一. 什么是Lambda
H14Ic.& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AT
Zhr.
H 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,
AZ |yX
,"-Rf<q/ G%p~m%zIK &>WWzikB* class filler
2Tav;LKX {
pVp:@0h public :
`i~ Y Fr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.@ C{3$,VG } ;
UUo;`rkT Cm$1$?J f67NWFX 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:
}0hL~i R$kpiqK Wx'Kp+9' ~`;rNnOT3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\/7i-B]G7 fBtm%f WnFG{S{s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
73A)lU. UAF<m1 [36,eK .Jb$l$5'w 二. 战前分析
$5`!Z%>/ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(oK^c-x 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y@bcYOh3 I7 QCYB| t HD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O[17";P /* --------------------------------------------- */
a>4uiFiv vector < int *> vp( 10 );
'J*<iA*W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^_I} x)i*@ /* --------------------------------------------- */
+YOKA* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
rRES8/ /* --------------------------------------------- */
fa*Cpt: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yDb'7(3- /* --------------------------------------------- */
WE}kTq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
iVtl72O /* --------------------------------------------- */
_fFU#k:MU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
HWns.[ {eJt,[Y * A|#`k{+1- <[aDo%,A 看了之后,我们可以思考一些问题:
{C`GW}s{4 1._1, _2是什么?
:WGtR\tK 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
6SJ"Tni8 2._1 = 1是在做什么?
pi( -A 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
D8{D[fJ; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
r90+,aLM#? n>,L=wV vq*Q.0 M+ 三. 动工
]e:/" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9 A,Z|q/z5 %U7.7dSOI; <mA'X V, 5cr(S~Q; template < typename T >
&hHW3Q(1 class assignment
t22;87&| {
I:&/`K4,x, T value;
snM Z0W public :
P;ZU-G4@ assignment( const T & v) : value(v) {}
QB!~Wh template < typename T2 >
m8Vdb"0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y&H}xn } ;
2N#$X'8 <%}QDO8\i h/eR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~na!@<zB{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{yAL+} wCs^J48= Th[f9H% -Lu)'+ class holder
j!~l,::$"X {
Sgim3):Z public :
7qO a
;^T template < typename T >
t-
u VZ!`\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
(2ur5uk+ {
#1c]PX return assignment < T > (t);
!IU.a90V }
o56` } ;
cUqn<Z<n uY_SU-v m p<1yY] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
]Y6cwZOe R_]{2~J+ static holder _1;
f:*vr['d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lN,/3\B hc
(e$## for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J]W5[)L 而不用手动写一个函数对象。
EcIE~qs K]/4qH$: =U[3PC-N@ u$%t)2+$4 四. 问题分析
UT~a&u 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。
g&dPd7 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。
9[!,c`pw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&<zd.~N" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}'r[m5T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!$2Z-! 6cqP2!~ 五. 问题1:一致性
8eA+d5k\. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
>+.
(r] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
86@c't@ 4'W '}o|{ struct holder
%B.D^]S1: {
zYXV; //
Y|8vO template < typename T >
!=;XBd- T & operator ()( const T & r) const
wf,7== {
}QZQ3@ return (T & )r;
R+gz<H.Q }
L@=3dp!\Cu } ;
J0zn- &d7Z6P'`G 这样的话assignment也必须相应改动:
A^Kbsc +cb6??H template < typename Left, typename Right >
.q+0pj class assignment
zByT$P- {
ceNix!P Left l;
B^).BQ Right r;
aq7~QX_0G public :
T843": assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c1X1+b, template < typename T2 >
q2HYiH^L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
KfF!{g f } ;
Uye|9/w8 ! ;Eu3[[V 同时,holder的operator=也需要改动:
y
qtKy ;#w3{
NB template < typename T >
@F(mi1QO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+{sqcr1G {
%`Z!4L return assignment < holder, T > ( * this , t);
f6$b
s+oP }
hy|b6wF& D7_*k%;@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
z3?o|A }/W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C]Q8:6b QeF3qXI return l(rhs) = r;
$1SUU F\. 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。
B=|cS;bM$3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J90v!p- uslQ*7S[^ template < typename Tp >
:6$>_m=i class constant_t
n]he-NHP {
hlt[\LP=$ const Tp t;
EqI(|bFwy public :
y(K"
-? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
O$4yAaD
X template < typename T >
rj!0GI const Tp & operator ()( const T & r) const
#:SNHM^>< {
\l~*PG2 return t;
Yup3^E
w& }
v0L\0&+ } ;
Ewg:HX7<( R##~*># 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
k1Q?'<` 下面就可以修改holder的operator=了
o=`C<} 8_N]e'WUh template < typename T >
NVRLrJWpp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z;y:9l {
kBN+4Dr/$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
itMg|%B% }
"yW:\ hJPlq0C 同时也要修改assignment的operator()
c*~]zR>s! u(G*\<z- template < typename T2 >
7F'`CleU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Vx-7\NB 现在代码看起来就很一致了。
\QB;Ja_ #Qkroji
qw 六. 问题2:链式操作
Rn@#d} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q$fmD 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
H*r>Y 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4"Hye&O 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Q`D_|L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
N?.%?0l 9+pmS#>_ template < typename T >
A=
w9V struct result_1
Nv"EV;$ {
)RcL/n typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yxc=Z0~1 } ;
V(E/'DR ccL~#c0P7 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:
9H%X2#:fH h;0S%ZC template < typename T >
/soKucN"h struct ref
+$Rt+S BD {
)(@Hd typedef T & reference;
9VbOQ {8 } ;
/Ju;MeE9 template < typename T >
t2"FXTAq struct ref < T &>
y a_<^O
9 {
nqf,4MR typedef T & reference;
Ot`VR&} } ;
7sXxq4 3*@5S]] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`HBf&Z d \35a4l template < typename T >
GDuMY\1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\W`w` o {
fYW6b[lI return l(t) = r(t);
x)_0OR2lkp }
n\Lb.}]1~ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
F_4n^@M 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^k\e8F/ p
l&Muv 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]EpWSs!"g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~#/hzS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C7O6qpO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1w&!H]%{ 最后的布局是:
CH<E,Z
C1T Add
b?'yAXk / \
+j4"!:N}B Divide 5
4f;HQ-Iv / \
RZCq {|L
_1 3
SZXY/~=h 似乎一切都解决了?不。
pn^ d]rou? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
rX1QMR7? 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
nt@aYXK4| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
T|TO }_x +="e]Yh; template < typename Right >
to$h2#i_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
a.zpp'cEb Right & rt) const
\~_9G{2? {
,#kIr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pt}X>ph{ }
wLH] <k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#KiRfx4G 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。
}3L@J8:D" 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。
&EnuE0BD 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。
^) s2$A:L 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
L{`JRu 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
E)fglYWs2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
s91JBP|B7 @#-q^}3 template < class Action >
<(-hx+^ class picker : public Action
/n8B,-Z5s5 {
'3 ^+{=q public :
HC}YY2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
*VZ5B<Ic // all the operator overloaded
2Roc|)-47 } ;
D N*t~Z3[ r#Oo
nZ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
_Wa.JUbv 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
(/j); oSK ^R@j=_8} template < typename Right >
Jtk|w[4L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
aX }P|l {
|x-S&- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Mwr"~?\\ }
HF.^ysI 82DmG@"s2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KkE9KwZ]W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
;/rXQe1 I}vmU^Y> template < typename T > struct picker_maker
9,r rQQD_ {
qm8&*UuKJ typedef picker < constant_t < T > > result;
+@/"%9w } ;
B[4KX template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S9",d~EM {
h^o{@/2 typedef picker < T > result;
<z!CDg4 } ;
[n$BRk| 6 M*O{f 下面总的结构就有了:
hHMN6i 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。
byfJy^8G 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。
?28N ^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r|qp3x 至此链式操作完美实现。
*^wm1|5 [Yc G(^^ McQe1 七. 问题3
d$Pab* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2FW\O0U oczN5YSt template < typename T1, typename T2 >
C-H@8p?T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`u&Zrdr, {
gjAIEI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#hsx#x|| }
E L9]QI B,=H@[Fj 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
TBT:/Vfun ={xE!" template < typename T1, typename T2 >
7!JQB struct result_2
t>$kWd{9e; {
jyZWVL:_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]&pds\ } ;
M!XsJ<jN/ z=3\Ab 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?
-#HA"7XOE 这个差事就留给了holder自己。
hs$GN] 0PrLuejz t?'!$6 template < int Order >
~S7D>D3S class holder;
aiu5}%U template <>
jmFz51 class holder < 1 >
l|k`YC x {
z\%Ls
public :
_c_[C*T] template < typename T >
x}8yXE" struct result_1
L|}lccpI {
\hEN4V[ typedef T & result;
o_^?n[4 } ;
`I,,C,{C template < typename T1, typename T2 >
n*{sTT struct result_2
De(Hw&
IV {
~,B5Hc 2 typedef T1 & result;
aD$v2)RR } ;
S_IUV) template < typename T >
D,k"PaLP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y/ .Z.FD` {
Us0EG\Y return (T & )r;
T"DlT/\ }
^8AXxE template < typename T1, typename T2 >
CyXRi}W. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|* ;B {
ub\MlSr return (T1 & )r1;
z-.+x3&o @ }
6U R2IxbE } ;
9vvx*rD 5E zw
~hn template <>
Pf\D-1gi class holder < 2 >
m4l&
eEp {
WL?\5?G9l public :
Bx4w)9+3 template < typename T >
U_n9]Z struct result_1
.jk@IL {
9#MBaO8_" typedef T & result;
zZ` _D|<m } ;
~U@;gLoD template < typename T1, typename T2 >
n4R(.N00 struct result_2
io-![^{ {
LH8 fBhw typedef T2 & result;
)]H-BIuGm } ;
r'HtZo$^R template < typename T >
G#u6Am)T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e3nYbWBy] {
P>NF.BCq return (T & )r;
g9Xu@N;bL }
w"cZHm template < typename T1, typename T2 >
IV\'e} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w.YiO5|y {
ASk|A! return (T2 & )r2;
nwF2aRNV }
@c;|G$E@3 } ;
{_ i\f ]L Kk-S}.E V`XNDNJ: 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> >。
K,:cJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ECrex>zr% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uP~@U" ! Vt".%d/`7 return l(i, j) = r(i, j);
H?&Mbw
d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3 I@}my1 O06"bi5Y return ( int & )i;
,P70Jb return ( int & )j;
jw^<IMAG\8 最后执行i = j;
hp 5|@ 可见,参数被正确的选择了。
2Q/4bJpd mUdOX7$c> 0"\H^ @M_oH:GV hPUYyjXPB 八. 中期总结
Rld!,t 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
y)W@{@{kl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%'s>QF]' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D*gFV{Ws 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;U.hxh;+ d(:8M 4,CXJ2 =WyZX 7@R LE9(fe) fe ToXki, 九. 简化
Vr^n1sgE}r 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+'I+o5* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,y
2$cO_> 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:
7BK0}sxO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
jY%na
HaI +-*/&|^等
K1\a#w 2. 返回引用。
@Z\,q's =,各种复合赋值等
][9%Kl*%@p 3. 返回固定类型。
JGsx_V1t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
LYz.Ci} 4. 原样返回。
vdx0i&RiL operator,
g!?:Ye`5 5. 返回解引用的类型。
?fUlgQ}N operator*(单目)
Jrti
cK$ 6. 返回地址。
aTqd@},? operator&(单目)
V )x$|!( 7. 下表访问返回类型。
Q@<S[Qh[. operator[]
S+atn]eU@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
VC\ S'z operator<<和operator>>
\n8]M\< T|7}EAR=b 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。
.<x&IJ / 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
||hb~%JK6 PT=2@kH template < typename Left >
gcPTLh[^Er struct value_return
TarIPp {
,9}h template < typename T >
ES.fOdx struct result_1
ZniB]k1 {
-QM:
q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#LL?IRH9^ } ;
_aad=BrMK k.vBj~xU template < typename T1, typename T2 >
9F)z4 struct result_2
J'SZ {
4'g;TI^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wVicyiY] } ;
;t<QTGJ } ;
z(_Ss@ $ 2jg- P@$/P99 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G7qG$wd8h @eD):Y 下面我们来剥离functor中的operator()
tD(7^GuR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+cgSC5nR RrX[|GLSJ return l(t) op r(t)
2ORNi,_I return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\ 3wfwu.q return op l(t)
7\$qFF-y return op l(t1, t2)
75"f2; return l(t) op
-:2$ % return l(t1, t2) op
dJ2Hr;Lc return l(t)[r(t)]
trPAYa}W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FbaEB RM }=gx# 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:
\O*-#} ~\ 单目: return f(l(t), r(t));
TcjEcMw, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Hfwq/Is 双目: return f(l(t));
.S(TxksCz return f(l(t1, t2));
cZB7fmq% 下面就是f的实现,以operator/为例
Ne8Cgp h{HF8>u[ struct meta_divide
=(NB%} {
-+ SF template < typename T1, typename T2 >
- }7e:!. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ej4W{IN~: {
{QHVo# return t1 / t2;
l6YtEHNG }
/^X/ 8 } ;
y#Fv+`YDl Xu<k3oD7 这个工作可以让宏来做:
f&eK|7J_Yf WG6FQAo^8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tZ=E')!\ template < typename T1, typename T2 > \
C${Vg{g7a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@R/07&lBR 以后可以直接用
{sihus#Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?t/~lv 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
r@v,T8 (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。。。)
K`iv c N" i]Fp..`v~ >XY`*J^ 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
5R'TcWf#W (qqOjz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vwjPmOjhS class unary_op : public Rettype
rai3<_W< {
ROg(U8
N Left l;
0fb`08,^ public :
A )^`?m3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J7= + 9xO#tu] template < typename T >
$ACvV"b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iYDEI e {
[`{Z}q& return FuncType::execute(l(t));
SSz~YR^}Sr }
bvv|;6 xC*6vH]? template < typename T1, typename T2 >
T*#/^%HSG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ zs'Y8 {
^T ?RK"p return FuncType::execute(l(t1, t2));
U]^HjfX\ }
*AoR==:ya } ;
O4r0R1VQM NLUT#!Gr zm]aU`j 同样还可以申明一个binary_op
/tP|b_7O :rHJ4Tl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J8S'/y(LE< class binary_op : public Rettype
U7`A497Z {
yRSTk2N@ Left l;
XWA:J^ Right r;
D2](da:]8) public :
N}pw74=1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:n0vQ5a h\5OrD@L template < typename T >
ln?v
j)j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;'5>q&[qbP {
;pqg/>W' return FuncType::execute(l(t), r(t));
PJ]];MQ }
lzYEx : YXX8|> template < typename T1, typename T2 >
AG!w4Ky` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Cnbz=z {
:bz}c48% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
[z9`)VIe }
eZ|%<Wpu } ;
|$Xl/)Oq y.WEj?EL nQ q=7Gu 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
@2Z#x 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j Dy-)2< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.2%zC & ; 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。
jUSmqm' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Y( 3Bp\6 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。。。
99:C"`E{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n` xR5!de 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)
&d"G/6 下面是修改过的unary_op
.WPV dwV4U =R #Qx, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
pPc TrN' class unary_op
|/09<F:L[ {
x$1]M DAGb Left l;
fb{``,nO RLbKD> public :
Q$HG &;D8]7d
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I_<I&{N> >sWp? template < typename T >
'yL%3h
_@ struct result_1
Ag&0wN+jTM {
H-~6Z",1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QA<Jr5Ys } ;
XmEq2v i%/Jp[e\W> template < typename T1, typename T2 >
LG<J;&41~S struct result_2
P8>~c9$I {
^c&L,!_)H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Wn(6,MDUN } ;
kO|L bQ@=q bsB*533 template < typename T1, typename T2 >
:/Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\~fONBY {
{5F-5YL+> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+n#V[~~8AI }
$e*ce94 m|{3),#V template < typename T >
AS\F{ !O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kdl:Wt*4o {
SzjkI+-$: return OpClass::execute(lt(t));
p4'G$]# }
%@.v2 cT kg'o&^/= } ;
{vuZ{IJa ;j^H)."A\ f6p-s
y> 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
)rekY; 好啦,现在才真正完美了。
r7b1- 现在在picker里面就可以这么添加了:
5*1D$mxD" C}_ ojcR template < typename Right >
hRs&t,{& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s;3= {e. {
M7@2^G]p return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8DegN,? }
[N/"5
[ 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。
h&--,A > /(iFcMT =zKhz8B( ApAO/q :E:38q,hG 十. bind
(H
->IV 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。
BFo5\l:q8 先来分析一下一段例子
LUqB&,a} [[;e)SoA 6f\Lf?vF int foo( int x, int y) { return x - y;}
0a}u;gt,4w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jpO7'ivG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BK,{N0 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。
4iKgg[)7`= 我们来写个简单的。
X{\F;Cb* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`NgAT
3zq 对于函数对象类的版本:
nv@8tdrc ~c %hWt template < typename Func >
kic/*v\6@ struct functor_trait
Uc@Ao: {
4`!Z$kt typedef typename Func::result_type result_type;
Jo@|"cE= } ;
JV]^zW 对于无参数函数的版本:
OH">b6>\ ?XA2& template < typename Ret >
Z yE `/J' struct functor_trait < Ret ( * )() >
[3{W^WSOz {
]Bjyi[#bg typedef Ret result_type;
XpBj%e: } ;
PfC!lI
BU 对于单参数函数的版本:
qzf!l"bT 2T V X)q<\ template < typename Ret, typename V1 >
m^GJuPLW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Si6al78 {
LIZRoG8 typedef Ret result_type;
a2
Y;xe } ;
o]; [R 对于双参数函数的版本:
G0^2Wk[ 6~1|qEe6I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o1FF"tLkN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y0'Rmk, {
}j*KcB_ typedef Ret result_type;
a hR ^ } ;
XqW@rU 等等。。。
`kZ@Zmj# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_Jme!Oaa lzYnw)Pv template < typename Func >
1oN^HG6O struct func_return
+eFFSt {
PDrZY.- template < typename T >
x)rM/Kq struct result_1
n#wI@W>%+ {
W!?7D0q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bpKZ3}U } ;
L"{JRbh[ ;)!Sp:mHX template < typename T1, typename T2 >
]8f ms( struct result_2
m6',SY9T {
^!9~Nwn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cb9;QzBVA# } ;
p' + } ;
ds?v'| lJE93rXU {a4z2"\A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)0Me?BRp \ aHVs template < typename Func, typename aPicker >
U2ZD]q class binder_1
\9/ b!A {
Lz:(6`S Func fn;
Yx eOI#L aPicker pk;
~wJFa'2 public :
!!`!|w "QWq_R template < typename T >
[$ejp>'Ud struct result_1
:1iqT)&|8F {
wYQ&C{D% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tb$LriN } ;
brdmz} 0 0M@ template < typename T1, typename T2 >
`.x
Fiyc struct result_2
A@sZ14+f {
4Qo]nre! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R
+WP0&d' } ;
,B0_MDA + ^Nmg07_R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A` AaTP Dg}
Ka7H template < typename T >
D,g1<:< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#3_*]8K.R {
o]p|-<I Q return fn(pk(t));
-mRA# }
US%^#D q template < typename T1, typename T2 >
F$hYKT2| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yb/%?DNQT {
t| 'N+-T3 return fn(pk(t1, t2));
qfK`MhA} }
hWT[L.>k } ;
mGGsB5#w> 1$81E. $.GOZqMs 一目了然不是么?
XLH+C ]pfr 最后实现bind
*H.oP a(v>Q*zNP Ie4 hhW template < typename Func, typename aPicker >
6+KHQFb&N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q7-L53.x {
>$,y5 AJ& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6'RrQc=q }
=?s3iP |)K]U 2个以上参数的bind可以同理实现。
zBJ7(zh! 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。
A%{W{UP8N SJ};TEA
十一. phoenix
;x8k[p~2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^+m+zd_ NU*fg`w for_each(v.begin(), v.end(),
A6pjRxg (
rJ!{/3e do_
sPb=82~z [
U=o"32n+ cout << _1 << " , "
9gEssTkts ]
o, !T2&} .while_( -- _1),
HCa cout << var( " \n " )
zWb4([P; )
Xj5~%DZp );
XFh>U7z. DmBS0NyR7Y 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:
Z KOXI%~Mc 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
{vN}<f` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YNBHBK4; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,s_T pq fuB)qt!E $Tb G+Eb8 template < typename Cond, typename Actor >
V86Xg:?7 class do_while
ocyb5j {
His*t1o8'O Cond cd;
'D%w|Pe?Q Actor act;
= 07]z@s public :
4L73]3& template < typename T >
bug
Ot7 struct result_1
gt7VxZ {
]Bm>-*@0N typedef int result_type;
F|HJH"2*&q } ;
6O22P?v \J6hI\/4^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&V<W>Y>|l* 7oR:1DXw| template < typename T >
)
9oH,gZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)#}mH @ {
KPpHwcYxT do
G5,~Z&}YS {
F5 ]C{ act(t);
Z-B%'/. }
k,uK6$Z while (cd(t));
2EK%N'H return 0 ;
n?:= }
PD LpNTBf } ;
{h KjD"? ?9X&tK)E- ne>g?"Pex{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
LjH*rjS4 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。
i"j(b|?e 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。
wM_
6{ 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。
@Fpb-Qd" 下面就是产生这个functor的类:
-.|4Y#b:& \Fe_rh :Yj)CGl$ template < typename Actor >
\i[BP class do_while_actor
\bx~*FaX {
3~qR Actor act;
> QFHm5Jw public :
4\& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8v)_6p(<x8 EOoZoVdzx template < typename Cond >
O`$#Pg picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zj|/ CxV } ;
}elH75[64 nSCWg=E^ R <"6ojn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oQ7]=| 最后,是那个do_
zLD|/` /V?H4z[G {gKN d*[* class do_while_invoker
]}UgS+g>$ {
=ORf%f5"' public :
"|m|E/Z-9 template < typename Actor >
ZCg`z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<q,+ON\' {
pU!o7>p return do_while_actor < Actor > (act);
IAOcKQ3 }
pAu72O? } do_;
M-
0i7% )=Q)BN[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+}
mk>e/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@wq#>bm 最后来说说怎么处理break和continue
e0; 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。
xc?}TPpt 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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