZQ[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
MR`lF-|a| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5%1a!MM
M }I>h<O 五. 问题1:一致性
b^q8s4( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
i}E&mv' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+fRABY5C Wi%e9r{hU struct holder
rS&"UH?c7 {
Wt
1]9{$ //
|(77ao3 template < typename T >
Iq["(!7E5 T & operator ()( const T & r) const
SL ) ope {
i4s_:%+ return (T & )r;
H2
Gj(Nc- }
|Ta-D++]' } ;
:Cdqj0O3u }K'gjs/N; 这样的话assignment也必须相应改动:
A8oTcX_ D8*tzu- template < typename Left, typename Right >
K2
b\9} class assignment
J_eu(d[9 {
On*pI37(\ Left l;
kX)QHNzP Right r;
.mwB'Ll public :
+]dh`8*8>1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H&_drxUq;L template < typename T2 >
G%FLt[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S\"#E:A } ;
]21`x DqN<bu2 同时,holder的operator=也需要改动:
"
.<>(bE `% ulorS template < typename T >
^sqTgrG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
u}QcyG^ {
U"L7G$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
MR3\7D+9y }
Y6:b \qZ>WCp>r 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。
J{qsCJiB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T:!f_mu| Sk7sxy<F' return l(rhs) = r;
$/#F9>eZ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2m{d> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-50Qy[0. " sEzl4I template < typename Tp >
Fz.Ij'8.H class constant_t
Da-U@e! {
V ah&)&n const Tp t;
-,a@bF: public :
1<;RI?R[9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T]UrKj/iF template < typename T >
,+GS.]8< const Tp & operator ()( const T & r) const
j{&$_ {
f~t5[D(\Q, return t;
tTE]j-uT }
$eiW2@ } ;
yE{\]j|Zf OuMj%I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dC(5I{I| 下面就可以修改holder的operator=了
=)YDjd_=z FaQz03N\ template < typename T >
z0T9tN!( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E]dc4US {
qe2@bG%2+F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/CXQ&nwY9= }
<IO@Qj1* S;iJQS 同时也要修改assignment的operator()
0`KR8# A@ )o`[wq template < typename T2 >
~i
UG2 4v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
UZRN4tru6 现在代码看起来就很一致了。
z2~\
b3G ?<efKs 六. 问题2:链式操作
-Dy":/Bk 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+F]=Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
>qS2ha 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。
y&L Lx[8^ 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。
Fk`|?pQm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a3J'
c `MC5_SG 1 template < typename T >
3<O=,F struct result_1
jp880} {
Rrw6\iO typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8DkZ@} } ;
%;,4q B
hV}C.- 6h 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:
;Iax \rQ aIo%~w template < typename T >
WP5Vev9*+ struct ref
#`@5`;U># {
.L9n typedef T & reference;
hdDL92JVg } ;
QB"+B]rV template < typename T >
sL],@z8<k struct ref < T &>
]jSRO30H3< {
:"'*1S* typedef T & reference;
$6]1T> } ;
Q9k;PJ`@ E<'V6T9bi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#_Z)2ESX ^G14Z5. template < typename T >
%^l&:\ hy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1EWskmp {
} 8[ return l(t) = r(t);
j[4l'8Ek }
v;#0h7qd 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。
rN'8,CV 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4mvnFY} #<d'=R[AK 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
]JQ}9"p=5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
v >cPr( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L),r\#Y(v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"u)Le6. 最后的布局是:
\$!D^%~; Add
@$1jp4c
/ \
G^:?)WRG Divide 5
afE8Kqa:H / \
{Ga=;0 _1 3
nd"$gi 似乎一切都解决了?不。
VNwOD-b/] 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。
P6A##z 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。
?Kg_bvoR 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:
SN]Na<P )JhB!P( template < typename Right >
R-tZC9
@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y1B'_s Right & rt) const
U$WGe >, {
S8O,{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%WPyc%I }
;Kh?iqn^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qfqL"G XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
n7.85p@ua 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
vs@u*4.Ut< 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
<8^ws90Y 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
qWS"I+o,S 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
: . PRM+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[WI'oy Bh7hF?c Sj template < class Action >
ccT
<UIpq class picker : public Action
y"k%Wa`* {
yIg^iZD
public :
[#%@,C picker( const Action & act) : Action(act) {}
u/ri
{neP{ // all the operator overloaded
6!H,(Z]j } ;
?kS#g `A<2wd; Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
X6=o vm 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
LTuT"}dT[ %CQv&d2 template < typename Right >
{s{+MbD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vy-q<6T}:p {
sl:1P^b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K^P&3H*(/n }
:i|Bz6Ht4 <fHN^O0TS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LtPaTe 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Hc-up.?v'v yq[.
WPve template < typename T > struct picker_maker
lYmxd8 {
:<HLw.4O typedef picker < constant_t < T > > result;
;]k\F } ;
(gIFuOGi> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;rV+eb)I {
.>S1do+ typedef picker < T > result;
Awr(}){ } ;
@"H7Q1Hg!* 7~);,#[ky 下面总的结构就有了:
Eqi;m,) functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
pG22Nx picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
JvNd'u)Z< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
3p]\l ]= 至此链式操作完美实现。
/qFY$vj 7=s0Pm #CcEI 七. 问题3
r;p@T8k 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。
Gl"hn (M<l}pl) template < typename T1, typename T2 >
P=7X+}@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^^< C9 {
yYrFk^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ibx\k
}
uN1VkmtDO y}?PyPz 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:
^Vf@J {R"mvB` template < typename T1, typename T2 >
{`-AIlH( struct result_2
Hp5.F>- {
-2'+GO7G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CR;E*I${ } ;
nw#AKtd@x Nw(hN+_u 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Qg0%rbE 这个差事就留给了holder自己。
(" +clb` {,1>( 2vhP'?;K template < int Order >
HD3WsIim* class holder;
Z!*6;[]SfG template <>
~NLthZ(O class holder < 1 >
?zfm"o {
&PMfAo^ public :
gk;hpO template < typename T >
QO>';ul5 struct result_1
7]ySj<1 {
aX*9T8H/ typedef T & result;
@pH6FXVGzt } ;
]z#)XW3#i template < typename T1, typename T2 >
Fnay{F8z struct result_2
)l/
.<`| {
5>UQ 3hWo typedef T1 & result;
%Y"pVBc } ;
?uU_N$x template < typename T >
$zF%F.rln typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%dzO*/8cWo {
]{|lGtK % return (T & )r;
Q [C26U }
$$EEhy template < typename T1, typename T2 >
|'I>Ojm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o+)y! {
L=fy!R return (T1 & )r1;
1yqsE`4f }
TL)7X.1'L } ;
k~3\0man <4<y template <>
PKC0Dt;F. class holder < 2 >
VMe {
5g
O9 < public :
0*+EYnu+ template < typename T >
,k*%=TF7N struct result_1
FBvh7D.hV {
\S1W,H| typedef T & result;
sKJr34 } ;
0-;>O|U3 template < typename T1, typename T2 >
=vvd)og struct result_2
lrL:G[rt {
nkTdn typedef T2 & result;
gsUF\4A(J } ;
!YI<A\P template < typename T >
o!U(=:*b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
UFu0{rY_ {
r=SCbv return (T & )r;
q2'}S
A/ }
!^s -~`'\~ template < typename T1, typename T2 >
cP\z*\dS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!Q5,Zhgr {
hc3tzB return (T2 & )r2;
<&2<>*/.y }
"6U@e0ht } ;
<QC7HR uPapINj sINf/mv+ 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> >。
LI&E.(: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
D~Ef%!& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
KUK.;gG*Z
`&h-+ return l(i, j) = r(i, j);
e+F$fQt> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[\Nmm4 4]$OO' return ( int & )i;
K=E+QvSG return ( int & )j;
gat;Er 最后执行i = j;
VH<d[Mj 可见,参数被正确的选择了。
WPAUY<6f -iY-rzW `#wEa'v6 q @O s6Dkh}:d 八. 中期总结
(5,x5l]-N 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:
(6NDY5h~=n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
S'W,AkT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
d*VvQU8C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ryw%0H18 !#WQ8s!?o JM?__b7g2 GQk/ G0*& mpCu,l+lo ]7>#YKH. 九. 简化
l6 }+,v@# 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。
sD2,!/' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v\MQ?VC 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:
:uB?h1| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b9"t%R9/Q +-*/&|^等
UNF\k1[ 2. 返回引用。
^Ifm1$X} =,各种复合赋值等
U<Qi`uoj! 3. 返回固定类型。
+N7<[hE; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lJ]QAO 4. 原样返回。
r<Z .J/a operator,
CTKw2`5u 5. 返回解引用的类型。
'q_ Z
dw% operator*(单目)
0Zp5y@V8 6. 返回地址。
US3)+6 operator&(单目)
9I2&Vx=DSt 7. 下表访问返回类型。
0#Pa;( operator[]
.VNz(s 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,
V,Q(!$F operator<<和operator>>
TBQ68o ::'Y07 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。
~piE$"]& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
HeO&p@ RticGQy&5 template < typename Left >
5h^BXX|Y* struct value_return
K(lSR {
Ejr'Yzl3_ template < typename T >
/kK!xe struct result_1
q~5zv4NX {
bZ:+q1
D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*PV7s } ;
(V&d:tW 9}a$0H
h template < typename T1, typename T2 >
]\A=[T^ struct result_2
zVf79UrK {
On~KTt3Mp typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
I{>Z0+ } ;
: _:)S } ;
%72(gR2Wa2 8 >LDo"< 3**t'iWQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G4~@ VF";p^ 下面我们来剥离functor中的operator()
L(cKyg[R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RSbq<f>BFo |<,0*2 return l(t) op r(t)
8>
$=p4bf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(n:A`] return op l(t)
XNfl return op l(t1, t2)
lF.kAEC return l(t) op
V!Sm,S( return l(t1, t2) op
3{t[>O; return l(t)[r(t)]
^'M^0'_"v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,dK)I1"C @RszPH1B 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:
H25Qx;(dTk 单目: return f(l(t), r(t));
CueC![pj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w xte 双目: return f(l(t));
7B\NP`l return f(l(t1, t2));
0gW{6BtPWm 下面就是f的实现,以operator/为例
3h>L0 H~vrCi~t" struct meta_divide
Sw"h!\c` {
$RRX- template < typename T1, typename T2 >
}N(gP_?n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f(blqO.@l {
%xG<hNw/ return t1 / t2;
nh5=0{va|L }
_izjvg } ;
g] }! 0%[IG$u)| 这个工作可以让宏来做:
kh=<M{-t kRwUR34yc #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hDSf>X_*_G template < typename T1, typename T2 > \
Cd=$XJ-b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7}~w9jK"F 以后可以直接用
[
't.x= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
yhbU;qEG9 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
7%? bl (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FvPWS!H +swT MR V>Z4gZp5sc 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
U_izKvEh y9/nkF1p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[a!AKkj class unary_op : public Rettype
6("bdx;! {
# |(>UM\ Left l;
Z : xb8]y public :
G'}N ?8s1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dL'oKh, :7"Q template < typename T >
;zo|. YD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sa9VwVUE {
MI(#~\Y~P return FuncType::execute(l(t));
*P7/ry^<F }
siCm)B W!O/t^H> template < typename T1, typename T2 >
bQq/~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kx)PK {
LS9,:!$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
ys`oHSf }
3T0-RP* } ;
f R@Cg
sw %CvVu)tc *w _ o8!3- 同样还可以申明一个binary_op
f sh9-iY8e lkJxb~S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,K\7y2/ class binary_op : public Rettype
%]0?vw:;j {
S#8)N` Left l;
D QxuV1 Right r;
1Hr1Ir<KR public :
7rRI-wZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f"j9C%'* ]*mUc` template < typename T >
p o)lN[v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EKF4] {
K/N{F\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
=:w,wI. }
F_R\ &@CUxK template < typename T1, typename T2 >
wn.6l
` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jxkQ #Y {
&uO-h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
612,J }
F$
G)vskd } ;
'5$@I{z k]r4b`x` C^4,L
\E 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
3fQ`}OcNr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}cCIYt\RK DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&Lt$~}*&6 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。
#'>)?]tn 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d;gs1]E50 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。。。
gU|:Y&lFZg 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xcmg3:s 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)
s6!&4=ZA 下面是修改过的unary_op
"~ $i# ZpOME@9, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LkzA_|8:D class unary_op
e>e${\=, {
Bi
\fB-| Left l;
IaSPwsvt' "PRHQW public :
8M,o)oH Q0jg(=9wP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]nRf%Vi8g 57;0,k5Gy template < typename T >
5,^DT15a4P struct result_1
G,?a8( {
8r+u!$i!H typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!xR9I0V5 } ;
p\;8?x %RtL4"M2j template < typename T1, typename T2 >
zo"L9&Hzo struct result_2
K*DH_\SPK {
\ Xh
C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)6p6<y } ;
DDGDj)=` \7qj hA@ template < typename T1, typename T2 >
t(roj@!x_o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+3zQ"lLD^ {
[DeDU: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ty{
SZUJ }
fm^` A. tGr(r template < typename T >
}ixCbuD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z{1A x {
UTu~"uCR return OpClass::execute(lt(t));
OwNM`xSa|\ }
ySiZ@i4 Y(1?uVYW\d } ;
&)tv4L& ,GVX1B? Y0lLO0' 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
4V,p\$; 好啦,现在才真正完美了。
}qp)VF 现在在picker里面就可以这么添加了:
H6K8. mUP!jTF template < typename Right >
ju[y-am$/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"wZvr}xk {
4FYV]p8f return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
v07A3oj }
%2I>-0]B 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。
af@a / p>?(uGV GQYn |vm ]5a3e+ /2=9i84 十. bind
PDS( /x& 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。
7@gH{p1 先来分析一下一段例子
Q wG_- @UdF6:T q+8de_"] int foo( int x, int y) { return x - y;}
AHuIA{AdUR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
aizws[C bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}[!=O+gO 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。
0%&}w UjV 我们来写个简单的。
)XSHKPTQ1 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&6>Eb0{ 对于函数对象类的版本:
T'lycc4~a SOsz=bVx template < typename Func >
(m!kg struct functor_trait
uc"%uc' {
Ue;Z)} typedef typename Func::result_type result_type;
(r?hD*2r } ;
@IbZci)1 对于无参数函数的版本:
H6nH Y$,~"$su| template < typename Ret >
v36Z*I6)5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
6l4= {
YGQ/zB^Pj typedef Ret result_type;
#=)>,6Zw } ;
g^|R;s{ 对于单参数函数的版本:
0wTOdCvmb G!C }ULq template < typename Ret, typename V1 >
H-e$~vEbP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)n9,?F#l {
KfVsnL_ typedef Ret result_type;
NM:$Q<n } ;
j7w9H/XF} 对于双参数函数的版本:
n;=FD;}j+ l*wGKg"x3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R87@. struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
abS~'r14 {
q6E'W" Q typedef Ret result_type;
, :K{ } ;
:'q$emtY 等等。。。
4/*@cW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#M!{D <{ v
%2 template < typename Func >
~-H3] struct func_return
?771e:>S- {
b=sY%(2s template < typename T >
r~QE}00@^ struct result_1
HWFTI /] {
*(vh | typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[h
B$%i]\< } ;
hop|
xtai; XGe;v~L template < typename T1, typename T2 >
@C=gMn.E struct result_2
&k_LK {
6)i>qz). typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\BfMCA/ } ;
g<^A(zM } ;
lJfk4 -;M zHNBX
Rx 2PeMt^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SQ+r'g =tA;JB template < typename Func, typename aPicker >
_~umE/tz class binder_1
s%vy^x29 {
_ 3>E+9TQ Func fn;
(s|WmSQ aPicker pk;
q6sb;?I public :
WQ:Y NmQ1p T?Z&\g0yp template < typename T >
/7+b.h])^ struct result_1
jbT{K|d- {
tZg)VJQys typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6#jql } ;
hiV!/}'7 KC:6^h'. template < typename T1, typename T2 >
>e.KD)qA struct result_2
tV pXA'"!x {
hHDLrr typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vQ2{+5!| } ;
e~'z;%O~ "dOQ)<; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
d2U?rw_ /ET+`=n template < typename T >
CsT&}-C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
14uv[z6 {
f2Xn !]o return fn(pk(t));
_p9"MU&} }
Xnh&Kyz`v template < typename T1, typename T2 >
^PJN$BJx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<|G!Qn?2- {
{w"Cr0F, return fn(pk(t1, t2));
EvY^]M_U }
`@,Vbn^_ } ;
G[_Z|Xi1 OfA+|xT& x\:KfYr4Y; 一目了然不是么?
br k*; 最后实现bind
~d\V> <rui\/4NJ :w|=o9J template < typename Func, typename aPicker >
Ets6tM` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g6.I~oQj {
;:R2 P@6f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?-9uf\2_ }
;0?OBUDO o>yXEg 2个以上参数的bind可以同理实现。
MwQt/Qv= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
fiU#\%uJg *D[yA 十一. phoenix
_"t>72
`
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
S+t2k&pm *6=9 8C4I for_each(v.begin(), v.end(),
A yn$, (
NZ!I > do_
1#+|RL4o [
./'d^9{ cout << _1 << " , "
eMV8`&c' ]
"j8=%J{ .while_( -- _1),
l1L8a I,8 cout << var( " \n " )
`e3$jy@ )
JwWxM3(%t );
T9kc(i' 9CN'29c 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
X$P(8'[9A 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
a{JO8<dlm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
RDy&i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;9 ChBA >YF=6zq.` 8uW%jG3/ template < typename Cond, typename Actor >
W*(- *\1[ class do_while
q j9q {
]Z85%q^` Cond cd;
&U}8@; Actor act;
W|n$H`;R public :
Z8Vof~ template < typename T >
n6Z!~W8 struct result_1
bt.3#aj {
+IjBeQ? typedef int result_type;
R4k+.hR } ;
[)0^*A2 2@ZRz%(Oa& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
k:@N6K/$P^ oj'YDQ^uj template < typename T >
4"!kCUB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E
GZiWBr {
)z4eRs F| do
Nvh&=%{g {
l2dj GZk act(t);
cF9oo%3 }
(mI590`f while (cd(t));
\"Z\Af< return 0 ;
kr
|k \ }
1^tX:qR } ;
yA_ly < V+l7W '(N(k@>{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mDD96y 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。
YH^@8
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。
EQ :>]O 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。
-XwS?*O 下面就是产生这个functor的类:
%,ScGQE u3wd~. bH'2iG template < typename Actor >
&2q<#b class do_while_actor
eU e, P {
lq,]E/<& Actor act;
kDM?`(r public :
U&a(WQV9& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~.0'v [N '^[+] template < typename Cond >
8]1,E E< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Zt=P 0 } ;
y+{)4ptg$< )ZrB-(u~k p
Tz]8[^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fy|I3 最后,是那个do_
m@w469&<(q RQ^
\|+_ W@'*G*f class do_while_invoker
a69e^;,>q {
$MfRw public :
?<8c template < typename Actor >
\ n^[!e"` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
pFwJ: {
u!F\`Gfm_ return do_while_actor < Actor > (act);
r_
B.bK }
734n1-F?I% } do_;
"*W# z [fo#){3K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A^LS^!Jz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5IFzbL#q#f 最后来说说怎么处理break和continue
+/]*ChrS 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。
}#g+~9UK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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