一. 什么是Lambda
pZV=Co3!I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:=e"D;5 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,
_,bDv`>Ra C<yjGtVD ]aI X|Rw;FY class filler
;q&2$Mb {
kH" >(f public :
-&QTy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
pWOK~=t } ;
;:Q&Rf"@% (Y:?qy AZf$XHP2 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:
$c1xh. +Vw]DLWR Y |'}VU M=#'+CF}W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
CA]u3bf~ 2kW*Z7@D GB8>R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Y@2v/O,\ ;Yu|LaI\<m ,ocAB;K "fOxS\er 二. 战前分析
1^AG/w 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
B*&HQW *u 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ihBIE RZbiiMC> *RJiHcII for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#iVr @|, /* --------------------------------------------- */
ePscSMx& vector < int *> vp( 10 );
kAnK1W> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.~7:o.BE`n /* --------------------------------------------- */
qLa6c2o, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yP0XA=,Y /* --------------------------------------------- */
2f0qfF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HJ0Rcw% /* --------------------------------------------- */
(Q F-=o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:]uz0s`> /* --------------------------------------------- */
G^2%F5@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\kEC|O)8 LtVIvZie q:<vl^<j ~=k?ea/> 看了之后,我们可以思考一些问题:
M+GtUE~" 1._1, _2是什么?
F42?h:y8I 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
^2\-zX!bt 2._1 = 1是在做什么?
,?(U4pzX 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
V|j{#; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6~tj"34_ BXa.XZ<n( v%E~sX&CG 三. 动工
@~C
C$Y$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,&iZ*6=X?0 0P^&{ek+) n0%5mTUN X1FKcWv template < typename T >
4`] class assignment
\fSo9$ {
Rg%Xy`gS T value;
3S{3AmKj? public :
Hh`HMa'q assignment( const T & v) : value(v) {}
C8AR^FW template < typename T2 >
5
[X,? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
eZMfn$McJv } ;
<K {|#ND# 8Az|SJ< {Y1&GO; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
I]6,hygs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
a
Ju v{ @Zw[LIQ* mu$rG3M (7w95xI class holder
K:54`UJ {
N4$ K{ public :
Ls/*&u template < typename T >
|u_fVQj assignment < T > operator = ( const T & t) const
C"R}_C|r)* {
GxS!Lk return assignment < T > (t);
Tl L\&n.$ }
j|%>NB ): } ;
4azqH;i lQ!(lPh sGO+O$J 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>oL| nwn F!zGk(Pu static holder _1;
n*r Xj{Kt Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
!dOpLUh l C=x70Y/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k|3hs('y| 而不用手动写一个函数对象。
cQrXrij;! 349BQ5ND 9yWSlbPr] Kj/Lcx;bh 四. 问题分析
_71&".A 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Q=t_m(:0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
cf%aOHYI* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
E'^ny4gL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8u7QF4
Id 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<['ucp
d"OYq 五. 问题1:一致性
3hfv^H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Qb8Z+7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o ]@'R<F(u (&Mv!6] struct holder
K)GpQ|4:< {
?^WX]SAl //
wo9`-o6 template < typename T >
S~U5xM^s T & operator ()( const T & r) const
tY%T {
-%TwtO<$'] return (T & )r;
SXx4^X }
rm4t } ;
`.3{ ;E0x#JUrw 这样的话assignment也必须相应改动:
:
`,#z?Rk : eFyd`Syw template < typename Left, typename Right >
~~}8D" class assignment
/Nns3oE {
%e+{wU}w?2 Left l;
#6mr'e1 Right r;
xtK}XEhG! public :
Q}|0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!im%t9 template < typename T2 >
y(X^wC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?d_vD@+\ } ;
zQoJ8i> &'u%|A@ 同时,holder的operator=也需要改动:
';LsEI[ <K
<|G template < typename T >
<SiJA`(7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Lw`}o` D {
uTvf[%EHW return assignment < holder, T > ( * this , t);
N`O0jH{ }
>N"=10 )3^#CD 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。
}ISR +./+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qRXHaQi@9 F]cc?r312 return l(rhs) = r;
ro8C^d] 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。
(@Eb+8Zd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g ,yB^^% GW2v&Ul7( template < typename Tp >
K~+x@O* class constant_t
A>6_h1 {
Awe'MG p% const Tp t;
h9QQ8}g public :
7%W@Hr,%F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ihD|e& template < typename T >
'![VA8 const Tp & operator ()( const T & r) const
`HILsU=| {
4%7Oaf>9 return t;
8#IEE|1 }
m5l& } ;
3v3`d+;& w:2yFC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]W7&ZpF 下面就可以修改holder的operator=了
O@>{%u at(gem template < typename T >
([]\7}+8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
gB0Q0d3\G, {
D0yH2[j+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T#a6X;9P }
S"/gZfxer `+(4t4@ew 同时也要修改assignment的operator()
7e
/Kh)5G 1-Q>[Uz, template < typename T2 >
G{0f*
cH) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!J(6E:,b# 现在代码看起来就很一致了。
u?KG% +f,I$&d.V 六. 问题2:链式操作
tDtqTB} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Qm4cuV-0{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Kr%`L/% 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
'grb@+w( 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@'"7[k!y; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lr$,=P` iOiXo6YE template < typename T >
Hnf?`j> struct result_1
Z|j\_VKhl {
y2Vc[o(NP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
yppXecFJ } ;
c[EG
cY={ h8P_/.+g|V 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:
4g?qKoc
i ,&jjpeZP template < typename T >
}R`}Ey|{ struct ref
'8b=4mrbH {
V,eH E5C typedef T & reference;
sNJ?Z"5k1h } ;
\oO&c template < typename T >
F2v9XMi struct ref < T &>
B|S X?X {
E#n:d9WA: typedef T & reference;
:s|xa u= } ;
6+Y@dJnPT Ps~)l#gue 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bjFND]p?w q[+V6n`Z5 template < typename T >
W |+&K0M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
SpZmwa #\ {
[Rzn> return l(t) = r(t);
[}y"rs`! }
>2tosxH M 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。
Job&qW9W` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EiWd =jDm = %wBC; 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
cX5t x] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
E /V`NqC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sJ|IW0Mr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7/BA!V(na 最后的布局是:
DIh[% Add
A{Q~@1 / \
#b{;)C fL Divide 5
g")pvK[e / \
g'V,K\TG _1 3
/
!A&z4;D 似乎一切都解决了?不。
^7C,GaDsn 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。
h3;RVtS 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。
-ha[xM05 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:
1JN/oq; %xt\|Lt template < typename Right >
#K/#-S assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y'o.`':\~ Right & rt) const
iD2>-yf {
hj[sxC>z5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Xj21:IMR }
66cPoG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}fz;La:b 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。
="]y^&(L( 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。
9R4q^tGR\ 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。
5<?/M<i 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。
]BBjFs4# 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?
]yA_N>k2K 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:
^Xslj |*zvaI(} template < class Action >
,YmTx class picker : public Action
}pv<<7}| {
9_pOV%Qs public :
cin3)lm picker( const Action & act) : Action(act) {}
z#sSLE.$Z // all the operator overloaded
j(\jYH> } ;
N9cUlrDO ^v@&
q Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
U+g<lgH1J 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
BmFs6{>~c n\H.NL)
template < typename Right >
6-uB[$ko picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Di #E m[ {
o<%s\n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sxQMfbN }
S31+ j:" G-sA)WOF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
y&+Sp/6BYA 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。
44cy_ TzK[:o template < typename T > struct picker_maker
h`/1JjP {
Toc="F`SW typedef picker < constant_t < T > > result;
W>`#`u } ;
6o]X.plr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k%lz%r {
{siIRl2& typedef picker < T > result;
C@s;0-qL } ;
d<4q%y'X{ nD;8)VI'I 下面总的结构就有了:
fHwr6"DJ 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。
\}mn"y 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。
#me'1/z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P[C03a!lXg 至此链式操作完美实现。
a]_eSU@ 5*7
\Yjk? qct:xviH<| 七. 问题3
a,*~wmg 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。
1]Gp\P} UI.>BZ6} template < typename T1, typename T2 >
uSK<{UT~3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$WK~|+"{> {
C\p _ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
XvspE}~y }
eLAhfG ;]Bkw6o 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Kzgnhgc Smlf9h& template < typename T1, typename T2 >
}F4
struct result_2
*^P$^lm?S {
t.WWahNyY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Fr ryZe= } ;
@^kt[$X; KN9 e"" 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Acib<Mi2!- 这个差事就留给了holder自己。
5 MD=o7O^ p-o!K\o-1 x(/{]$h template < int Order >
iSxuor^; class holder;
2DTBL:?` template <>
,,[pc class holder < 1 >
:IlJQ{=W {
'VTLp.~G~ public :
^J Y]w^u template < typename T >
73OYHp_j struct result_1
(Cjw^P|Y@
{
_l;$<]re\k typedef T & result;
E<XrXxS1O } ;
g}=opw6z template < typename T1, typename T2 >
@fxDe[J: struct result_2
@Iy&Qo {
)~l`%+ typedef T1 & result;
@-QDp`QtI } ;
y6S:[Z{~A template < typename T >
)mw&e}jRV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!%4&O {
q
k+(Ccl return (T & )r;
}hv" ku6! }
'+cPx\4 template < typename T1, typename T2 >
THbV],RhJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q!P{a^Fnc {
xK3}zN$T return (T1 & )r1;
2{E"#}/ }
z(&~O;;N# } ;
I,xV&j+< 2E":6:Wsw template <>
m@){@i2. class holder < 2 >
<ny)yK {
eDPmUlC+- public :
hO@VYO template < typename T >
{g(-C& struct result_1
k)l^;x- {
ry%Fs&V*> typedef T & result;
g$j ZpU } ;
D~s
TQfWr template < typename T1, typename T2 >
u\zP`Y struct result_2
p/k6}Wl {
]FLi^}ct typedef T2 & result;
8Ekk"h6 } ;
PHh&@: template < typename T >
D8''q% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V
2WcPI^ {
*To5\| return (T & )r;
KLn.vA. }
;{k`nv_6 template < typename T1, typename T2 >
Y([YDn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.oNs8._:
{
d]*a:>58 return (T2 & )r2;
TE.O@:7Z }
ZOK,P } ;
&gL &@';, lp;=f D!oELZ3 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
#, KjJ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
71# ipZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Cd"iaiTD0 Zh]FL8[
nc return l(i, j) = r(i, j);
(haYY]W\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d;$<K <+oTYPgD9 return ( int & )i;
9a*}&fL[ return ( int & )j;
@N-P[.qL" 最后执行i = j;
/M1 / 可见,参数被正确的选择了。
>; A7mi/ j}CZ* oe8sixZ[ : 6*FnKD 6?3f+=e"~! 八. 中期总结
~j`;$o 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
A #y,B 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;L gxL
Qy; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sr&hQ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f;nO$h[Qb kT+Idu K; +w'/{ 6jKZ.S+s) GuV.7&!x ,y+}0q-Ou 九. 简化
b5MCOW1+ 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。
(0=e ,1 n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vncak 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:
&z@~n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=wEqI)Td +-*/&|^等
6tPgFa#N 2. 返回引用。
XPhC*r =,各种复合赋值等
)r)3.|wJm 3. 返回固定类型。
s
9Y'MQo* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/2!Wy6p 4. 原样返回。
5VU
5kiCt operator,
8pQx6QE 5. 返回解引用的类型。
\C
)S3!h operator*(单目)
?4kM5NtP 6. 返回地址。
(Mk9##R# operator&(单目)
ky`xBO= 7. 下表访问返回类型。
FG^Jh5 operator[]
oM&}akPE 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
BJ0P1vh6M operator<<和operator>>
}'y=JV>l q;^Q1[Ari 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。
W_%p'8, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]>33sb
S6 JfJLJ(} template < typename Left >
I,*zZNvRi struct value_return
atW=xn {
UkE fuH template < typename T >
TJHab;7F struct result_1
sUc_) {
UC!?. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mM> L0 } ;
yZ_6yJw3} }, < dGmkx template < typename T1, typename T2 >
R d?8LLz struct result_2
, :I:F {
vqC!Ajm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U.fLuKt } ;
5 (Lw-_y# } ;
_</>`P[ 'S_OOzpC oTtJ]`T 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pf\
Ybbs W:s>?(6? 下面我们来剥离functor中的operator()
~]MACG:' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KlMSkdmW Ej\Me return l(t) op r(t)
k$kOp *X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4@iMGYR9!s return op l(t)
=N62 ){{ return op l(t1, t2)
9vQI
~rz? return l(t) op
Y]xFe > return l(t1, t2) op
xppl6v( return l(t)[r(t)]
BwLggo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
i#&iT P` r%c raf 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
hu]l{TXi 单目: return f(l(t), r(t));
FN$sST return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kM0TQX)$m 双目: return f(l(t));
Bb,l.w return f(l(t1, t2));
eucacXiZ 下面就是f的实现,以operator/为例
N(6Q`zs >1}RiOd3 struct meta_divide
4"om;+\ {
I%^Bl:M template < typename T1, typename T2 >
K1th>!JW' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6n|R<DO%\ {
p;y\%i_ return t1 / t2;
o9<)rUy }
,P%a0\ } ;
{Wi)/B} >/r^l)`9_f 这个工作可以让宏来做:
=t/"&[r rZij[6]Y^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%`4\ 8H` template < typename T1, typename T2 > \
;?{N=x8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5~,/VV 以后可以直接用
DOsQVdH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T{A_]2
G 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
tdCD!rV`{ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
TFQX}kr] &>@ hT=6XO od4 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
:t7M'BSm2z pie,^- _.g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^69ZX61vt class unary_op : public Rettype
S'h{["P~
0 {
q':P9o*N? Left l;
ul-A' public :
|7pi9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w1Xe9'$Qb wNfWHaH" m template < typename T >
+ a,x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}akF=/M {
aqw;T\GI+~ return FuncType::execute(l(t));
R4#56#d< }
mRECdGst N!{waPbPi template < typename T1, typename T2 >
,\DSi&T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!,(6uO% {
(}4]U=/nV return FuncType::execute(l(t1, t2));
h1(GzL%i_ }
+o4W8f=Ga } ;
fz[-pJ5[ _Nx#)(x o^\L41x3 同样还可以申明一个binary_op
yP~O C|Z ,.K}uW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IyV%tOy class binary_op : public Rettype
,S%DHT {
vNA~EV02 Left l;
=SUCcdy& Right r;
a(s%3"*Q public :
U WU PY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>.76<fni smJ#.I6/L template < typename T >
O$K?2- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L'@@ewA {
C-TATH%f^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
s?,\aSsU@ }
/SvB
w>gQ }#Q?\ template < typename T1, typename T2 >
6p}dl>T_y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8rNRQOXOa {
j,J/iJs return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{SOy- }
~stG2^"[ } ;
m~<<ok_ u&Lp &x#3N=c# 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
iiWm>yy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yQ/E0>Uj! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DOa%|H'P 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。
?kBX:(g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B=;pwX 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。。。
7xlarns 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
v6#i>n~x, 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)
qJyGr ? 下面是修改过的unary_op
qQ/<\6Sl *@-a{T} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
AnD#k] class unary_op
#
VAL\Z {
l.Yq4qW Left l;
C"[d bh! ]T<\d-!CZN public :
t91z<Y| 5_yu4{@;y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z<4Du U~l.%mui template < typename T >
b&_u+g struct result_1
-nL!#R{e {
X[;-SXq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d+iV19 #i } ;
S4!}7NOh #sJL"GB template < typename T1, typename T2 >
~1g)4g~ struct result_2
G1?m}{D) {
Mf_urbp] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*vS)aRK } ;
Ts c2;I 5@/hqOiu template < typename T1, typename T2 >
6qYK"^+xu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QZ?%xN(4 {
EA=EcUf' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Pgh)+>ON }
|k[hk hha!uD~( template < typename T >
J!"#N }[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<%ZlJ_cM {
U_oei3QP return OpClass::execute(lt(t));
@Z[XV"w| }
k>W}9^ cK & Do|Hw } ;
#}8 x
!`S61~gE KpF/g[m 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
yE=tuHv(0 好啦,现在才真正完美了。
!IAd.<, 现在在picker里面就可以这么添加了:
yGZsPQIaV p/4}SU template < typename Right >
Q?WgGE4> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ELa:yIl0 {
JM> 4m)h# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7Pp~)Kq= }
b[;Zl< 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。
Bm:N@wg "IMq + mJFFst, 1_RN*M+# ~z&Ho 十. bind
9{Xh wi)z 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。
cK _:?G 先来分析一下一段例子
nZP%Z=p7 2y` :#e`x1 j"wbq-n,7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q|&Wcxq2! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cjyb:gAO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$?Z-BD1 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。
,Jqk0cW2 我们来写个简单的。
E*]%@6tH 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2& ZoG%) 对于函数对象类的版本:
?I}0[+)V NWt5)xl template < typename Func >
Ou,Eu05jt' struct functor_trait
& 8'QD~ {
z>9gt typedef typename Func::result_type result_type;
LAcK% } ;
Y>a2w zr 对于无参数函数的版本:
MB3 0.V/\ ,?(IRiq% template < typename Ret >
Wt $q{g{C struct functor_trait < Ret ( * )() >
%o4HCzId< {
\L4+Dv<z typedef Ret result_type;
/aX#j`PrH } ;
@$]
CC1Y 对于单参数函数的版本:
r}~|,O3bc' d_w^u|(K template < typename Ret, typename V1 >
`@#,5S$ E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Qu6Q)dZ< {
ganXO5T$ typedef Ret result_type;
!PuW6 } ;
\r^*4P,, 对于双参数函数的版本:
C$#X6Q!, n&;-rj^qq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8^)K|+_'m struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O}cg1Q8p {
y
jQpdO typedef Ret result_type;
:^*9Eb } ;
&.`/ln 等等。。。
n=tg{_9f% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<'l;j"&lp (14J~MDB template < typename Func >
B%^ $fJ|
struct func_return
N%" /mcO {
Mg^.~8\de template < typename T >
.BqSE struct result_1
{xS\CC(g {
~ @Au < typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n3LCQ:]Tf } ;
.pd_SQ~ L7 f' template < typename T1, typename T2 >
WzxDnd<B struct result_2
50J"cGs~ {
Q?"-[6[v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XF=GmkO } ;
53jtwklA } ;
o;<oXv MF%>avRj a eo/4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BR[f{)a5 b*@y/ e\u` template < typename Func, typename aPicker >
?iQA>P9B class binder_1
f7Fr%*cO {
4RU/y+[o Func fn;
q9mYhT/Im aPicker pk;
p/GYfa
dU public :
AroXf#. xs ^$fn\ template < typename T >
<+2M,fq+ struct result_1
ngC|BLT%h {
2 -
? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*q/oS8vavd } ;
5Zdxn> h=Xr J template < typename T1, typename T2 >
kH10z~(e struct result_2
{@gTs {
b6E,u*)" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)$ +5imi } ;
<^,5z!z} I];Hx'/<~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V6{P4 1_ Axtf,x+lH template < typename T >
h0)Wy>B=, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u teI[Q {
XCTee return fn(pk(t));
R0v5mD$:G }
z9#iU>@ template < typename T1, typename T2 >
1*!`G5c,} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(!^(74 {
o]vU(j_Ju return fn(pk(t1, t2));
B[R1XpB7 }
$A/$M\: } ;
Wi?37EHr b-x,`s +R_w- NI 一目了然不是么?
^KsiTVY 最后实现bind
5YG?m{hyn_ f/:XIG =Qcz :ng template < typename Func, typename aPicker >
{t;{={$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
XNU[\I {
p ^U:O&U( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
nD$CY K }
?`oCc[hY -H%806NAX7 2个以上参数的bind可以同理实现。
uK`T1*_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
p6yC1\U!o hl[!4#b]K 十一. phoenix
ci@U
a}T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
m-Uq6_e 4oF8F)ASj for_each(v.begin(), v.end(),
3PEv.hGx (
ZMHb do_
:(|;J<R%_ [
Ba\l`$%X cout << _1 << " , "
JRm:hf' ]
s9wcZO .while_( -- _1),
)bqfj>%#c cout << var( " \n " )
'j)xryw )
}D7q)_g= );
L{)e1 p]q !6pOY*> j 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:
FX FTf2*T 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
xsx
@aF operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z~/z>_y$nv 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ew=8"V`C 8/;q~:v OgiElA. template < typename Cond, typename Actor >
?dukK3u class do_while
i'5Q.uX {
_U.D*f<3) Cond cd;
n+M:0{Y| Actor act;
pr8eRV!x public :
dooS|Mq template < typename T >
Ocq.<#||H struct result_1
_(}{=:M? {
);wSay>%( typedef int result_type;
^1vh5D } ;
1@)8E`u M%dXy^e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
JRkC~fv b<de)MG template < typename T >
?q(7avS9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uj)~ >V' {
,c@^u6a do
*v[WJ"8@ {
gv}Esps
R act(t);
z O }
)QGj\2I while (cd(t));
c|lo%[]R! return 0 ;
;/fZh:V2 }
GNzkVy:u } ;
yVvO! [a;U'v* J~6+zBF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Vf#X[$pc/ 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。
W>Eee? 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。
#YM5P 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。
[V ~(7U 下面就是产生这个functor的类:
bb#F2r4 hHsCr@i 0*MY4r|- template < typename Actor >
V]cD^Fqp class do_while_actor
{(@M0? {
.(OFYK< Actor act;
G};os+FxF public :
_\YBB=Os do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
05mjV6j7m 0b9;vlGq$ template < typename Cond >
PpD ?TAlA picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6fhH)]0 } ;
0Zp)
DM Y]aVa2!Wb MzRwsf 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7t7"glP 最后,是那个do_
)UA};Fus *p}b_A}D 3~~Kt H= class do_while_invoker
DIH|6R {
=7@N'xX public :
{ZiJnJX template < typename Actor >
*2ZX*w37 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/s"mqBXCG {
;Bk?,g return do_while_actor < Actor > (act);
x2*l5t }
I@a y&NNh } do_;
>4>!zZ ld8 E!t[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!63p?Q= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T u>5H` 最后来说说怎么处理break和continue
DT`TA#O 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。
5qzFH, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]